Mario César Castellanos Velazco Tesis de licenciatura
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Innovaciones de la compañía Schlumberger para la medición de flujo multifásico Mario César Castellanos Velazco Tesis de licenciatura Facultad: Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura unidad Ticomán Director: Alberto Enrique Morfín Faure 2009
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Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la
medicioacuten de flujo multifaacutesico
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Tesis de licenciatura
Facultad Escuela Superior de Ingenieriacutea y Arquitectura unidad Ticomaacuten
Director Alberto Enrique Morfiacuten Faure
2009
SECRETARiacuteA DE EDUCACiOacuteN PtJBLlCA
INSTIllJTO POLITEacuteCNICO NACiONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA UNIDAD TICOMAN
2009 Antildeo iexclfe la Reforma Liberar
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INSTITUTO POLlTECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y IRQUITECTURA UNIDAD TICOMAN
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PRESENTE
Por este conducto hacemos constar que el Tema de Individual presentaduuml por el pasante de la CEacuteSAR CASTELLANOS VELAZCO consideraacutendolo ampliamente desarronado~ sentildealar fecha para realizar el
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SECRETARiacuteA EDUCACiOacuteN PUacute8L1
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Meacutexico D a 26 de octubre de 2009
Profesional por la opcioacuten Tesis Petrolera C MARiO
por los suscritos a su cargo
GRESS BAUTISTA
No 600 Col San Joseacute Tlcomaacuteiexcliexcl Gustavo A Madero Meacutexico DF el 07MO Teleacutefono 6000 Ext 53001 w~wiplLmx
Instituto Politeacutecnico Nacional
Facultad de Ciencias de la Tierra
Ingenieriacutea Petrolera
Tesis para licenciatura
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger
para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
Tesis presentada por
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Dirigida por
Alberto Enrique Morfiacuten Faure
Abstract
The development of the present work constitutes the compilation of three systems of
measurement of multiphasic flow in different zones in an oil well first it talks about a
system that obtains fluid samples of identifying the properties of the fluids of the
deposit where it is possible to consider reserves from the collected data and castings
later mind in a software to model a numerical simulator of deposits Where the key for
the obtaining of samples with low pollution levels is the guide of flow obtained with
the test tube of multiple admissions This innovating design has been implemented in
the tool of sampling operated with cable Quicksilver Probe And it has had great
acceptance by the purity of the samples obtained in field
Another zone where it is necessary to count on a precise measurement of fluids
multiphasic is in the hole where the deviation of the well causes that the fluids adopt
different types from flow regime and that varies much with the inclination of the well
is possible to determine the zones of entrance of each phase and the speed to which
five miniwindlasses and optical soundings travel through the pipe by the cross-
sectional section of the diameter by means of and that determine the volumetric
fraction of each one of the present phases in the flow as well as to determine its flow
rate and the separation between phases All this thanks to a design that diminishes the
disturbances in the flow to be able to collect more precise and representative data of
the flow through well
A new measurer of flow in surface has radically changed the form in which an
originating complex producing well flow is detected This technology allows to
measure with exactitude the produced fast variations in the three-phase fluids
including the flow presence stable cork foam and emulsions that previously were
difficult to quantify Being possible to assign the production without the conventional
separation of phases and to surpass the restrictions of processing or necks of bottle
that take place in the facilities in surface
The objective of this work is the one to analyze the recent advances in the matter of
multiphasic measurements and to examine the application of this technology in
different parts from the world being had the capacity to measure the multiphasic flow
in real time and increasing to the operational efficiency with the consequent saving of
time and money
Resumen
El desarrollo del presente trabajo constituye la recopilacioacuten de tres sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico en diferentes zonas en un pozo petrolero el primero se
refiere a un sistema que obtiene muestras de fluidos para identificar las propiedades de
los fluidos del yacimiento donde es posible estimar reservas a partir de los datos
obtenidos y vaciados posterior mente en un software para modelar un simulador
numeacuterico de yacimientos Donde la clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de
contaminacioacuten bajos es la guiacutea de flujo logrado con la probeta de admisiones
muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido implementado en la herramienta de muestreo
operada con cable Quicksilver Probe Y ha tenido gran aceptacioacuten por la pureza de las
muestras obtenidas en campo
Otra zona donde es necesario contar con una medicioacuten precisa de fluidos multifaacutesico
es en el agujero donde la desviacioacuten del pozo hace que los fluidos adopten diferentes
tipos de reacutegimen de flujo y que varia mucho con la inclinacioacuten del pozo es posible
determinar las zonas de entrada de cada fase y la velocidad a la que viajan a traveacutes de
la tuberiacutea por la seccioacuten transversal del diaacutemetro por medio de cinco minimolinetes y
sondas oacutepticas y eleacutectricas que determinan la fraccioacuten volumeacutetrica de cada una de las
fases presentes en el flujo asiacute como determinar su tasa de flujo y la separacioacuten entre
fases Todo esto gracias a un disentildeo que minimiza las perturbaciones en el flujo para
poder obtener datos maacutes precisos y representativos del flujo a traveacutes del pozo
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que se
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta tecnologiacutea permite
medir con exactitud las variaciones raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos
incluyendo la presencia de flujo tapoacuten espumas y emulsiones estables que
previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar Siendo posible asignar la produccioacuten
sin la separacioacuten convencional de fases y superar las restricciones de procesamiento o
cuellos de botella que tienen lugar en las instalaciones en superficie
El objetivo de este trabajo es el de analizar los avances recientes en materia de
mediciones multifaacutesicas y examinar la aplicacioacuten de esta tecnologiacutea en distintas partes
del mundo teniendo la capacidad de medir el flujo multifaacutesico en tiempo real y
aumentando la eficiencia operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Dedicatoria
A mis padres con tanto carintildeo por darme el don de la vida y a mis
hermanos por siempre apoyarme
A Dios Padre del Cielo con amor
Agradecimientos
Este trabajo pudo ser desarrollado gracias al apoyo de dos personas tan especiales que
sin su ayuda y sin sus grandes logros y esfuerzos no tendriacutea la oportunidad de seguir
adelante
A estas personas tan especiales que me dieron el don de la vida les amo y les quiero
con todo mi carintildeo aunque a veces no parezca Siempre los tengo en mi corazoacuten
Esas personas son mis padres Rosy y Mario a quienes siempre estareacute agradecido y
orgulloso de ser hijo
Tambieacuten agradezco a mis hermanos Oscar e Isaac por su comprensioacuten y por
aguantarme todos estos antildeos
Agradezco a mis profesores del IPN Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez
Mora Gabriel Ramiacuterez Daacutemaso Elda Ordaz Ayala Moiseacutes Saacutenchez Velaacutesquez Y a
mi tutor el ingeniero Enrique Alberto Morfiacuten Faure mi tutor de tesis a todos gracias
por aguantar mi hiperactividad en el politeacutecnico y por guardar un espacio para
nosotros como alumnos
Nuevamente a mis tutores Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez Mora y
Alberto Morfiacuten Faure por apoyarme en los momentos cuando necesite de alguien o de
apoyo econoacutemico
Agradezco a la sentildeora Martha H de Gallardo y a sus hijos que con el apoyo y los
consejos han sido de gran ayuda para miacute como estudiante
Y lo maacutes importante gracias a Dios por permitirme estar con vida y seguir siempre
adelante
Iacutendice
paacuteg
1 Introduccioacuten 1
2 Objetivo general 2
3 Objetivo especiacutefico 2
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo 3 41 Maacutes raacutepido y limpio 7
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico 14
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura 18
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST 23
45 Muestreo de aceite viscoso 25
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros 27
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo 31
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM 33
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas
Desviadas-horizontales 41
51 Tecnologiacuteas avanzadas 45
52 Perfil de flujo en tiempo real 48
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten 49
54 Retos en pozos desviados y horizontales 50
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo 58
6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en fondo
del pozo 60
61 Coacutemo llegar al lugar 61
62 Sistema de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo 69
63 Desafiando las profundidades 75
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores 78
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten 80
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y 84
7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico 90
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos 91
72 Mediciones multifaacutesicas 93
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo 96
74 Oportunidades de medicioacuten permanente 99
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial 105
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten 107
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos 109
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra 110
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros 111
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles 112
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite 113
8 Conclusiones 116
9 Recomendaciones 117
10 Anexos 118
101 Foacutermulas 119
102 Escritura 120
11 Bibliografiacutea 121
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
1
1 Introduccioacuten
Es importante para un proyecto saber cuales son los factores sustanciales que son de
gran importancia para dicho evento en un pozo petrolero por ejemplo tendriamos que
responder a la pregunta iquestqueacute estamos produciendo partiendo de esta pregunta
llegamos a la conclusioacuten que es importante para esta industria saber que es lo que en
realidad estamos obteniendo del subsuelo ya que a partir de la contestacioacuten a esta
interrogante podemos escoger entre tantos tipos de instalaciones tuberiacuteas materiales y
hasta la configuracioacuten de los campos petroleros
Cabe mencionar que asiacute como en la medicina haciendo la analogiacutea donde un medico
tiene tratamiento para cada cuadro y en su implementacioacuten variara dependiendo de cada
paciente y tomando en cuenta factores como sexo edad talla e inclusive la etnia Asiacute un
pozo petrolero dependiendo de sus caracteriacutesticas y litologiacutea y la geometriacutea del pozo
tendraacute un disentildeo para cada caso
Partiendo de la analogiacutea anterior queremos dar a entender que cada pozo es diferente y
que es de suma importancia saber lo que se esta produciendo para poder los materiales y
el equipo preciso para esa situacioacuten en particular El tipo de fluido que entra a las liacuteneas
en ocasiones lleva compuestos corrosivos como azufre o abrasivos como la arena
tambieacuten es necesario saber la cantidad de arena que se produce y cuales son los
intervalos productores asiacute como la cantidad de agua y de aceite y gas producidos la
composicioacuten de los aceites y las caracteriacutesticas de la formacioacuten y el agua congeacutenita
Todos estos son factores importantes para poder saber la naturaleza del aceite y gas que
se produce y poder determinar la capacidad de los yacimientos e inferir con mayor
precisioacuten su productividad
El campo de los registros geofiacutesicos es un aacuterea de la industria petrolera donde se hace
necesario tener conocimientos de diversos campos de las ciencias de la tierra como la
geologiacutea la petrofiacutesica y la ingenieriacutea petrolera Y se necesitan de conocimientos de
acuacutestica electricidad e inclusive de mecaacutenica de fluidos como lo es en el caso de los
registros de produccioacuten Y estos uacuteltimos son los que me motivaron a desarrollar el
presente trabajo ya que en la escuela contamos con relativamente poca informacioacuten
acerca de los registros de produccioacuten y se presento la oportunidad de realizar un trabajo
sobre nuevos sistemas de medicioacuten de flujo recientemente introducidos en el mercado y
poder poner este trabajo al alcance de la comunidad estudiantil y docente
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten del flujo multifaacutesico
2 Objetivo general
El objetivo central de este trabajo es el de mostrar los principios de operacioacuten y las
funciones que desarrollan estos sistemas para hacer que los consultantes analicen la
factibilidad de su implementacioacuten en los campos maduros y de reciente desarrollo en
Meacutexico
3 Objetivo especiacutefico
Demostrar como estos sistemas que dicha compantildeiacutea ha desarrollado determinan el flujo
multifaacutesico a nivel yacimiento en pozos petroleros desviados y horizontales asiacute como
en la superficie describiendo asiacute distintos ambientes en lo que estos sistemas pueden
desenvolverse Y como consecuencia implementar medidas para lograr una mayor
produccioacuten y tomar en cuenta los tipos de materiales y configuracioacuten de las
instalaciones petroleras para un mejor desempentildeo
Asiacute como tambieacuten lograr una mayor certidumbre en cuanto a las inversiones realizadas
para casos donde estas puedan ser motivo de controversia de desarrollo o abandono de
proyectos como en el caso de los campos maduros esto se puede traducir en un mayor
retorno de inversiones
Ademaacutes de proporcionar informacioacuten a estudiantes y docentes sobre las nuevas
tecnologiacuteas en cuanto a medicioacuten y cuantificacioacuten del flujo multifaacutesico en las diversas
etapas de exploracioacuten y produccioacuten de un campo petrolero
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4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo
Un nuevo dispositivo de muestreo guiado permite la obtencioacuten de muestras
de fluidos de fondo de pozo de pureza inigualable y en una fraccioacuten de
tiempo requerido por la tecnologiacutea de muestreo convencional Ademaacutes el
meacutetodo resulta superior para la medicioacuten de las propiedades de los fluidos
de formacioacuten en el fondo del pozo
Para entender las propiedades de los fluidos de yacimientos es necesario realizar
muestras de fluidos El anaacutelisis de las muestras ayuda a identificar el tipo de fluido
estimar las reservas evaluar el valor de los hidrocarburos y determinar las propiedades
de los fluidos para optimizar asiacute la produccioacuten Utilizando los resultados del anaacutelisis de
los fluidos las compantildeiacuteas petroleras deciden coacutemo terminar un pozo desarrollar un
campo disentildear instalaciones de superficie conectar campos sateacutelites y mezclar la
produccioacuten entre pozos
El anaacutelisis de los fluidos tambieacuten es importante para comprender las propiedades del
agua de formacioacuten las cuales pueden tener un impacto econoacutemico significativo en
cualquier proyecto A menudo la meta maacutes criacutetica es la identificacioacuten de las
propiedades corrosivas del agua con el objetivo de seleccionar los materiales de
terminacioacuten de pozos y evaluar el potencial de acumulacioacuten de incrustaciones para
evitar problemas de aseguramiento del flujo Ademaacutes los analistas de registros
necesitan cuantificar la salinidad del agua de formacioacuten para la evaluacioacuten petrofiacutesica y
los geoacutelogos e ingenieros de yacimientos deben establecer el origen del agua para
evaluar la conectividad del yacimiento
Las muestras de fluido de formacioacuten se obtienen utilizando una de las tres teacutecnicas
principales En primer lugar los probadores de formacioacuten operados con cable y
desplegados en agujero descubierto pueden utilizarse para obtener muestras de fluidos
y realizar el anaacutelisis de las mismas en el fondo del pozo asegurando la obtencioacuten de
muestras oacuteptimas y con posibilidad de analizar los fluidos en las primeras etapas de
vida productiva del pozo Estos probadores proveen un meacutetodo econoacutemicamente
efectivo para obtener muestras de fluidos en forma temprana con un desempentildeo que a
menudo iguala o supera el desempentildeo logrado con el segundo meacutetodo el de pruebas de
formacioacuten efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten (DST) En el pasado las
pruebas DST disentildeadas habitualmente para probar la produccioacuten e investigar la
extensioacuten del yacimiento produciacutean muestras con menos contaminacioacuten que las
muestras extraiacutedas en agujero descubierto Las pruebas DST requieren un proceso de
planeacioacuten anticipada y terminacioacuten del pozo que tolere las presiones de produccioacuten
ademaacutes pueden costar mucho maacutes que los meacutetodos de extraccioacuten de muestras en
agujero descubierto especialmente en pozos marinos Con el tercer meacutetodo las
muestras se obtienen mediante herramientas operadas con cable desplegadas en pozos
entubados y en produccioacuten
Un aspecto importante del muestreo de fluidos es su anaacutelisis en condiciones de
yacimiento ayuda a validar la calidad de las muestras durante el proceso de muestreo
y ademaacutes posibilita el mapeo de las variaciones verticales de las propiedades de
fluidos permitiendo que los analistas determinen la conectividad vertical y definan la
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Figura 1
arquitectura de los yacimientos en las primeras etapas de la vida productiva del campo
Las muestras de fluidos no contaminadas permiten la medicioacuten precisa de las
propiedades de los fluidos tanto en el fondo del pozo como en superficie
Despueacutes de obtenerse las muestras se analizan en laboratorio donde se someten a una
serie de pruebas que depende de lo que el cliente requiera conocer Los anaacutelisis
estaacutendar para la muestra de hidrocarburos incluyen la composicioacuten quiacutemica hasta
C30+ la relacioacuten gas-aceite (RGA) densidad viscosidad y propiedades de las fases
como presioacuten de saturacioacuten punto de burbujeo punto de escurrimiento y estabilidad de
los asfaltenos Ahora es posible obtener numerosas mediciones en el fondo del pozo
utilizando meacutetodos de espectroscopiacutea oacuteptica para caracterizar los fluidos de formacioacuten
en condiciones de yacimiento Estas mediciones incluyen la densidad volumeacutetrica
densidad oacuteptica la RGA y composicioacuten quiacutemica hasta C6+ La medicioacuten de los fluidos
en laboratorio y en el fondo del pozo requiere en ambos casos muestras puras y sin
contaminar La contaminacioacuten se produce cuando el filtrado del fluido de perforacioacuten
miscible ha invadido la formacioacuten se mezcla con el fluido de formacioacuten que es
muestreado Por ejemplo las muestras de hidrocarburos se contaminan con filtrado de
lodo base aceite (OBM) y las muestras de agua se mezclan con filtrado de lodo base
agua (WBM)
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Para reducir la contaminacioacuten durante la recoleccioacuten de las muestras los ingenieros
recurren en general a aumentar el volumen del fluido extraiacutedo del yacimiento
mediante el incremento de los tiempos o de la velocidad de bombeo El anaacutelisis del
nivel de contaminacioacuten del fondo de pozo puede determinar cuaacutendo el fluido que fluye a
traveacutes de la liacutenea de flujo de la herramienta de muestreo se encuentra suficientemente
limpio como para ser recolectado Sin embargo los tiempos de bombeo largos
aumentan el tiempo de equipo de perforacioacuten y los costos asociados con el mismo y
pueden incrementar el riesgo de atascamiento de las herramientas en el fondo del pozo
Dependiendo de la permeabilidad del yacimiento las tasas de bombeo altas pueden
hacer que la presioacuten de fluido del yacimiento caiga por debajo de la presioacuten de
saturacioacuten Si esto sucede las muestras de fondo de pozo no son representativas del
fluido de yacimiento En caso de formaciones no consolidadas un reacutegimen de bombeo
alto puede inducir la produccioacuten de arena Ademaacutes en ambientes con alta permeabilidad
vertical ni siquiera los tiempos de bombeo largos y altos regiacutemenes de bombeo
garantizan la obtencioacuten de muestras limpias Los especialistas en anaacutelisis de fluidos han trabajado para comprender y mitigar los efectos de la contaminacioacuten sobre las
muestras Algunos meacutetodos buscan obtener la composicioacuten o RGA de una muestra
pura conociendo la composicioacuten OBM que contamina la muestra recolectada Sin
embargo las propiedades de fluidos estimadas de este modo se acompantildean de
incertidumbre y errores Los investigadores cuantifican los errores causados por la
Figura 2
Efecto de la contaminacioacuten con filtrado de lodo base aceite (OBM) sobre la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos El anaacutelisis de laboratorio sobre los aceites vivos con el agregado de cantidades variables de filtrado OBM muestra una reduccioacuten de las presiones de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos con el incremento de la contaminacioacuten con OBM Los aceites vivos son acites que contienen gas disuelto La precipitacioacuten de asfaltenos se detecta por el factor de transmisioacuten de luz los precipitados dispersan la luz y reducen el factor de transmisioacuten Eacutestos y otros experimentos similares muestran que para una contaminacioacuten con OBM de un 1 (porcentaje en peso) la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos se reduce entre 100 y 150 lpc La muestra con 194 de contaminacioacuten alcanzoacute la presioacuten de saturacioacuten antes de alcanzar la presioacuten de precipitacioacuten de asfaltenos
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contaminacioacuten en ciertas mediciones Por ejemplo la presioacuten a la que precipitan los
asfaltenos en los aceites crudos se reduce en presencia de contaminacioacuten con OBM En
un caso un nivel de contaminacioacuten con OBM de tan soacutelo un 1 en peso hizo que la
presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos sufriera una reduccioacuten de entre 100 y
150 lpc [07 a 10 MPa] Por ende las mediciones realizadas en muestras contaminadas
subestiman la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos y afectan
negativamente las predicciones de aseguramiento del flujo y de produccioacuten Estos
resultados ponen de manifiesto la necesidad de contar con muestras con niveles de
contaminacioacuten extremadamente bajos
Un nuevo dispositivo de muestreo disentildeado para reducir la contaminacioacuten con filtrado
guiacutea (focuses) el flujo de admisioacuten de modo que el fluido del yacimiento fluye hacia
una liacutenea de muestreo mientras que el filtrado fluye hacia una liacutenea independiente
Con esta herramienta innovadora el fluido contaminado por filtrado de lodo se
separara en forma eficaz del fluido de formacioacuten en las primeras etapas del proceso de
muestreo Se obtiene una muestra del fluido de yacimiento limpia mucho maacutes raacutepido
que con las teacutecnicas de muestreo convencionales Este trabajo describe las ventajas de la
nueva herramienta de muestreo guiado (focused fluid sampling) utilizando ejemplos de
muestreo de hidrocarburos y agua en campos del Golfo de Meacutexico Mar del Norte India
y Medio Oriente
Figura 3
Muestreo de fluidos de formacioacuten convencional con un probador de la formacioacuten operado con cable El probador hace que un empacador selle contra la pared del pozo y luego presiona una probeta a traveacutes del enjarre de filtracioacuten y contra la formacioacuten (derecha) El fluido de formacioacuten se indica en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro La probeta (izquierda) posee un solo orificio de admisioacuten Cuando se inicia el bombeo el fluido se encuentra contaminado (graacutefica inserto) pero la contaminacioacuten se reduce gradualmente con el tiempo No obstante es probable que aun con tiempos de bombeo largos el nivel de contaminacioacuten no alcance un valor aceptable en ciertas formaciones
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41 Maacutes raacutepido y limpio
Para apreciar en su totalidad las ventajas del nuevo meacutetodo de muestreo es necesario
hacer una breve descripcioacuten de la tecnologiacutea convencional de muestreo de fluidos en el
fondo del pozo En el escenario tiacutepico la perforacioacuten a traveacutes de una formacioacuten
permeable en condiciones de sobre balance facilitar la invasioacuten del filtrado de fluido de
perforacioacuten hacia la formacioacuten y la creacioacuten del enjarre de filtracioacuten sobre la pared del
pozo Durante el muestreo convencional del fluido de formacioacuten un probador de la
formacioacuten operado con cable asienta un empacador contra la pared del pozo para aislar
la probeta de muestreo de los fluidos del pozo y de la presioacuten hidrostaacutetica Luego la
probeta es presionada a traveacutes del enjarre de filtrado y contra la formacioacuten Una vez
logrado el sellado exitoso del empacador la probeta de muestreo se conecta con la
formacioacuten quedando la liacutenea de flujo de la herramienta aislada del fluido del pozo y de
la presioacuten hidrostaacutetica
A medida que la herramienta de muestreo extrae fluido de la formacioacuten a traveacutes de la
probeta el primer fluido de yacimiento que ingresa en la liacutenea de flujo se contamina con
el filtrado del fluido de perforacioacuten El nivel de contaminacioacuten monitoreado en tiempo
real con analizadores espectroscoacutepicos de fondo de pozo se reduce conforme continuacutea
la extraccioacuten Dependiendo de la permeabilidad de la formacioacuten la anisotropiacutea y la
magnitud de la invasioacuten la viscosidad del fluido de formacioacuten y el tiempo de bombeo
la reduccioacuten de la tasa y presioacuten de flujo el nivel de contaminacioacuten se reduce lo
suficiente o no como para permitir la recoleccioacuten de una muestra de fluido que sea
representativa del fluido de formacioacuten El fluido contaminado con filtrado de zonas
invadidas profundamente sigue alimentando la probeta de muestreo y en los casos en
los que el enjarre se forma deficientemente el fluido del pozo puede seguir invadiendo
la formacioacuten a un ritmo relativamente significativo El logro de niveles de
contaminacioacuten suficientemente bajos quizaacutes requiera operaciones de bombeo
prolongadas por varias horas Esto resulta costoso en teacuterminos de tiempo de equipo de
perforacioacuten y en una mayor exposicioacuten al atascamiento en agujeros descubiertos
Buscando la forma de mejorar la calidad de las muestras y reducir el tiempo de
muestreo los cientiacuteficos investigaron los efectos de las diferentes configuraciones de las
probetas Para comprobar la idea de que el flujo guiado hacia el interior de una probeta
reduzca la contaminacioacuten de una muestra y acorte el tiempo de muestreo un cientiacutefico
del Centro de Investigaciones de Schlumberger en Cambridge Inglaterra simuloacute el
flujo hacia el interior de una probeta modificada Los resultados del modelado
ayudaron a determinar el tamantildeo oacuteptimo de las probetas Los investigadores del Centro
de Investigaciones Doll de Schlumberger en Ridgefield Connecticut EUA realizaron
experimentos 2D en modelos de laboratorio para determinar los beneficios potenciales
de limpieza de las muestras Las probetas modificadas poseiacutean tres aberturas dos
aberturas laterales denominadas probetas de proteccioacuten (o de descarte) que extraiacutean y alejaban el fluido contaminado de la porcioacuten central de la probeta y una abertura
central denominada probeta de muestreo que recolectaba el fluido con bajo nivel de
contaminacioacuten Los resultados experimentales indicaron que la limpieza con las
probetas de proteccioacuten activas se produciacutea mucho maacutes raacutepido que sin ellas logrando
niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con menos volumen de fluido bombeado
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Pruebas de ingenieriacutea adicionales realizadas en el Centro de Tecnologiacutea de Sugar Land
en Texas extendieron los resultados 2D en las formaciones simuladas a tres
dimensiones en formaciones rocosas reales En estos experimentos un prototipo de
probeta de fondo de pozo de una nueva herramienta de muestreo guiado extrajo los
fluidos de un nuacutecleo de arenisca grande en un dispositivo de prueba El nuacutecleo de 12
pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro conteniacutea fluido de formacioacuten acuoso
con cloruro de sodio [NaCl] y fluido con filtrado de lodo de diferentes conductividades
conocidas El flujo de fluido hacia la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de
muestreo fue controlado y medido con vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de
alta presioacuten Los medidores de conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las
liacuteneas de flujo instaladas desde la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
registraron la historia de limpieza de cada prueba de muestro
Figura 4
Configuracioacuten y resultados visuales de los experimentos de laboratorio que simulan el flujo guiado La configuracioacuten experimental (arriba) con sitioacute en una formacioacuten 2D hecha con partiacuteculas de vidrio rodeadas por un solo aceite con un iacutendice oacuteptico ideacutentico al de las partiacuteculas de vidrio toda sostenida entre dos placas de vidrio verticales La porcioacuten inferior del aceite se tintildeoacute de rojo para representar la zona invadida con filtrado Por encima de esta porcioacuten el aceite se dejoacute transparente Utilizando un dispositivo de probetas de muestreo y de proteccioacuten (o descarte) en la base de la formacioacuten se extrajo el fluido (inserto) Una caacutemara monitoreoacute la limpieza en la formacioacuten directamente frente al dispositivo de probetas Despueacutes del procesamiento de las imaacutegenes las imaacutegenes visuales obtenidas con la teacutecnica de repeticioacuten (izquierda) muestran diferencias grandes en la zona limpiada con la probeta de muestreo sola (izquierda) y con las probetas de muestreo y de proteccioacuten juntas (derecha) La probeta de muestreo y la probeta de proteccioacuten limpian un aacuterea grande frente a la probeta de muestreo lo que asegura que soacutelo el fluido no contaminado ingrese en la probeta de muestreo
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Con filtrado de lodo de diferentes conductividades conocidas El flujo de fluido hacia la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo fue controlado y medido con
vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de alta presioacuten Los medidores de
conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las liacuteneas de flujo instaladas desde la
probeta de proteccioacuten y probeta de muestreo registraron la historia de limpieza de
cada prueba de muestreo Con el guiado de la muestra los niveles de contaminacioacuten del
fluido de la liacutenea de muestreo se redujeron raacutepidamente mientras que el nivel de
contaminacioacuten de la liacutenea de descarte disminuyoacute en forma gradual Una probeta
tradicional habriacutea medido el flujo combinado y sin alcanzar un nivel de contaminacioacuten
inferior al 10
Figura 5
Disentildeo de una configuracioacuten experimental para investigar la factibilidad del muestreo guiado Un probador en la interfase de formacioacuten contiene un nuacutecleo de arenisca de 12 pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro se encuentra en contacto con dos colectores de fluido y una probeta prototipo de laboratorio que permite el guiado de la muestra El fluido de formacioacuten simulado se suministra en la base del nuacutecleo y el filtrado simulado en un aro que rodea al nuacutecleo El flujo hacia y desde el probador es controlado y monitoreado con bombas y vaacutelvulas el nivel de contaminacioacuten se calcula a partir de mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo
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10
Figura 6
Reduccioacuten de la contaminacioacuten con y sin probeta de proteccioacuten o descarte Las mediciones de laboratorio detectaron niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con el incremento del volumen de fluido bombeado lo que correspondioacute a un incremento del tiempo de bombeo La extraccioacuten de muestras sin la probeta de proteccioacuten (azul) nunca alcanzoacute niveles de contaminacioacuten inferiores al 1
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La clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de contaminacioacuten bajos es la guiacutea de
flujo logrado con la probeta de admisiones muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido
implementado en la herramienta de muestreo operada con cable Quicksilver Probe un
nuevo moacutedulo del Probador Modular de la Dinaacutemica de Formacioacuten MDT En ciertos
aspectos la configuracioacuten del moacutedulo Quicksilver Probe es similar a la de los
tomadores de muestra tradicional en cuanto un sello empacador aiacutesla la zona de
muestreo del fluido del pozo No obstante dentro de la zona de muestreo del fluido una
probeta de proteccioacuten ciliacutendrica colocada en la periferia de la zona de muestreo rodea
y protege la zona de muestreo maacutes interna
Datos experimentales obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado La reduccioacuten de la contaminacioacuten inferida de las mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo de descarte y flujo de muestreo demuestra la limpieza del fluido en esta prueba de muestreo El nivel de contaminacioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo (verde) se redujo raacutepidamente mientras que en la liacutenea de flujo de descarte (rojo) disminuyoacute gradualmente La suma del flujo de ambas liacuteneas da como resultado el flujo total (azul) es decir el flujo que habriacutea medido una probeta tradicional
Figura 7
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12
Figura 8
Muestreo de fluido de formacioacuten con la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe La probeta posee dos orificios de admisioacuten con la liacutenea de toma de descarte rodeando la liacutenea de toma de muestras Los empacadores rodean y separan estas probetas y se sellan contra la pared del pozo (derecha) El fluido de formacioacuten se muestra en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro Cuando se inicia el bombeo el fluido que fluye a traveacutes de la liacutenea de toma de muestras se encuentra altamente contaminado (graacutefico inserto) pero la contaminacioacuten se reduce raacutepidamente con el tiempo Pronto los niveles de contaminacioacuten alcanzan un valor aceptable
Un sello de empacador adicional separa la admisioacuten del fluido de descarte de la
admisioacuten del fluido de muestreo La zona interna y la zona perifeacuterica estaacuten conectadas a
liacuteneas de flujo independientes a las que se alude como liacutenea de flujo de muestreo y
liacutenea de flujo de descarte o de proteccioacuten respectivamente Dos bombas una colocada
por encima de la probeta y otra por debajo introducen el fluido en las dos liacuteneas de
flujo con velocidades diferentes y los analizadores espectroscoacutepicos determinan la
composicioacuten del fluido en cada liacutenea de flujo El efecto de orientacioacuten de este meacutetodo
se asemeja levemente a la forma en que los dispositivos de adquisicioacuten de latero
perfiles utilizan los electrodos ―protectores para guiar la corriente dentro de una
formacioacuten con el fin de medir la resistividad
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13
El dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe bombea el fluido desde la
formacioacuten a traveacutes del aacuterea central y el aacuterea perifeacuterica de la zona de muestreo
simultaacuteneamente Inicialmente el fluido contaminado mezclado fluye hacia ambas
aacutereas pero no se recolecta Despueacutes el flujo se separa o se divide entre las liacuteneas de
descarte y de muestreo El flujo en la entrada de la liacutenea de descarte se incrementa y en
poco tiempo todo el fluido contaminado se introduce en la liacutenea de descarte
permitiendo que el fluido de formacioacuten con bajo nivel de contaminacioacuten fluya hacia la
La sarta de herramientas Quicksilver Probe
Los fluidos ingresan en la herramienta en la probeta de muestreo guiado Los fluidos
contaminados fluyen hacia abajo a traveacutes del analizador de fluidos y la bomba de descarte
Los fluidos limpios fluyen hacia arriba a traveacutes de los moacutedulos del analizador de fluidos y la
bomba de muestreo hasta el moacutedulo de botellas para muestras La configuracioacuten puede
variar para las diferentes operaciones de muestreo Por ejemplo para ciertas aplicaciones
las bombas pueden estar localizadas aguas arriba de los analizadores de fluidos
Figura 9
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14
liacutenea de muestreo Esta teacutecnica acentuacutea la diferencia en el nivel de contaminacioacuten entre
el fluido limpio y el fluido contaminado lo que facilita la identificacioacuten del momento en
el que se obtiene una muestra limpia Algunos estudios de diversos casos ambientales
muestran la calidad de las muestras que es posible obtener utilizando la nueva
tecnologiacutea de flujo guiado
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico
En el antildeo 2004 Chevron perforoacute un pozo de exploracioacuten en el play incipiente de edad
Terciario Inferior situado en aguas profundas del Golfo de Meacutexico Estos pozos
habitualmente son difiacuteciles de perforar y terminar con tirantes de agua (profundidades
del lecho marino) que alcanzan 3000 m [10000 pies] y profundidad total que excede
7600 m [25000 pies] Hasta el momento maacutes de 20 pozos de exploracioacuten y
evaluacioacuten han sido perforados en este play maacutes de la mitad fueron pozos
descubridores con columnas de aceite de gran espesor en muchos casos No obstante
en esas condiciones la prueba de pozo suele ser extremadamente cara y su costo
habitual asciende a US$ 70 millones o una suma superior Por este motivo raramente se
El play de edad Terciario Inferior situado en el aacuterea de aguas profundas del Golfo de Meacutexico donde Chevron descubrioacute el Campo Jack en el antildeo 2004 Los otros pozos del play de edad Terciario Inferior se muestran como puntos
Figura 10
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15
realizan pruebas DST en esta regioacuten Perforando en este play del Bloque Walker Ridge
759 en septiembre de 2004 Chevron y sus socios anunciaron el descubrimiento de
areniscas petroliacuteferas de maacutes de 110 m [350 pies] de espesor neto en el Pozo Jack 1 el
primer pozo del aacuterea prospectiva Jack El aacuterea marina subsalina se encuentra a
aproximadamente 4 3 0 km [270 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens y a 280 km [175
millas] de la costa Para evaluar el aacuterea prospectiva con maacutes detenimiento Chevron
perforoacute un segundo pozo denominado Jack 2 en el Bloque Walker Ridge 758 una
profundidad total de 8588 m [28175 pies] Apartaacutendose de los procedimientos
habituales Chevron planificoacute la prueba de pozo que convertiriacutea a Jack 2 en el uacutenico
pozo del Terciario Inferior probado en el Golfo de Meacutexico La obtencioacuten de una
muestra pura de fluido de formacioacuten previo a la prueba de produccioacuten ayudoacute
significativamente a la reduccioacuten de incertidumbres asociadas con el fluido de disentildeo de
prueba mejorando en consecuencia el valor de este costoso servicio
Una configuracioacuten singular de la sarta de herramientas de muestreo MDT posibilitoacute la
recoleccioacuten de muestras de fluido obtenidas en forma tradicional en dos estaciones con
una probeta de diaacutemetro extra-largo (XLD) y orientoacute las muestras en dos estaciones con
el moacutedulo Quicksilver Probe El anaacutelisis del fluido de la liacutenea de flujo en tiempo real
realizado en una estacioacuten con la probeta XLD muestra que la relacioacuten RGA se
incrementa pero no se nivela aun despueacutes de 8 horas de bombeo No obstante se
recolectaron muestras a los 30000 segundos Los anaacutelisis de laboratorio demostraron
posteriormente que estas muestras poseiacutean maacutes de 10 de contaminacioacuten con OBM
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16
Figura 11
Graacutefica de limpieza del fluido de la liacutenea de flujo obtenida con una probeta de diaacutemetro extra grande en el Pozo Jack 2 de Chevron El volumen de fluido bombeado durante el muestreo se muestra en el carril superior El anaacutelisis en tiempo real de la densidad oacuteptica medida con el Analizador de Fluidos Vivos LFA conduce a la cuantificacioacuten de la faccioacuten de volumen de los componentes C6+ que son baacutesicamente hidrocarburos liacutequidos (segundo carril) y de la relacioacuten gas-aceite (RGA) (tercer carril) a medida que el fluido de la liacutenea de flujo se vuelve maacutes limpio La relacioacuten RGA (azul) continuacutea creciendo lo que indica un muestreo maacutes limpio pero no se nivela ni siquiera despueacutes de 8 horas de bombeo El anaacutelisis de laboratorio de las muestras recolectadas a los 30000 segundos indicoacute que el nivel de contaminacioacuten era superior al 10 Un carril indicador de la calidad de los datos (carril inferior) es verde cuando la calidad de los datos es alta y marroacuten cuando la calidad de los datos es pobre
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Las muestras obtenidas con el moacutedulo Quicksilver Probe exhibieron una contaminacioacuten
inferior al 1 despueacutes de 4 horas de bombeo Las graacuteficas de volumen de bombeo y
RGA obtenidas de las liacuteneas de flujo de descarte y de muestreo muestran las etapas de
limpieza del fluido Entre 0 y 7340 segundos la bomba inferior inicioacute el
desplazamiento del fluido hacia el pozo llevando los fluidos mezclados a traveacutes de la
liacutenea de flujo de descarte El bombeo de los primeros fluidos a traveacutes de la bomba de la
liacutenea de descarte ayuda a optimizar la obtencioacuten de las muestras Los fluidos que fluyen
en las primeras etapas son maacutes propensos a contener soacutelidos de lodo que obturen la
bomba Si se produce tal obturacioacuten los ingenieros de campo prefieren que se obture la
bomba de descarte en vez de la bomba de muestreo Si bien el flujo no se guiacutea si se
Graacuteficas de volumen de bombeo fraccioacuten de volumen y RGA para los fluidos de la liacutenea de muestreo (izquierda) y la liacutenea de descarte (derecha) obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe Como se observa en el carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) soacutelo la bomba de la liacutenea de descarte (rojo) opera entre 0 y 7340 segundos Luego se activa la bomba de la liacutenea de muestreo (marroacuten) que bombea hasta 11500 segundos en cuyo momento ambas bombas funcionan en forma sincronizada pero a diferentes velocidades La limpieza puede verse por el incremento de la RGA (azul) en la liacutenea de flujo de descarte entre 0 y 7340 segundos mientras la liacutenea de muestreo se encuentra inactiva Luego la bomba de descarte se detiene y la bomba de la liacutenea de muestreo se pone en funcionamiento La RGA observada con el moacutedulo LFA de la liacutenea de muestreo se incrementa gradualmente al principio y luego el flujo se divide a los 11500 segundos la RGA de la liacutenea de muestreo se incrementa en forma sustancial y alcanza una meseta lo que indica que el fluido estaacute limpio La muestra obtenida a 14000 segundos indicoacute un nivel de contaminacioacuten demasiado pequentildeo para ser medido
Figuras 12 y 13
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18
opera con una sola bomba pueden extraerse muestras si la bomba de muestreo estaacute
funcionando No se pueden obtener muestras si soacutelo opera la bomba de descarte
En este ejemplo la bomba de descarte se detuvo a los 7340 segundos y la bomba de la
liacutenea de muestreo comenzoacute a funcionar La RGA observada con el Analizador de
Fluidos LFA de la liacutenea de muestreo comenzoacute a incrementarse La RGA detectada con
la herramienta LFA de la liacutenea de descarte se ignora ya que no circula fluido a traveacutes de
la misma Aproximadamente a los 11500 segundos el flujo se divide La RGA en la
liacutenea de muestreo se incrementa raacutepidamente lo que indica un proceso de limpieza
raacutepido conforme el filtrado contaminado se guiacutea lejos de la probeta de muestreo
Ademaacutes la curva RGA se aplana de inmediato lo que indica que el fluido estaacute limpio
La RGA en la liacutenea de descarte sigue aumentando su fluido auacuten se estaacute limpiando La
muestra obtenida a los 14000 segundos fue analizada posteriormente en el laboratorio
detectaacutendose un nivel de contaminacioacuten demasiado bajo para ser medido
El empleo del dispositivo Quicksilver Probe permitioacute comparar las muestras de fluido
de alta calidad con las del pozo descubridor y proporcionoacute una estimacioacuten mejorada de
la viscosidad en comparacioacuten con las muestras obtenidas con herramientas
convencionales Las muestras de menos contaminacioacuten mejoraron el disentildeo de la prueba
DST mediante la cuantificacioacuten de la RGA para lo requerimientos del separador y las
instalaciones de superficie prediciendo el comportamiento PVT y mejorando la
caracterizacioacuten del yacimiento
La prueba de produccioacuten del Pozo Jack 2 finalizada en septiembre de 2006 fue la
prueba de pozo exitosa maacutes profunda realizada en el Golfo de Meacutexico Durante la
prueba el pozo mantuvo una tasa de flujo de maacutes de 950 m3d [6000 bd] de aceite
crudo proveniente de aproximadamente el 40 de su espesor neto Chevron y sus
socios Statoil ASA y Devon Energy Corporation decidieron perforar un pozo adicional
de evaluacioacuten en el antildeo 2007
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura
Las condiciones de alta presioacuten y temperatura (HPHT) presentan un ambiente desafiante
para los aspectos en las operaciones de perforacioacuten adquisicioacuten de registros
terminacioacuten y produccioacuten de pozos Los pozos HPHT son a menudo profundos y
requieren el empleo de los equipos de perforacioacuten de mayor capacidad lo que puede
resultar costoso La adquisicioacuten de registros con cable generalmente demanda varias
carreras para obtener la informacioacuten necesaria y a menudo se presentan problemas de
atascamiento de las herramientas por lo que las operaciones de pescamdashcostosas y
prolongadasmdash conllevan riesgos potenciales La adquisicioacuten de registros con tuberiacutea no
suele ser la mejor opcioacuten porque expone las herramientas a temperaturas elevadas
durante maacutes tiempo
La tradicional adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar probablemente no ofrezca
suficiente esfuerzo de traccioacuten para desplegar sartas de herramientas largas en pozos
profundos y quizaacutes carezca del esfuerzo de traccioacuten extra necesario para extraer una
herramienta si se produce un atascamiento Un meacutetodo de despliegue recieacuten
desarrollado utiliza un cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate de alta
traccioacuten puede resultar efectivo en estos casos Este meacutetodo permite el des pliegue
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19
raacutepido de la sarta de adquisicioacuten de registros y una sobre traccioacuten mayor que reduce el
riesgo de atascamiento de las herramientas
En el sector britaacutenico del Mar del Norte los pozos HPHT son perforados usualmente
con OBM El muestreo de fluidos con cable convencional en los pozos perforados con
OBM requiere tiempos de bombeo largos Estos tiempos extendidos aumentan la
posibilidad de falla en las herramientas relacionadas con la temperatura elevada y
Figura 14
Sistema de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten para registrar pozos profundos con posibilidades de atascamiento de la herramienta en sartas pesadas El sistema comprende una unidad con cable estaacutendar de Schlumberger un malacate de doble tambor con cable de alta resistencia y un cable metaacutelico de alta resistencia a la traccioacuten El malacate incrementa el esfuerzo de traccioacuten que puede ejercerse sobre el cable de manera que hasta las sartas pesadas pueden recuperarse reduciendo el riesgo de atascamiento Con el cable de alta resistencia normalmente se utiliza un punto deacutebil fusible localizado en el cabezal de la sarta para permitir un esfuerzo de traccioacuten maacuteximo sobre la sarta si se requiere El punto deacutebil soacutelo puede romperse desde superficie Los pozos extremadamente profundos como los que superan 8500 m [28000 pies] requieren una unidad de cable modificada
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
20
pueden ocasionar fallas Se necesita un tiempo de limpieza corto y muestras de mejor
calidad para una operacioacuten de muestreo de fluidos exitosa en condiciones de HPHT
Algunos ejemplos de pozos HPHT de Mar del Norte muestran coacutemo la accioacuten de guiado
del flujo de la herramienta Quicksilver Probe reduce el tiempo de limpieza
minimizando la exposicioacuten de la herramienta a temperaturas elevadas mejorando la
calidad de las muestras y reduciendo el riesgo de atascamiento de la herramienta
En un ejemplo HPHT del sector central de Mar del Norte ConocoPhillips (UK) Ltd
aplicoacute tecnologiacuteas nuevas y comprobadas para superar las dificultades presentes en este
ambiente hostil La experiencia indicoacute que ademaacutes de las altas temperaturas y presiones
los pozos del aacuterea mostraban tendencia al atascamiento los efectos de la profundidad
las propiedades del enjarre condiciones de sobrebalance hidrostaacutetico y tortuosidad de
los pozos se combinaban para obstaculizar la evaluacioacuten de yacimientos con
herramientas operadas con cable La obtencioacuten de cualquier dato bajo estas condiciones
requirioacute que se asegurara al equipo de perforacioacuten con los pasos necesarios para reducir
el riesgo de atascamiento de las herramientas de adquisicioacuten de registros Se realizaron
estudios para confirmar que ninguacuten hidrocarburo bombeado en el pozo durante el
anaacutelisis de fluidos desestabilizara la columna de lodo Las operaciones de adquisicioacuten
de registros con tuberiacutea fueron descartadas por razones de seguridad
ConocoPhillips (UK) Ltd registroacute con eacutexito otros pozos HPHT desafiantes de la regioacuten
con un equipo de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten En estos
casos la herramienta de adquisicioacuten de registros con cable se bajaron y extrajeron de los
pozos utilizando cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate colocado entre el
piso de maniobra y la unidad de cable incrementa el esfuerzo de traccioacuten del cable de
4400 a 7030 kg [9700 a 15500 lbm] lo que asegura la recuperacioacuten de la sarta de
herramientas pesadas y largas
En este pozo exploratorio ConocoPhillips (UK) Ltd proyectoacute registrar el pozo y obtener
las presiones con el fin de determinar los pesos del lodo para perforar a mayor
profundidad y caracterizar el fluido de formacioacuten No se requirioacute ninguacuten proceso de
muestreo en el yacimiento primario porque los fluidos presentes en los bloques de falla
productora ya se conociacutean Se esperoacute que la temperatura de fondo de pozo alcanzara
185degC [365degF] y que las presiones de formacioacuten excedieran 14000 lpc [97 MPa] Las
herramientas de adquisicioacuten de registros en pozos HPHT de diaacutemetro reducido
SlimXtreme incluyendo la nueva herramienta analoacutegica de siacutesmica de pozo se
correriacutean con cable de alta resistencia con malacate extra
El pozo encontroacute un yacimiento secundario imprevisto por encima del objetivo
primario provocando cierta incertidumbre en la comprensioacuten de las propiedades de los
fluidos El programa de adquisicioacuten de registros fue modificado de inmediato para
incluir el muestreo del fluido en estas zonas recieacuten descubiertas Se preparoacute un moacutedulo
de la herramienta Quicksilver Probe a fin de ser corrido en el pozo y en la plataforma se
instaloacute un sistema PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo para
realizar el anaacutelisis de las muestras recolectadas en las cuatro zonas nuevas
En la primera arenisca muestreada con el dispositivo Quicksilver Probe se operoacute en
forma uniforme y el flujo a traveacutes de la herramienta se inicioacute en modo mezclado El
flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y la de proteccioacuten despueacutes de 2600
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 15
Monitoreo de la limpieza de muestra utilizando el dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe A 2600 segundos el flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y de proteccioacuten bombeando esta uacuteltima a mayor velocidad (marroacuten carril superior) La RGA se incrementoacute raacutepidamente pasando de 850 pies3bbl a aproximadamente 1500 pies3bbl alcanzando finalmente 1550 pies3bbl (tercer carril) El anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo PVT Express contiene un nivel de contaminacioacuten con OBM praacutecticamente nulo y entre 600-900 ppm de H2S Los resultados de los anaacutelisis de laboratorio realizados en tierra firme indicaron un 1 de contaminacioacuten con filtrado OBM El indicador de la calidad de datos (carril inferior) es verde lo que muestra datos de alta calidad
segundos de muestreo lo que dio lugar a un incremento abrupto de la RGA que pasoacute de
150 m3m3 [850 pies3bbl] a cerca de 270 m3m3 [1500 pies3bbl] La RGA se niveloacute
en 279 m3m3 [1550 pies3bbl] y se mantiene elevada durante la recoleccioacuten de las
muestras El anaacutelisis inicial de fluidos en el pozo indicoacute un aceite de alta pureza Los
resultados finales del anaacutelisis de laboratorio realizado indicaron un nivel de
contaminacioacuten del 1
Los especialistas en el sistema PVT Express identificaron entre 600 y 900 ppm de
aacutecido sulfhiacutedrico [H2S] en la capa de gas maacutes somera lo que es incompatible con el
disentildeo de terminacioacuten del pozo La presencia de estos niveles de H2S en la primera
arenisca condujo al equipo de subsuelo de ConocoPhillips (UK) Ltd a mejorar la
inspeccioacuten minuciosa de otras capas inexploradas Se programaron carreras adicionales
de adquisicioacuten de registros para las areniscas restantes en la seccioacuten de 8 1 frasl2 pulgadas
que incluyeron muchas maacutes estaciones de muestreo asumiendo que el moacutedulo podiacutea
tolerar las temperaturas elevadas
En otra estacioacuten la operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe se inicioacute y prosiguioacute
con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta Esto significa que la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo estaban conectadas
hidraacuteulicamente dentro de la herramienta en forma similar al muestreo tradicional con
una sola probeta El bombeo continuoacute durante maacutes de 14000 segundosmdashpor 4 horasmdash
momento en que se recolectaron las muestras porque el fluido no se tornaba maacutes limpio
El anaacutelisis en la localizacioacuten del pozo determinoacute que el nivel de contaminacioacuten era del
22 lo que fue confirmado tres semanas despueacutes con el resultado de laboratorio que
indicoacute un nivel del 23
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura18
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo HPHT de BG en el Mar del Norte Antes de los 3050 segundos el fluido fluyoacute a traveacutes de la bomba de la liacutenea de muestreo (azul carril superior) A los 3050 segundos la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) y la bomba de la liacutenea de muestreo operaron en forma sincroacutenica pero con la bomba de la liacutenea de descarte funcionando a mayor velocidad Esto produjo la divisioacuten del flujo dando origen a un incremento abrupto de la RGA (azul) a los 3050 segundos (segundo carril) Se observoacute que la muestra obtenida a los 8700 segundos no conteniacutea contaminacioacuten
Antes de abandonar esta estacioacuten de muestreo el ingeniero de campo logroacute cerrar la
vaacutelvula de derivacioacuten y establecer un flujo guiado El flujo se dividioacute entre la liacutenea de
flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo la RGA se incrementoacute sustancialmente
y la contaminacioacuten se redujo El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo indicoacute
que los niveles de contaminacioacuten cayeron de 22 a 15 Las muestras de fluido
recolectadas aquiacute mostraron un 1 de contaminacioacuten en el anaacutelisis de laboratorio
posterior Aquiacute y en las capas restantes se detectaron niveles normales de H2S En
total se obtuvieron 27 muestras de fluido con resultados de buena calidad en todas las
capas
El pozo se terminoacute disparaacutendose soacutelo en las capas que presentoacute que poseiacutean niveles de
H2S bajos compatibles con la metalurgia de las tuberiacuteas La obtencioacuten de una serie de
muestras de fondo de pozo sin contaminar como parte de un programa de adquisicioacuten
de registros de raacutepida evolucioacuten era vital para el eacutexito del desarrollo de este yacimiento
secundario Si no se hubieran muestras de alta calidad y la terminacioacuten del pozo se
habriacutea llevado a cabo sin estos datos las altas concentraciones de H2S dantildeariacutean la
tuberiacutea de produccioacuten asiacute como en las instalaciones de produccioacuten La mitigacioacuten de
este episodio requirioacute el cierre de la produccioacuten y la ejecucioacuten de una operacioacuten de
recuperacioacuten de pozo costosa para identificar y aislar la zona con contenido potencial de
H2S
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figuras 16 y 17
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo del Mar del Norte de ConocoPhillips (UK) Ltd con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta (izquierda) Con las liacuteneas de flujo de descarte y muestreo conectadas hidraacuteulicamente dentro de la herramienta el efecto es el mismo que el del muestreo convencional con una sola probeta El carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) indica soacutelo la bomba de muestreo en funcionamiento (azul) La limpieza es gradual como lo demuestra el incremento lento de la RGA con el tiempo (tercer carril) Despueacutes de maacutes de 14000 segundos el fluido no seguiacutea limpiaacutendose de manera que se procedioacute a recolectar las muestras De acuerdo con el anaacutelisis PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo el nivel de contaminacioacuten fue del 22 Despueacutes que el ingeniero de campo cerroacute la vaacutelvula de derivacioacuten (derecha) el flujo de fluido se dividioacute entre la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo al cabo de aproximadamente 15500 segundos El bombeo se realiza tanto por la bomba de la liacutenea de muestreo (azul) como por la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) (carril superior) pero la bomba de la liacutenea de descarte opera a mayor velocidad La RGA (tercer carril) se incrementoacute hasta alcanzar 1500 pies3bbl lo que indicoacute una reduccioacuten de la contaminacioacuten El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo cuantificoacute una caiacuteda del nivel de contaminacioacuten del 22 al 15
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST
Perforando en otra aacuterea HPHT del sector central de Mar del Norte BG realizoacute un
descubrimiento de muacuteltiples zonas con hidrocarburos Este pozo de exploracioacuten fue
disentildeado para que no se ejecutaran pruebas DST lo que implicoacute un ahorro de costos en
dos niveles En primer lugar una prueba DST en esta regioacuten costoacute entre US$ 10 y 20
millones En segundo lugar la instalacioacuten de una terminacioacuten de menor costo generaba
ahorros adicionales Una prueba DST requeririacutea una tuberiacutea de revestimiento de 9 78
pulgadas maacutes pesada para tolerar las presiones de la prueba y un aacuterbol de prueba de
pozo diferente para soportar el equipo mencionado totalizando US$ 4 millones
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adicionales Ademaacutes la falta de produccioacuten de fluidos en superficie evitariacutea riesgos
ambientales
Como no se programoacute ninguna prueba DST era crucial obtener muestras de alta pureza
con cable Para permitir el anaacutelisis de los fluidos de formacioacuten en tiempo real la
herramienta Quicksilver Probe fue configurada con el moacutedulo LFA y el moacutedulo
Analizador de la Composicioacuten de los Fluidos CFA en la liacutenea de flujo de muestreo Un
sistema PVT Express instalado en el quipo de perforacioacuten analizoacute la contaminacioacuten en
la localizacioacuten del pozo Los especialistas pudieron participar en el proceso de
adquisicioacuten de registros y el anaacutelisis de las muestras en tiempo real a traveacutes del sistema
InterACT de monitoreo y enviacuteo de datos Mediante la confirmacioacuten de la pureza de la
muestra del pozo los ingenieros conocieron si la calidad de la muestra era adecuada o si
se requirieron una nueva muestra Los especialistas en fluidos de BG esperaban
muestras con un nivel de contaminacioacuten con OBM inferior al 5 Ademaacutes de las
muestras de hidrocarburos la herramienta obtuvo muestras de agua si toleraba las
temperaturas elevadas del yacimiento que se encontraban a mayor profundidad Se
anticipoacute que las presiones alcanzariacutean como miacutenimo un valor de 13000 lpc [90 MPa]
y se previoacute que la temperatura excederiacutea el liacutemite de operabilidad de los moacutedulos LFA y
CFA establecido en 177degC [350degF]
El primer intervalo muestreado con hidrocarburos el maacutes somero la temperatura
alcanza 171degC [340degF] La operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe procedioacute
normalmente comenzoacute con la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
conectadas a traveacutes de la vaacutelvula de derivacioacuten interna Se utilizoacute la bomba superior
para bombear el fluido a traveacutes de la liacutenea de muestreo El flujo se dividioacute entre la liacutenea
de descarte y la de muestreo despueacutes de 3050 segundos de bombeo momento en el que
un salto en la curva RGA se observoacute en la graacutefica LFA con reduccioacuten significativa del
nivel de contaminacioacuten del fluido en la liacutenea de muestreo Al cabo de menos de dos
minutos en que la contaminacioacuten alcanzoacute un nivel estimado del 10 se abrioacute la botella
de un galoacuten de capacidad para recolectar una muestra de seguridad una praacutectica
estaacutendar en pozos difiacuteciles Resultoacute prudente porque inmediatamente despueacutes la bomba
de la liacutenea de flujo de muestreo se atascoacute pero se puso en marcha nuevamente
La contaminacioacuten continuoacute reducieacutendose y cuando se niveloacute la RGA se abrioacute llenoacute y
reenvioacute a la superficie una botella para muestras monofaacutesicas El anaacutelisis PVT Express
realizado cuantificoacute un nivel de contaminacioacuten extremadamente bajo lo que indicoacute que
la muestra era pura y la herramienta se desplegoacute en el nivel maacutes profundo con
temperatura mayor Las pruebas de laboratorio independientes realizadas a las pocas
semanas en laboratorio detectaron nivel de contaminacioacuten nulo en esta muestra
En la siguiente zona con hidrocarburos se obtuvo con eacutexito tres muestras con un nivel
de contaminacioacuten bajo pero despueacutes las vaacutelvulas de retencioacuten de lodo en la liacutenea de
flujo de muestreo comenzaron a mostrar signos de taponamiento No obstante quedoacute
por muestrear la zona maacutes profunda con temperatura maacutes elevada Ahiacute en la estacioacuten de
muestreo de agua el moacutedulo LFA detectoacute tapones de lodo y filtrado OBM lo que
indicoacute que el movimiento inesperado del fluido se produjo a traveacutes del orificio de salida
del fluido Transcurrido cierto tiempo este movimiento del fluido proveniente del pozo
habiacutea removido la obturacioacuten de la vaacutelvula de retencioacuten de lodo y el bombeo
sincronizado hacia las liacuteneas de descarte y muestreo se llevoacute a cabo en forma normalmdasha
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pesar de la temperatura de fondo de pozo de 183 degC [361degF] mdash lo que permitioacute
obtener muestras de agua de formacioacuten
La determinacioacuten del nivel de contaminacioacuten de las muestras de agua con OBM en el
fondo del pozo se basoacute en la interpretacioacuten de los datos de los canales cromaacuteticos del
moacutedulo LFA El lodo del pozo filtrado OBM y agua de formacioacuten poseen respuestas
caracteriacutesticas en los rangos de frecuencias visibles y frecuencias de la banda infrarroja
cercana medidos con la herramienta Las dos muestras de agua recolectadas en este
nivel conteniacutean algo de fluido OBM de descarte pero esto no constituyoacute un problema
porque el OBM es inmiscible en el agua de formacioacuten BG estima un ahorro de hasta
US$ 24 millones si se utiliza el meacutetodo de muestreo guiado Quicksilver Probe en lugar
de una prueba de formacioacuten efectuada a traveacutes de la columna de perforacioacuten para
obtener muestras con un nivel de contaminacioacuten nulo
45 Muestreo de aceite viscoso
El aceite viscoso se difiacutecil de muestrear utilizando la tecnologiacutea de muestreo tradicional
Con su viscosidad maacutes baja el filtrado OBM fluye hacia los dispositivos de muestreo
incrementando la contaminacioacuten de las muestras y dejando a menudo fluidos de
formacioacuten de alta viscosidad en la formacioacuten
Cairn Energy India Pty Ltd experimentoacute esos problemas durante la obtencioacuten de
muestras de aceite en su Campo Bhagyam del noroeste de India El Campo Bhagyam es
Figura 19
Deteccioacuten de la contaminacioacuten con OBM en muestras de agua utilizando el moacutedulo LFA en el pozo HPHT de BG en Mar del Norte El carril superior muestra la presioacuten medida con el medidor de cuarzo y la presioacuten medida con el medidor de deformacioacuten junto con la resistividad sin escalar (rosa) y las carreras de la bomba (azul y verde) El segundo carril muestra la fraccioacuten de volumen de los componentes C6+ indicando la contaminacioacuten con filtrado OBM (verde) el OBM y los soacutelidos (rojo) y el agua (azul) A los 2600 segundos despueacutes que las bombas de descarte y muestreo comienzan a bombear en forma sincronizada la liacutenea de muestreo recibe el agua de formacioacuten (azul) El tercer carril contiene 10 canales oacutepticos LFA El canal 0 (negro) detecta el metano Los canales 6 y 9 (azul maacutes oscuro) detectan el agua El carril correspondiente a la fraccioacuten de volumen detecta el agua (azul) cuan do los canales LFA 6 y 9 alcanzan amplitudes altas
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Figura 20
Composicioacuten derivada del anaacutelisis de laboratorio de muestras de aceite viscoso obtenidas para Cairn Energy India en el Campo Bhagyam de la Cuenca Barmer Las muestras todas de la misma localizacioacuten fueron recolectadas utilizando un tomador de muestras monofaacutesicas operado con cable (WL) en pozo entubado (verde) un probador de la formacioacuten convencional operado con cable en agujero descubierto (azul) y la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe en agujero descubierto (rojo) El probador de la formacioacuten convencional operado con cable arrojoacute una muestra contaminada mientras que la muestra de agujero descubierto obtenida con el meacutetodo de muestreo guiado se ajustoacute bien a la obtenida en el pozo entubado
uno de los 19 campos de la Cuenca de Barmer que explota la arenisca Fatehgarh de alta
permeabilidad Las reservas de aceite del yacimiento se estiman en 240 millones de m3
[1500 millones de barriles] La propiedad del aceite variacutea entre los distintos campos de
la cuenca y estos del Campo Bhagyam exhiben una variacioacuten composicional desde la
cresta hasta el contacto aguaaceite Cairn planea optimizar el desarrollo del campo y el
disentildeo de las instalaciones de superficie para lo cual necesita un mejor conocimiento de
las propiedades del aceite
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Los aceites Bhagyam poseen un alto contenido de parafinas lo que les confiere un alto
punto de escurrimiento y alta viscosidad a la temperatura del yacimiento La obtencioacuten
de muestras de calidad PVT representativas ha sido un desafiacuteo Antes de la introduccioacuten
del muestreo guiado en la India la mayoriacutea de las muestras obtenidas por Schlumberger
y otras compantildeiacuteas de servicios con probadores de formacioacuten en agujero descubierto
estaban demasiado contaminadas para suministrar propiedades PVT correctas durante el
anaacutelisis de laboratorio
Para obtener muestras sin contaminacioacuten Cairn recurre a la recoleccioacuten de muestras de
pozos entubados utilizando tomadores de muestras monofaacutesicas con cable Estas se
obtienen de esta manera y pueden tener niveles de contaminacioacuten bajos pero se
recolectan despueacutes haber de terminado el pozo
En una campantildea destinada a mejorar la calidad de las muestras el dispositivo
Quicksilver Probe recolectoacute muestras en dos pozos del Campo Bhagyam De las 18
muestras obtenidas 15 fueron de calidad PVT Seis exhibieron un nivel de
contaminacioacuten nulo Se analizoacute una de las muestras para determinar la composicioacuten
quiacutemica y se comparoacute con una muestra obtenida en la misma localizacioacuten con un
probador de formacioacuten en agujero descubierto convencional y con muestra obtenida en
pozo entubado
El meacutetodo tradicional en agujero descubierto Generoacute una muestra contaminada con
diversos componentes OBM La muestra obtenida en el pozo entubado presentoacute una
composicioacuten similar a la muestra Quicksilver Probe sin contaminar con pequentildeas
variaciones en la concentracioacuten de algunos componentes
Luego de la obtencioacuten exitosa de muestras sin contaminacioacuten y la disponibilidad
detallada de datos PVT de fluidos Cairn cuenta con mejores propiedades de fluidos
para llevar a cabo estudios de desarrollo de campos que incluyan estimaciones de
reservas disentildeo de instalaciones y aseguramiento del flujo Estos estudios son un aporte
significativo en la produccioacuten del Campo Bhagyam e indican el potencial para la
ejecucioacuten de estudios mejorados en el desarrollo de campos en todo el mundo
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros
El dispositivo Quicksilver Probe es una herramienta valiosa para evaluar la eficiencia de
recuperacioacuten de hidrocarburos en campos maduros Algunos ejemplos de campos
maduros complejos situados en Medio Oriente muestran coacutemo el meacutetodo de muestreo
guiado permitioacute obtener muestras puras en formaciones de permeabilidad alta-baja y
ayudoacute a evaluar la eficiencia del barrido de gas
El primer pozo se encuentra ubicado en un yacimiento que produce mediante empuje
por expansioacuten de casquete de gas y empuje de agua Recientemente se perforaron varios
pozos de evaluacioacuten para monitorear la eficiencia del barrido Los pozos se perforaron
con OBM y se registraron con la sonda integrada de adquisicioacuten de datos con cable
Platform Express y con la herramienta de resonancia magneacutetica nuclear para anaacutelisis en
agujero des cubierto Se utilizoacute el moacutedulo Quicksilver Probe de la herramienta MDT
para recolectar las muestras de fluidos
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El objetivo era evaluar la eficiencia de la expansioacuten del casquete de gas en el
yacimiento principal una formacioacuten de arenisca heterogeacutenea con una permeabilidad de
maacutes de 1 Darcy Si bien las bajas saturaciones de aceite derivadas de las mediciones
de Resonancia Magneacutetica Xpert MRX indicaron un nivel de barrido del aceite por
expansioacuten del gas altamente eficiente se corrioacute el probador de la formacioacuten para
confirmar la ausencia de aceite moacutevil en la zona barrida La identificacioacuten de la
presencia de aceite moacutevil remanente indicoacute un barrido incompleto El moacutedulo una
estacioacuten de la columna de aceite Todas las zonas muestran el incremento caracteriacutestico
RGA cuando el flujo a traveacutes de la liacutenea de descarte se aparta de la liacutenea de muestreo
Se captaron varias muestras de gas sin contaminacioacuten con filtrado OBM y sin aceite
moacutevil lo que indicoacute una recuperacioacuten eficiente
En la zona de aceite la RGA medida con el moacutedulo LFA indicoacute una precisioacuten de 1
con respecto a la RGA conocida en el campo El tiempo de bombeo requerido para una
muestra de aceite limpia extraiacuteda de esta zona fue de unos 1600 segundos
aproximadamente un tercio del tiempo requerido normalmente para la misma zona en
otros pozos El anaacutelisis de laboratorio determinoacute que la contaminacioacuten de la muestra de
aceite obtenida con la herramienta Quicksilver Probe era demasiado escasa para ser
medida
Figura 22
Comparacioacuten de los tiempos de bombeo para obtener muestras de aceite limpio en un campo del Medio Oriente con el moacutedulo Quicksilver Probe y probeta tradicional En esta arenisca de alta permeabilidad la herramienta Quicksilver Probe (rojo) requirioacute 1600 segundos de tiempo de bombeo para hacer pasar el fluido con bajo nivel de contaminacioacuten a la liacutenea de muestreo mientras que la probeta tradicional (azul) demandoacute aproximadamente el triple del tiempo de bombeo para obtener una muestra con baja contaminacioacuten
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En un segundo ejemplo del Medio Oriente un pozo de evaluacioacuten penetroacute seis
yacimientos incluyendo uno nuevo Los objetivos eran obtener perfiles de presioacuten
identificar los fluidos en el fondo del pozo y obtener muestras de fluidos limpias
Ademaacutes el operador establecioacute el flujo desde las zonas de baja porosidad que no
habiacutean sido probadas previamente en forma directa para determinar su produccioacuten
potencial El operador seleccionoacute el dispositivo Quicksilver Probe porque la zona
amplia destinada a la probeta estaba mejor provista que las probetas convencionales de
diaacutemetro grande para establecer el flujo y obtener muestras de formaciones de baja
porosidad y permeabilidad
El pozo se perforoacute con OBM y los datos del calibrador mostraron buenas condiciones
de pozo Se seleccionaron los puntos de muestreo del fluido utilizando lecturas de
porosidad sin fluidos del registro de resonancia magneacutetica En la primera carrera de
medicioacuten de la presioacuten y obtencioacuten de muestras la herramienta MDT desplegada con
cable obtuvo perfiles de presioacuten utilizando la probeta de diaacutemetro grande En el
segundo descenso el moacutedulo Quicksilver Probe y las unidades de muestreo fueron
operados con la columna de perforacioacuten muestreaacutendose cinco estaciones
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Muestreo de un nuevo descubrimiento en un campo maduro del Medio Oriente Este pozo de evaluacioacuten penetroacute seis yacimientos incluyendo uno Ademaacutes de obtener muestras de presioacuten la compantildeiacutea realizoacute pruebas en las zonas de baja porosidad pasadas por alto La presioacuten de formacioacuten aparece en el Carril 1 con el aceite identificado en ciacuterculos verdes y el agua en ciacuterculos azules Los ciacuterculos abiertos indican mediciones de presioacuten que no caen en ninguacuten gradiente Las estrellas representan las presiones medidas con la herramienta Quicksilver Probe El Carril 2 contiene la movilidad determinada de la caiacuteda de presioacuten El Carril 3 representa la porosidad y el contenido de fluido intersticial indicando en rojo el aceite y azul el agua La segunda estacioacuten de muestreo a 300 pies fue un descubrimiento La fraccioacuten de volumen LFA y resultados RGA se representan a la derecha del carril de porosidad (extremo superior derecho) La velocidad de bombeo y valores RGA para la tercera estacioacuten se muestra a la derecha del carril de porosidad (centro a la derecha) Tambieacuten se obtuvo una muestra de baja contaminacioacuten en la quinta estacioacuten a 100 pies es la primera vez que fluye aceite desde esta formacioacuten de baja porosidad Se observoacute que la RGP de este intervalo (extremo inferior derecho) era de 250 pies3bbl
Figura 23
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En la segunda estacioacuten de muestreo el anaacutelisis del fluido de fondo de pozo identificoacute
aceite en un intervalo previamente no explotado La movilidad del fluido era tan baja en
esta zona compacta que no fue posible obtener una medicioacuten de la presioacuten No obstante
el moacutedulo LFA de herramienta Quicksilver Probe monitoreoacute con eacutexito la limpieza del
fluido de formacioacuten y detectoacute una RGA baja para el liacutequido lo que se tradujo en
reservas de aceite adicionales
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo
En la mayoriacutea de los yacimientos la composicioacuten de los fluidos variacutea seguacuten su posicioacuten
dentro del yacimiento Los fluidos presentan degradaciones causadas por la fuerza de
Figura 24
Limpieza del fluido en un pozo de aceite del aacuterea marina de Noruega La operacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe comenzoacute con un flujo mezclado a traveacutes de la liacutenea de flujo de descarte como lo indica el incremento de la tasa de bombeo de la liacutenea de flujo de descarte (verde claro carril superior) y luego a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo (verde oscuro carril superior) Despueacutes de 1300 segundos el flujo se divide y la muestra se logra mediante el incremento de velocidad de bombeo en la probeta de proteccioacuten La RGA (carril inferior) responde al estabilizarse despueacutes de 2300 segundos lo que indica que a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo fluye fluido con bajo nivel de contaminacioacuten La RGA de la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo y la RGA de la liacutenea de flujo de descarte en azul A los 2800 segundos se obtiene una muestra en la que no se observan niveles detectables de WBM Los picos de la curva RGA indican presencia de finos producidos por la arenisca de
formacioacuten
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32
gravedad o la biodegradacioacuten o pueden segregarse por procesos de compactacioacuten
estructural o estratigraacutefica Una forma de caracterizar estas
variaciones es recolectar muestras para el anaacutelisis en superficie Otra forma consiste en
analizar los fluidos en el pozo sin necesidad de efectuarse en superficie
El anaacutelisis de fluidos de fondo de pozo (DFA) estaacute surgiendo como teacutecnica para
caracterizar los fluidos El anaacutelisis DFA ayuda a determinar los mejores intervalos para
la recoleccioacuten de muestras El anaacutelisis de la composicioacuten de los fluidos mientras la
herramienta permanece en el pozo permite caracterizar los fluidos en forma maacutes
detallada porque los analistas pueden modificar el programa de barrido de fluidos en
tiempo real para investigar los resultados inesperados
La capacidad del moacutedulo Quicksilver Probe para suministrar fluidos sin contaminacioacuten
asegura la obtencioacuten de resultados DFA oacuteptimos y un tiempo de limpieza maacutes raacutepido
permite efectuar varias estaciones de barrido de fluidos DFA en forma eficaz sin
tiempos de estacioacuten grandes asociados con operaciones de muestreo convencionales
Una combinacioacuten del anaacutelisis DFA con la recoleccioacuten de muestras ayudoacute a un operador
noruego a conocer los fluidos presentes en un pozo perforado en la Plataforma
Continental Noruega El pozo se perforoacute para su evaluacioacuten final antes de desarrollar el
final de un campo petrolero Debido a restricciones ambientales no se planificoacute una
prueba de produccioacuten por tal fue criacutetico obtener muestras no contaminadas y
caracterizar las variaciones de los fluidos del yacimiento en forma exhaustiva El
anaacutelisis de fluidos se usoacute para la seleccioacuten de materiales en las tuberiacuteas submarinas y su
instalacioacuten en superficie disentildeo de proceso y la planeacioacuten de la produccioacuten Debido a
su alta prioridad para captar muestras de hidrocarburos sin contaminacioacuten miscible el
pozo se perforoacute con lodo base agua (WBM)
Se corrioacute la herramienta Quicksilver Probe en las secciones de 121frasl4 pulgadas y 81frasl2
pulgadas para recolectar muestras de gas condensado aceite y agua de formacioacuten y se
llenaron 19 caacutemaras de muestreo de varios niveles Un ejemplo desafiante fuemdashel
muestreo de aceite en una zona compacta con movilidad de 17 mDcPmdashilustra coacutemo la
tecnologiacutea de muestreo conduce al obtener una muestra no contaminada
La limpieza del fluido comenzoacute con flujo mezclado primero a traveacutes de la liacutenea de flujo
de descarte y posteriormente con la liacutenea de flujo de muestreo Despueacutes de 1300
segundos el flujo se divide y se obtiene mediante el incremento con la tasa de flujo en
la probeta de proteccioacuten La RGA en tiempo real detectada con moacutedulo CFA se
estabilizoacute despueacutes de 2300 segundos lo que indicoacute que el fluido fuera limpio No
obstante el bombeo continuoacute y se obtuvo una muestra a los 2800 segundos Los picos
de la curva RGA indican la presencia de finos producidos por la formacioacuten
confirmados cuando se analiza la muestra en superficie El anaacutelisis en el pozo indicoacute
algo de arena en las muestras pero ninguacuten nivel detectable de descarte de WBM
En el mismo pozo el meacutetodo de obtencioacuten de muestras guiadas creoacute las condiciones
oacuteptimas para el anaacutelisis DFA Los analizadores espectroscoacutepicos indican cuaacutendo el
fluido de la liacutenea es suficientemente puro para ser muestreado se caracterizoacute la
composicioacuten de los fluidos en tres grupos de componentes Metano (C1) etano a
pentano (C2 a C5) hexano y los componentes maacutes pesados (C6+) Esto posibilita el
anaacutelisis en el pozo sin necesidad de recolectar muestras y enviarse a superficie
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
33
Las estaciones de barrido de fluidos DFA se obtienen a traveacutes del contacto gasaceite
con una separacioacuten de soacutelo 05 m [16 pie] La estacioacuten inferior a XX460 m indica
aceite negro con densidad aparente de 0868 gcm3 y RGA de 133 m3m3 [740 pies3
bbl] a XX455 m la composicioacuten del fluido presenta gas seco de densidad aparente
0126 gcm3 y un contenido de C1 superior al 1 (porcentaje en peso)
Las mediciones DFA definen el contacto gas-aceite con una precisioacuten de 05 m lo que
implicoacute mayor exactitud que la que se pudo lograr con los gradientes de presioacuten de los
ensayos (pre-tests) efectuados con el probador de formacioacuten La capacidad de
orientacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe aseguroacute que los fluidos analizados eran
representativos de los fluidos del yacimiento otorgando confiabilidad a los resultados
DFA Mediciones similares obtenidas en 15 estaciones DFA adicionales ayudaron a
cuantificar la composicioacuten de los fluidos de yacimiento y delinear los contactos de
fluidos
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM
En otro ejemplo del aacuterea marina de Noruega el muestreo guiado ayudoacute a obtener
muestras de agua de formacioacuten en un pozo de exploracioacuten perforado con WBM En este
pozo la caracterizacioacuten del agua era un factor clave para la descripcioacuten del yacimiento
y su evaluacioacuten econoacutemica El operador capturoacute muestras especiales para estudiar la
composicioacuten del agua en diferentes etapas de la vida productiva del pozo recolectoacute
muestras de agua con la herramienta Quicksilver Probe usoacute una probeta con empacador
dual en la tuberiacutea de revestimiento y realiza finalmente una prueba de formacioacuten a
Figuras 25 y 26
Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo para identificar el contacto gas-aceite entre dos estaciones de barrido de fluidos separadas a una distancia de 05 m Las mediciones con el moacutedulo CFA detectaron que el fluido puro muestreado a XX460 m (izquierda) era aceite negro El carril correspondiente a la composicioacuten (extremo superior) indica un 91
(porcentaje en peso) de C6+ (verde) y un 89 (porcentaje en peso) de C1 (amarillo) con RGA de 133 m3m3 En la estacioacuten situada 05 m maacutes arriba (derecha) el anaacutelisis
composicional indica un contenido de C1 (amarillo) del 91 (porcentaje en peso) y un
contenido de C6+ (verde) de menos del 5 (porcentaje en peso) lo que indica presencia de gas seco con RGA de 56602 m3m3
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
34
traveacutes de la columna de perforacioacuten Para facilitar la cuantificacioacuten de la contaminacioacuten
con filtrado WBM se agregoacute Tritio (Isoacutetopo natural del Hidroacutegeno) al WBM como
trazador Las aguas de formacioacuten no contienen Tritio en cantidades medibles de manera
que los niveles de Tritio detectados en pruebas de laboratorio pudieran convertirse en
niveles de contaminacioacuten
La primera muestra se tomoacute con la herramienta Quicksilver Probe El flujo se dividioacute
despueacutes en 18700 segundos y la muestra se recolectoacute al cabo de 24960 segundos de
bombeo El anaacutelisis de laboratorio del contenido de tritio indicoacute que la muestra poseiacutea
un nivel de contaminacioacuten del 0
El pozo se entuboacute despueacutes con tuberiacutea de revestimiento corta (liner) de 7 pulgadas y se
disparoacute en la zona de intereacutes Se corrioacute un probador de la formacioacuten operado con cable
junto con los empacadores duales inflables dentro de la tuberiacutea de revestimiento corta
para aislar el intervalo de flujo El incremento del aacuterea de flujo proporcionado por los
empacadores minimizariacutea la caiacuteda de presioacuten requerida para extraer las muestras y asiacute
se redujo el riesgo de atascamiento de la herramienta
Luego de un tiempo de limpieza demdash24 horasmdashdurante el cual se bombearon 1700
litros [450 galones] de fluido desde la formacioacuten hacia el pozo el probador de la
formacioacuten recolectoacute dos muestras El anaacutelisis de laboratorio indicoacute que las muestras
conteniacutean concentraciones elevadas de tritio potasio calcio y bromuro que son
indicativos de contaminacioacuten con salmuera de terminacioacuten y filtrado de lodo
La compantildeiacutea operadora realizoacute una prueba DST en una zona de gas situada encima de
una zona de agua El agua que fluiacutea con el gas se recolectoacute para su anaacutelisis observando
que se encontraba contaminada con salmuera de terminacioacuten y que ademaacutes conteniacutea
46 de inhibidor de hidratos
Las muestras obtenidas con la herramienta Quicksilver Probe demostraron ser las de
agua maacutes pura que se recolectaran en el campo sobrepasando la calidad obtenible con
el muestreo de probeta convencional en el pozo entubado o con pruebas DST El
anaacutelisis reveloacute caracteriacutesticas composicionales inesperadas que al principio resultoacute
difiacutecil de creer sin embargo el anaacutelisis posterior de los nuacutecleos y registros corroboroacute
los nuevos resultados de la composicioacuten del agua En otro ejemplo de muestreo de agua
del aacuterea marina de Noruega la aplicacioacuten tanto del meacutetodo de muestreo guiado como
del meacutetodo convencional en la misma formacioacuten ayudoacute a comparar el desempentildeo de la
operacioacuten de limpieza Este pozo de exploracioacuten fue perforado con fluido de
perforacioacuten de cloruro de potasio
[KCl] base agua lo que dificultoacute el programa de muestreo de agua Dado que el agua
de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la calificacioacuten de la
contaminacioacuten en tiempo real no se basoacute en las mediciones espectroscoacutepicas sino en las
diferencias de resistividad Para la determinacioacuten cuantitativa de los niveles de
contaminacioacuten se dividioacute la concentracioacuten de potasio en la muestramdashcorregida
mediante la sustraccioacuten del nivel asumido en el agua de formacioacutenmdashpor la
concentracioacuten conocida en el filtrado de WBM a cada profundidad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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En la primera secuencia de muestreo las muestras recolectadas en tres momentos
diferentes durante la operacioacuten de flujo guiado a 1050 segundos 7050 segundos y
7800 segundos mostraron niveles de contaminacioacuten del 835 002 y 0
respectivamente La desconexioacuten temporalmente de la bomba de descarte muestra el
efecto correspondiente sobre la contaminacioacuten Una muestra adicional recolectada a
1550 segundos despueacutes de detener la bomba de descarte arrojoacute una contaminacioacuten del
334
En la siguiente carrera el ingeniero de campo desplazoacute la sarta de herramientas 35 m
[115 pies] hacia arriba en la misma formacioacuten y utilizoacute una herramienta convencional
de una sola probeta con empacador de diaacutemetro grande para muestrear el fluido de
formacioacuten en forma convencional En esta estacioacuten el muestreo fue disentildeado para
permitir la comparacioacuten directa entre el desempentildeo de la probeta de guiado y la probeta
convencional En esta estacioacuten se llenaron tres botellas para muestras despueacutes de los
mismos tiempos de limpieza que los de las tres muestras de la secuencia de muestreo
Figura 27
Muestras guiadas del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega Dado que el agua de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la contaminacioacuten se determinoacute a traveacutes de los cambios producidos en la resistividad (azul) que se niveloacute con el tiempo Esta porcioacuten del registro de muestreo resalta el incremento que se produce en la resistividad del fluido cuando la bomba de la liacutenea de descarte (negro) se desconecta temporalmente operando soacutelo la bomba de la liacutenea de muestreo (verde) La presioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo
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36
guiado Las muestras obtenidas en forma convencional indicaron niveles de
contaminacioacuten del 262 86 y 82 Las muestras guiadas no soacutelo resultaron maacutes
limpias sino que ademaacutes la muestra guiada obtenida a los 1050 segundos (175
minutos) de indicoacute ser maacutes limpia que la muestra convencional despueacutes de 7050
segundos (2 horas)
49 Con una vista al futuro
La capacidad de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe permite obtener
muestras de fluido de mayor pureza y en mucho menos tiempo que las herramientas de
muestreo tradicionales Los beneficios incluyen datos de fluidos de mejor calidad el
acceso a la informacioacuten de fluidos precisa en las etapas maacutes tempranas del proceso de
caracterizacioacuten de yacimientos reduccioacuten del riesgo de atascamiento de la herramienta
mejoramiento de las capacidades para el anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo y
ahorro asociado en la obtencioacuten de una caracterizacioacuten de fluidos en forma correcta
Para algunos operadores de EampP especialmente aquellos que estaacuten involucrados en
actividades en aguas profundas la tecnologiacutea representa el mejor sustituto existente para
las pruebas DST prohibitivamente costosas o ambientalmente impracticables La
herramienta puede correrse sin la extensiva planeacioacuten inicial requerida para las pruebas
DST Otros operadores han utilizado los resultados Quicksilver Probe de alta calidad
para optimizar los planes de pruebas DST En cualquiera de los casos el meacutetodo de
muestreo guiado incrementa la eficiencia calidad y seguridad en estos ambientes
exigentes
En muchos casos la tecnologiacutea de muestreo Quicksilver Probe ha generado resultados
sorprendentes Esta tecnologiacutea estaacute incentivando a algunos operadores para que revisen
los planes en curso y vuelvan a obtener muestras en zonas en las que otras tecnologiacuteas
proporcionan resultados negativos Las compantildeiacuteas operadoras que han tenido que
perforar con WBM para obtener muestras de aceite limpias ahora pueden perforar con
seguridad utilizando OBM sabiendo que se puede obtener muestras puras sin
contaminacioacuten miscible en el pozo
Como resultado de la alta pureza de las nuevas muestras recibidas algunos laboratorios
han tenido que crear una nueva clasificacioacuten para niveles de contaminacioacuten bajos para ser medidos o TSTM Ahora que se dispone de muestras tan puras para el anaacutelisis de
laboratorio los investigadores y quizaacutes puedan realizar anaacutelisis adicionales y concebir
nuevas mediciones para comprender mejor el comportamiento de los fluidos
Una consecuencia importante de la capacidad para obtener muestras con niveles de
contaminacioacuten nula en el pozo es el mejorar la precisioacuten de las mediciones de pozo en
Figura 28
Muestreo convencional del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega para su comparacioacuten con los resultados de la figura previa (arriba) El sensor de resistividad se revistioacute inicialmente con lodo pero comenzoacute a responder (azul) parcialmente a lo largo del programa de muestreo La resistividad nunca se estabilizoacute lo que indicoacute que las muestras de agua seguiacutean contaminadas Las muestras obtenidas en esta estacioacuten despueacutes de los mismos tiempos de limpieza que las tres muestras de la secuencia de muestreo guiado mostraron niveles de contaminacioacuten del 262 86 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
37
tiempo real Esto incentivaraacute a las compantildeiacuteas para que realicen anaacutelisis de fluidos en el
pozo con el fin de lograr un mapeo maacutes completo que el actual de los fluidos de
yacimiento y ademaacutes fomentar la incorporacioacuten de nuevas mediciones DFA
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
38
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas desviadas-horizontales
La medicioacuten del flujo multifaacutesico complejo en pozos desviados y horizontales ha
representado siempre un verdadero reto La nueva tendencia para comprender y
diagnosticar estos regiacutemenes de flujo consiste en combinar el disentildeo de materiales la
metodologiacutea de interpretacioacuten y la visualizacioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
39
Figura 29
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
40
Una edad dorada es un tiempo de prosperidad y felicidad En el campo petrolero los
tiempos de iacutempetu exploratorio podriacutean parecer una eacutepoca dorada pero la realidad
cambia de repente cuando comienzan las erogaciones masivas de capital para el
desarrollo de campos Quizaacutes la verdadera edad dorada para un campo productor llegue
tarde en su vida cuando modestas inversiones puedan traducirse en grandes retornos
Una manera eficaz de capitalizar el dinero ya invertido consiste en disentildear oacuteptimas
estrategias de produccioacuten y operaciones de remediacioacuten Los registros de produccioacuten
que identifican los puntos de entrada del fluido y diagnostican los problemas en pozos
productores constituyen las claves para el manejo exitoso del campo petrolero
En los pozos verticales o casi verticales el comportamiento del fluido es relativamente
simple y los sensores convencionales de los registros de produccioacuten son
razonablemente precisos para medir los paraacutemetros del flujo de fluido zona por zona La
situacioacuten puede ser bastante diferente en pozos horizontales y sumamente desviados
donde el uso de registros de produccioacuten para medir el perfil de entrada del fluido y las
contribuciones de cada una de las fases provenientes de cada zona ha significado un reto
mucho mayor Los experimentos de laboratorio de flujos multifaacutesicos en varios tamantildeos
y desviaciones de pozos revelan perfiles y regiacutemenes de flujo complejos incluyendo la
estratificacioacuten de fases el flujo en bache el flujo tapoacuten el flujo con burbujas dispersas
y el flujo anular
Estos experimentos demuestran una sensibilidad extrema del reacutegimen de fluido con
respecto a la desviacioacuten del pozo particularmente en o cerca de la orientacioacuten
horizontal En tales casos una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
convencional puede conducir a una interpretacioacuten ambigua y resultados menos que
oacuteptimos
Para encarar este problema los investigadores del Centro de Investigaciones de
Schlumberger en Cambridge Inglaterra y del Centro de Productos Riboud de
Schlumberger en Clamart Francia (SRC y SPRC por sus siglas en ingleacutes
respectivamente) llevaron a cabo cientos de pruebas en el circuito de flujo y
simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del flujo para comprender maacutes
profundamente los mecanismos del flujo multifaacutesico en pozos desviados y horizontales
Estos experimentos y simulaciones proveyeron a los ingenieros y cientiacuteficos la
informacioacuten necesaria para optimizar la arquitectura de la herramienta y la instalacioacuten
de los sensores para minimizar la perturbacioacuten del fluido como resultado de la
presencia de la herramienta en el pozo para entender la respuesta de la herramienta y
para proporcionar una metodologiacutea efectiva de interpretacioacuten de datos
Esta amplia investigacioacuten condujo al desarrollo del sistema de registros de produccioacuten
de pozos horizontales y desviados con la herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de
Flujo FloScan que incorpora muacuteltiples minimolinetes que abarcan la seccioacuten
transversal de un pozo junto con sondas oacutepticas y eleacutectricas ubicadas muy cerca de los
molinetes
La herramienta FloScan mide la velocidad del fluido en cinco puntos distribuidos a
traveacutes del diaacutemetro vertical de un pozo y ofrece una estimacioacuten de la fraccioacuten
volumeacutetrica (holdup) del agua del gas y del aceite con una uacutenica herramienta Se trata
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
41
del primer dispositivo que ofrece una medicioacuten directa de la velocidad del gas en un
flujo multifaacutesico
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico complejo en tuberiacuteas desviadas y horizontales
El flujo de fluidos en el pozo estaacute influenciado por varios factores incluyendo el
diaacutemetro de la tuberiacutea la velocidad de flujo el tipo de fluido y las caracteriacutesticas del
mismomdashdensidad y viscosidadmdashy la desviacioacuten del pozo En SCR se llevaron a cabo
varios experimentos en el circuito de flujo con un diaacutemetro de tuberiacuteas de 6 pulgadas
con dos fases de fluidomdashaceite y aguamdashfluyendo con la misma velocidad
Con la tuberiacutea horizontal el flujo se estratifica naturalmente ocupando el aceite la parte
superior la tuberiacutea y el agua la parte inferior Ambas fases viajan a velocidades
similares y la fraccioacuten volumeacutetrica estaacute cerca de 5050 Bajo estas condiciones una
herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional mediriacutea la
velocidad de fase promedio de la combinacioacuten de las fases Multiplicando la fraccioacuten
volumeacutetrica medida por la velocidad de la combinacioacuten de las fases es posible deducir
Principales regiacutemenes de flujo para sistemas liacutequido-gas Los factores que influyen en los regiacutemenes de flujo incluyen la desviacioacuten del pozo y la proporcioacuten de cada fase las diferencias relativas en las densidades de las fases la tensioacuten superficial y viscosidad de cada fase y la velocidad promedio En un sistema liacutequido-gas cuando las pequentildeas burbujas de gas estaacuten uniformemente distribuidas el reacutegimen de flujo se denomina flujo con burbujas dispersas Cuando algunas de estas burbujas se agregan para formar burbujas maacutes grandes conduce a flujo tapoacuten o flujo en bache El flujo anular es caracteriacutestico del flujo de gas a altas velocidades en el centro del pozo con el fluido confinado a una fina peliacutecula en las paredes del pozo El flujo estratificado ocurre en pozos horizontales cuando dos o maacutes fases se separan debido a la atraccioacuten gravitatoria El flujo ondulante resulta en sistemas estratificados cuando se produce interferencia entre las dos fases viajando a diferentes velocidades
Figura 30
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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la velocidad de flujo de cada fase pero es difiacutecil hacer esto en forma exacta si el pozo
no es horizontal
Los pozos rara vez son perfectamente horizontales Una inclinacioacuten de 2ordm provoca una
distribucioacuten del fluido diferente al de un caso horizontal y el flujo variacutea de gran manera
que depende de la direccioacuten de inclinacioacuten de la tuberiacutea A una inclinacioacuten de 88ordm los
fluidos fluyen en forma ascendente El agua el fluido maacutes denso experimenta un
incremento de fraccioacuten volumeacutetrica y se moviliza maacutes lentamente que en un caso de
inclinacioacuten de 90ordm
El aceite se mueve en una banda maacutes estrecha en la parte superior y con una mayor
velocidad A una desviacioacuten de 92ordm pasa lo contrario la fase de aceite queda detraacutes de
la del agua y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrece considerablemente En ambos
casos el mayor deslizamiento entre las fases incrementa la combinacioacuten en la interfase
y tambieacuten conduce a una interfase no tan bien definida Inclusive desviaciones maacutes
pequentildeas de menos de 1ordm respecto a la horizontal tambieacuten causan este efecto dramaacutetico
en el comportamiento del flujo particularmente a velocidades de flujo bajas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
43
Figura 31
Ubicacioacuten de los minimolinetes y sondas La herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan incorpora 17 sensores cuatro minimolinetes en un brazo cinco sondas eleacutectricas y cinco sondas oacutepticas en otro brazo y un juego de sensores incluyendo un molinete y sondas eleacutectricas y oacutepticas en el cuerpo de la herramienta que se asienta en el fondo del pozo La herramienta se transporta dentro del pozo con los brazos retraiacutedos dentro del cuerpo de la misma El cuerpo de la herramienta se asienta en el fondo de la tuberiacutea durante la adquisicioacuten de registros y el brazo motorizado se extiende cubriendo el diaacutemetro completo del pozo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
44
A una desviacioacuten de 70ordm el aceite viaja a lo largo de la parte superior de la tuberiacutea a una
velocidad auacuten maacutes alta que la del caso de 88ordm y el agua cae detraacutes hacia el fondo del
pozo conduciendo a la recirculacioacuten del agua y a una velocidad del agua negativa en la
parte baja de la tuberiacutea Estos experimentos de laboratorio ilustran cuaacuten desafiante es
obtener una velocidad de fase representativa con la presencia de dos fases
La presencia de gas en el pozo agrega una complejidad auacuten mayor en los patrones de
flujo aparecen flujos tales como flujo en bache flujo tapoacuten flujo disperso y flujo
anular Una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional con
un molinete de diaacutemetro completo responde tanto a la velocidad como a la cantidad de
movimiento de la fase en la porcioacuten central del pozo a una profundidad y tiempo
determinado haciendo que la velocidad del gas no se detecte Cuando vuelve a circular
el flujo un molinete de diaacutemetro completo puede variar en la direccioacuten de rotacioacuten o no
girar del todo En tales casos el flujo de fluido proveniente de diversos intervalos no
puede ser cuantificado distorsionando severamente los resultados de los registros
Las soluciones tales como el servicio avanzado de diagnoacutestico del flujo de pozo PL
Flagship se desarrollaron para evaluar los perfiles de flujo entrante en regiacutemenes de
flujo complejos en pozos horizontales y sumamente desviados Presentado en 1996 este
juego integrado de herramientas para la adquisicioacuten de registros de produccioacuten consiste
en una sonda de presioacuten y temperatura un detector de rayos gamma una herramienta de
activacioacuten de pulsos de neutrones dos herramientas alineadas de generacioacuten de
imaacutegenes del fluido un inyector de marcador de fluido y uno o dos molinetes
centralizados Cada uno de estos dispositivos mide una parte especiacutefica de la
informacioacuten del flujo La informacioacuten se combina e interpreta luego para derivar el tipo
y velocidad de fluido proveniente de cada intervalo de produccioacuten
Este juego de medicioacuten de flujo abarca desde 305 hasta 427 m [100 a 140 pies] de
largo dependiendo de la configuracioacuten de la herramienta En un reacutegimen de flujo no
estacionario complejo tal como aquellos ilustrados por los experimentos de laboratorio
los sensores pueden estar posicionados en diferentes regiacutemenes de flujo al variar la
desviacioacuten del pozo La situacioacuten dinaacutemicamente cambiante hace difiacutecil la
Figura 32
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
45
interpretacioacuten de los registros de produccioacuten Otra dificultad con las herramientas de
adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales es la incapacidad para medir
directamente la velocidad del gas Una nueva herramienta especiacuteficamente disentildeada
para pozos sumamente desviados y pozos horizontales encara estos retos en los
regiacutemenes de flujo complejos
51 Tecnologiacuteas avanzadas
El dispositivo FloScan es la primera herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten desarrollada utilizando simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del
fluido para optimizar su forma y estudiar la perturbacioacuten del fluido en flujos
ascendentes y descendentes con diferentes diaacutemetros de pozos y distintas viscosidades
del fluido El disentildeo de la sonda fue sujeto a simulaciones y experimentos cinemaacuteticos
Las simulaciones de resistencia mecaacutenica utilizando el programa de computacioacuten
ANSYS verificaron la compatibilidad de la herramienta para las operaciones con tuberiacutea
flexible
La herramienta ha sido disentildeada para operar descentralizada lo cual simplifica su
transporte en pozos horizontales y sumamente desviados y garantiza la instalacioacuten
correcta de los sensores a traveacutes del eje vertical del pozo Las mediciones de la
orientacioacuten de la herramienta y el calibrador permiten el caacutelculo de la posicioacuten de los
sensores en tiempo real
Un aspecto de la herramienta es que el arreglo de los sensores permite ubicar los
mismos lo suficientemente cerca entre siacute para medir el mismo reacutegimen de fluido a la
misma profundidad y tiempo Por lo tanto a una profundidad determinada se obtiene un
perfil de flujo de tres fases completo con velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en tiempo
real
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
46
La compantildeiacutea Schlumberger ha desarrollado sensores de rotacioacuten de baja energiacutea que
presentan miacutenima friccioacuten Los molinetes poseen un diaacutemetro aproximado de 25 cm [1
pulgada] La optimizacioacuten de los molinetes llevada a cabo en varios meses incluyoacute
pruebas en flujos arenosos fluidos corrosivos y fluidos de alta velocidad Numerosas
pruebas muestran una respuesta de velocidad precisa cuando el brazo se extiende dentro
de tuberiacuteas con diaacutemetro interno de entre 27frasl8 y 9 pulgadas
Mientras los molinetes determinan la velocidad del fluido las sondas determinan la fase
del fluido y sus fracciones volumeacutetricas Las sondas eleacutectricas en la herramienta de
medicioacuten de la fraccioacuten volumeacutetrica FloView discriminan el agua de los hidrocarburos
utilizando una medicioacuten de resistencia eleacutectrica del fluido mientras que la herramienta
con Sensor Oacuteptico para Determinar la Fraccioacuten Volumeacutetrica del Gas GHOST distingue
el gas del liacutequido utilizando una medicioacuten oacuteptica del iacutendice de refraccioacuten Las
herramientas GHOST y FloView son tecnologiacuteas probadas en el campo y sus sensores
han sido integrados en el disentildeo de la herramienta FloScan
Al pasar el fluido por la punta de las sondas eleacutectricas en la herramienta FloScan la
herramienta mide la conductividad en el agua o la conductividad debajo de cierto
umbral en el aceite o gas La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula a partir de la
cantidad de tiempo que toma completar el circuito en comparacioacuten con el tiempo total
de medicioacuten
Figura 33
Operacioacuten de la sonda eleacutectrica La sonda FloView posee una punta conductiva separada de tierra Cuando se rodea por un medio conductor como el agua fluye la corriente Cuando la punta encuentra gas o aceite el circuito se interrumpe La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula en base al tiempo en que se completa el circuito
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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La fraccioacuten volumeacutetrica del gas se obtiene oacutepticamente El aceite y el agua poseen
iacutendices de refraccioacuten altos mientras que el gas posee un iacutendice de refraccioacuten bajo y
refleja maacutes del 80 de luz Cuando la reflectividad excede un umbral predeterminado
la sonda indica gas Ahora bien con sondas en la herramienta FloScan indicando la
posicioacuten del gas y pequentildeos molinetes midiendo el flujo a traveacutes del diaacutemetro del pozo
es posible determinar la velocidad del gas en forma precisa
Las mediciones se toman mientras se mueve la herramienta con los brazos extendidos
para tocar el tope de la tuberiacutea mientras que el cuerpo de la herramienta yace en el
fondo Resortes de flejes operan la abertura de los brazos y un activador hidraacuteulico
motorizado opera su cierre La posicioacuten de cada sensor se determina en tiempo real en
base a la posicioacuten relativa de los brazos y las mediciones del calibrador Cuando se
desea se pueden obtener datos con la sonda sujeta a una estacioacuten En flujos
estratificados la ubicacioacuten de las interfases del fluido se puede determinar
precisamente haciendo mediciones mientras se cierra el brazo utilizando la funcioacuten de
escaneo con el brazo en una posicioacuten determinada con resultados disponibles en
tiempo real
La sonda FlowScan es de 34 m [11 pies] de largo e idealmente adaptada para pozos no
verticales A diferencia de la sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten tiacutepica de
100 pies la longitud total de la sarta es aproximadamente de 76 m [2 5 pies ] cuando se
halla combinada como la tiacutepica sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
incluyendo sensores de presioacuten y temperatura La herramienta se puede operar en pozos
con diaacutemetro interno de 27frasl8 a 9 pulgadas y puede transportarse mediante tuberiacutea
flexible cable de acero o con un sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC Opera
a temperaturas por encima de 149ordmC [300ordmF] y bajo presiones de 103 MPa [15000 lpc]
Figuras 34 y 35
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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52 Perfil de flujo en tiempo real
Cuando la sonda FloScan opera los datos en tiempo real se generan en 17 sensores el
calibrador y el dispositivo de orientacioacuten relativa de la sarta Una novedosa tendencia
hacia la interpretacioacuten de datos incorpora un programa de computacioacuten para la
visualizacioacuten en tiempo real de la velocidad de la fase y las fracciones volumeacutetricas a lo
largo del diaacutemetro vertical de la seccioacuten del pozo Otro paquete de computacioacuten ofrece
un faacutecil despliegue de datos no procesados durante la operacioacuten de adquisicioacuten de
registros o maacutes tarde durante su reproduccioacuten
El programa de computacioacuten emplea una moderna teacutecnica de modelado utilizando una
calibracioacuten del molinete que tiene en cuenta la inclinacioacuten teoacuterica del mismo y los
valores del umbral de rotacioacuten en el aceite agua y gas Esta teacutecnica automatizada
provee un procesamiento de datos en tiempo real en una sola pasada durante la
adquisicioacuten de registros La precisioacuten del molinete se verifica al comparar los resultados
del procesamiento en muacuteltiples pasadas a diferente velocidad de adquisicioacuten de datos y
los valores predeterminados pueden ser reemplazados si es necesario por valores
derivados subsecuentemente de un graacutefico de calibracioacuten del molinete tradicional La
calibracioacuten mediante muacuteltiples pasadas de los molinetes generalmente conduce a
resultados maacutes precisos que los valores predeterminados
Este programa de computacioacuten tambieacuten se utiliza para convertir los datos de la
herramienta FloScan en datos promedios a cada profundidad de medicioacuten y como valor
de entrada al algoritmo de inversioacuten del programa de computacioacuten de adquisicioacuten del
registro de produccioacuten BorFlow El programa BorFlow realiza calibraciones del
molinete y caacutelculos del flujo multifaacutesico en estado estacionario respaldando las nuevas
mediciones de los registros de produccioacuten incluyendo la herramienta FloScan
El meacutetodo de procesamiento es secuencial Los perfiles de las fases de la fraccioacuten
volumeacutetrica del gas y del agua se generan en base a las lecturas de una sonda eleacutectrica y
una oacuteptica El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se deduce luego de aquellas de
Figura 36
Brazo de la herramienta FloScan escaneando a traveacutes de la interfase del fluido La herramienta FloScan provee una funcioacuten de escaneo de estacioacuten para la determinacioacuten precisa de las ubicaciones y velocidades de la interfase El calibrador y dispositivo de orientacioacuten relativa provee las posiciones del sensor durante el escaneo La herramienta se posiciona en una zona de intereacutes y los sensores graban las fracciones volumeacutetricas continuas y las respuestas del molinete a traveacutes de la seccioacuten transversal del pozo al irse cerrando el brazo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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gas y de agua El liacutemite superior e inferior de las interfases del flujo se definen como
regiones en donde el flujo es multifaacutesico La velocidad de cada fase se deriva despueacutes
de una calibracioacuten del molinete La velocidad de cada fase se multiplica por la fraccioacuten
volumeacutetrica para determinar la velocidad de flujo
Se llevoacute a cabo experimentos de laboratorio adicionales en SCR y SRPC con la
herramienta FloScan con flujo trifaacutesico y con la tuberiacutea a diferentes desviaciones para
verificar la respuesta de la herramienta en flujos complejos
Los datos no procesados son continuamente actualizados en la caja del monitor de
despliegue ofreciendo una toma en cualquier instante de tiempo El programa de
procesamiento calcula la distribucioacuten del fluido a traveacutes del diaacutemetro de la tuberiacutea en
tiempo real (figuras 38 39 y 40)
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten
Una nueva secuencia de tareas de procesamientomdashel Asesor de Registros de
Produccioacuten PLAmdashha sido disentildeada por el Centro de Geociencia de Schlumberger en
Pekiacuten para evaluar el comportamiento del flujo en el fondo del pozo en terminaciones
de muacuteltiples horizontes y guiar las decisiones de reparacioacuten de manera oportuna Esta
secuencia de tareas incorpora herramientas interactivas para tener en cuenta varios
paraacutemetros de terminacioacuten y yacimiento asiacute como para visualizar sus efectos en el
Figura 37
Flujo de procesamiento en tiempo real La secuencia de tareas del procesamiento utiliza un algoritmo secuencial (izquierda) El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica y el perfil de velocidad se estaacuten actualizando y mostrando continuamente en tiempo real (derecha) La pantalla muestra el caacutelculo de la fraccioacuten volumeacutetrica velocidad y tasa de flujo del agua aceite y gas dentro de la caja negra en la parte inferior derecha Los datos desplegados provienen de una prueba efectuada en el circuito de flujo equipado con una tuberiacutea de 6 pulgadas a 88ordm de desviacioacuten con aceite y agua fluyendo a 240 m3d y gas fluyendo a 352 m3d [124 MpcD]
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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perfil de produccioacuten Los resultados graacuteficos permiten obtener una raacutepida seleccioacuten de
posibles escenarios y mostrar el perfil pronosticado despueacutes de la intervencioacuten La
entrega de datos combina la productividad del yacimiento definida por las
mediciones de los registros de produccioacuten con el anaacutelisis de sistemas de produccioacuten
NODAL
Las teacutecnicas del anaacutelisis NODAL proveen un meacutetodo para modelar los efectos de las
caracteriacutesticas del fluido y la configuracioacuten de la terminacioacuten del pozo al producir los
fluidos a la superficie La combinacioacuten de las respuestas de los registros de produccioacuten
con el anaacutelisis NODAL ofrece un panorama uacutenico para entender mejor el
comportamiento de la terminacioacuten del yacimiento y el potencial para introducir mejoras
Se puede modelar raacutepidamente el impacto de modificar una terminacioacuten para
pronosticar los cambios resultantes en el perfil de produccioacuten Cuando los costos de la
intervencioacuten son altos la capacidad para evaluar el posible resultado de una reparacioacuten
y para tomar decisiones sensatas de manera oportuna se vuelve crucial
54 Retos en pozos desviados y horizontales
Los campos petroleros del Golfo de Suez presentan una variedad de retos para las
mediciones de los registros de produccioacuten Esta madura regioacuten productora contiene
cerca de 100 plataformas en 45 campos con maacutes de 300 pozos de produccioacuten y 100
inyectores de agua Los registros de produccioacuten ayudan a mantener la produccioacuten
corriente de aceite de 20657 m3d [130000 BD] Los yacimientos viejos producen
aceite viscoso con alto corte de agua combinados con terminaciones desviadas u
horizontales que se encuentran tiacutepicamente en ambientes marinos conducen a
regiacutemenes de flujo complicados En muchos casos les resulta difiacutecil proveer las
respuestas necesarias bajo estas condiciones con las herramientas de adquisicioacuten de
registros de produccioacuten convencionales
Un campo del Golfo de Suez que se puso en produccioacuten en 1978 tiene una estructura
anticlinal inclinada caracterizada por areniscas homogeacuteneas bien conectadas La
permeabilidad del yacimiento generalmente aumenta con la profundidad y abarca desde
200 hasta 1000 mD en la base En 1996 se inicioacute un programa de inyeccioacuten de agua
para proveer el influjo limitado del acuiacutefero con mantenimiento de presioacuten Cuando el
campo se va aproximando a su liacutemite econoacutemico los registros de produccioacuten juegan un
rol importante en el reconocimiento de las aacutereas para el aislamiento del agua (WSO por
sus siglas en ingleacutes) para maximizar la recuperacioacuten del aceite
Uno de los pozos en este campo considerado para un posible WSO posee una
inclinacioacuten de 37ordm y produce con la ayuda de levantamiento artificial por gas a traveacutes de
seis intervalos abiertos Las pruebas de pozos efectuadas a fines de 2003 indicaron un
gasto total de produccioacuten de 327 m3d [2058 BD] con un corte de agua del 97 Fue
necesario adquirir registros de produccioacuten para evaluar las contribuciones del intervalo
individual y para identificar las fuentes de produccioacuten de agua La utilizacioacuten de
registros de produccioacuten convencionales para determinar las contribuciones del intervalo
produjo resultados ambiguos debido a los regiacutemenes de flujo complejos asociados con
alto corte de agua y desviacioacuten relativamente alta En un intento por superar estas
limitaciones y proveer un anaacutelisis de flujo cuantitativo se puso en funcionamiento la
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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herramienta FloScan el 29 de enero de 2004 utilizando cable de acero para transportar la
herramienta dentro del pozo
Los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica obtenidos con las herramientas FloScan y FloView
indican claramente estructuras de flujo complejas a lo largo del pozo Los resultados de
la imagen de velocidad muestran varias aacutereas de agua recirculante en la parte baja del
pozo Los datos de la herramienta FloView demuestran claramente que el aceite estaacute
fluyendo en una pequentildea aacuterea en la parte superior del pozo Los datos de la herramienta
GHOST indican que no se detectoacute gas a lo largo de la seccioacuten analizada
Figuras 38 39 y 40
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
52
Figura 40
Experimentos efectuados en el circuito de flujo utilizando la sonda FloScan con procesamiento en tiempo real El despliegue muestra la fraccioacuten volumeacutetrica y las velocidades en tiempo real en un flujo de tres fases El aceite y el agua estaacuten fluyendo en una tuberiacutea de 6 pulgadas a 240 m3d y el gas estaacute fluyendo a 352 m3d Los cinco minimolinetes atraviesan la seccioacuten transversal vertical de la tuberiacutea A 92ordm el agua tiene una velocidad mayor que el aceite y el gas y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua es baja (arriba) Las fases del fluido aparecen bien separadas con el gas y el aceite ocupando la mayor parte de la tuberiacutea A 88ordm de desviacioacuten el agua se retarda debido a la atraccioacuten gravitatoria mientras el flujo se mueve en forma ascendente (centro) El aceite y el gas ocupan la mitad superior de la tuberiacutea y se mueven mucho maacutes raacutepido que el agua A 70ordm de desviacioacuten del pozo el flujo es complejo (abajo) El agua que se muestra en azul es una fase dominante con gotitas de aceite (verde) dispersas en todas partes y el gas (rojo) principalmente en la parte superior El agua queda atraacutes movieacutendose mucho maacutes lento que el aceite y el gas Los dos molinetes del fondo leen una velocidad negativa indicando recirculacioacuten de agua
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Esquema metodoloacutegico
Figura 41
Secuencia de tareas de interpretacioacuten del sistema Asesor de Registros de Produccioacuten PLA Utilizando la informacioacuten de la presioacuten de la formacioacuten (izquierda) como punto de partida el programa de computacioacuten define los paraacutemetros zonales del yacimiento en teacuterminos del iacutendice de productividad el corte de agua y la relacioacuten gasaceite (arriba al centro) Estos datos se pasan al paquete de anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL al programa de anaacutelisis del sistema de produccioacuten PIPESIM (derecha) crea un modelo para aparejar las velocidades medidas y las presiones tan cercanamente como sea posible El modelo resultante se utiliza para evaluar varias actividades de modificacioacuten de terminacioacuten en teacuterminos de los resultados de produccioacuten La interfase incluye herramientas interactivas para ingresar datos de varias modificaciones de terminacioacuten y paraacutemetros del yacimiento permitiendo la visualizacioacuten de los efectos en el perfil de produccioacuten Los resultados son entregados en despliegues de registros graacuteficos y datos tabulares
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Figura 42
Respuesta de los minimolinetes individuales y fraccioacuten volumeacutetrica del agua con la herramienta FloView Las respuestas del molinete para ocho pasadas a cinco velocidades diferentes del cable se observan a la izquierda Las curvas soacutelidas representan cinco pasadas descendentes y las curvas punteadas indican tres pasadas ascendentes La respuesta del molinete aumenta desde el molinete 0 en el lado inferior del pozo desviado a 37ordm al molinete 4 en el lado superior del pozo De modo similar los valores de la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrecen desde la sonda 0 a la sonda 5 (derecha) Se despliegan las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica para una de las pasadas con la parte baja a la izquierda y la parte alta a la derecha La imagen de velocidad del molinete muestra una velocidad positiva en la parte superior del pozo desde el fondo del levantamiento La imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica con FloView (bien a la derecha) muestra claramente algo de aceite presente en la parte alta del pozo desde el fondo del levantamiento El aceite maacutes liviano que fluye a lo largo de la parte superior del pozo establece aacutereas de recirculacioacuten local corroboradas por valores bajos y negativos en la imagen de velocidad
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Figura 43
Comparacioacuten de las herramientas de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales (PL) y los perfiles del flujo de la herramienta FloScan Cada carril muestra la parte baja del pozo a la izquierda y la parte alta del pozo a la derecha La imagen de velocidad generada por la herramienta FloScan muestra el rango de color desde el azul al rojo con el rojo indicando la velocidad negativa (Carril 2) El perfil de flujo resultante (Carril 6) de la combinacioacuten de la imagen de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica (Carril 4) obtenida con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 de aceite y el 85 de agua se producen de los disparos ubicados debajo de X400 pies de profundidad El resto del agua y algo de aceite provienen de los disparos localizados a X390 pies de profundidad Los dos disparos superiores estaacuten produciendo aceite seco y maacutes de la mitad de la produccioacuten de aceite del pozo proviene del disparo superior El molinete de diaacutemetro completo estaacute fuertemente influenciado por la recirculacioacuten del agua en la parte baja del pozo Las estaciones del molinete en el tope del intervalo muestran gran evidencia de ello El resultado es que las velocidades del molinete de diaacutemetro completo son insensibles a las pequentildeas entradas de aceite que se mueve a lo largo de la parte alta del pozo De modo similar la densidad del fluido obtenida con el gradiomanoacutemetro (Carril 3) posee una pobre resolucioacuten para detectar los pequentildeos cambios en la fraccioacuten volumeacutetrica del agua que son detectados por la sonda FloView ubicada en la parte alta
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El perfil de flujo derivado de la combinacioacuten de los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica y
velocidad obtenidos con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 del aceite
y el 85 del agua son producidos de los disparos ubicados debajo de los X 400 pies
de profundidad El resto del agua y alguna contribucioacuten de aceite provienen de disparos
ubicados a 390 pies de profundidad Los disparos superiores estaacuten produciendo aceite
limpio con maacutes de la mitad de la produccioacuten del aceite proveniente del disparo menos
profundo
Resultados pronosticados del registro para la operacioacuten de remediacioacuten planificada Un tapoacuten (cuadrado azul en el diagrama esquemaacutetico del pozo) colocado a X400 pies de profundidad elimina la produccioacuten de los tres disparos maacutes profundos El Carril 4 despliega la presioacuten de flujo inicial junto con el pronoacutestico del anaacutelisis NODAL de la presioacuten de flujo luego de colocar el tapoacuten (presioacuten de reparacioacuten) Al no requerirse que el pozo levante artificialmente la produccioacuten de agua de las zonas maacutes profundas se observa una presioacuten de flujo decreciente a traveacutes de las zonas maacutes altas Esteacute incrementado en la caiacuteda de presioacuten en las zonas maacutes altas provee un aumento nueve veces mayor en la produccioacuten de aceite
Figura 44
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Los sensores de los registros de produccioacuten convencionales pierden la entrada
significante de aceite de los disparos superiores debido al efecto de recirculacioacuten del
agua en el molinete La baja resolucioacuten del gradiomanoacutemetro para determinar la
densidad del fluido resulta en una pobre determinacioacuten de las contribuciones de aceite
Esto lleva a una interpretacioacuten erroacutenea que atribuye el 90 de la entrada de aceite a los
disparos maacutes profundos
En base a los resultados de la herramienta FloScan se planificoacute una operacioacuten de
reparacioacuten de pozo para optimizar la produccioacuten de aceite El intervalo entre X375 y
X400 pies de profundidad se evaluoacute para una posible colocacioacuten de tapoacuten para aislar la
mayoriacutea de las zonas con alto corte de agua La excelente correspondencia entre los
resultados del registro de produccioacuten con la informacioacuten geoloacutegica respecto de la
ubicacioacuten de la arcilla sellante motivoacute al operador a colocar el tapoacuten a X400 pies de
profundidad
Se utilizoacute un programa de computacioacuten para pronosticar los resultados en la operacioacuten
de remediacioacuten Los resultados pronosticaron una produccioacuten de aceite de 97 m3d [609
BD] y una produccioacuten de agua de 389 m3d [2447 BD] Estos valores estaacuten muy cerca
de los resultados reales de 88 m3d [556 BD] para el aceite y 402 m3d [2532 BD]
para el agua Un incremento de nueve veces maacutes en la produccioacuten de aceite y una
recuperacioacuten de la inversioacuten en menos de una semana demuestran la efectividad de la
herramienta FloScan
En otro campo en el Golfo de Suez la presioacuten del yacimiento declinoacute de una presioacuten
inicial de 179 MPa [2600 lpc] a una presioacuten muy baja cercana a 76 MPa [1100 lpc]
en algunos pozos La columna de 37 m [120 pies] de aceite de alta viscosidad queda
entre la capa de gas y un acuiacutefero bastante activo y existe conificacioacuten de gas-agua Las
lecturas en la prueba muestran que el corte de agua puede abarcar desde 70 hasta
98 Esto significa que la produccioacuten de aceite variacutea entre el 2 y el 30 del flujo
total un factor de 15 en la variacioacuten
El operador corrioacute la herramienta FloScan para obtener una evaluacioacuten precisa del corte
de agua y localizar los puntos de entrada del fluido para el aceite y el agua El costo de
intervencioacuten del pozo es tiacutepicamente cercano a US$ 250000 por lo tanto es vital evitar
una intervencioacuten innecesaria o ineficaz
La terminacioacuten de pozos de gran diaacutemetro los regiacutemenes de flujo multifaacutesico y los
pozos horizontales con perfiles desafiantes representan una complicacioacuten para obtener
una estimacioacuten exacta de queacute es lo que estaacute fluyendo en el pozo Para planificar una
intervencioacuten eficaz el operador bajoacute la herramienta FloScan con tuberiacutea flexible
equipada con cable eleacutectrico junto con la herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten de nueva generacioacuten PS Platform para poder efectuar comparaciones Las
pasadas ascendentes-descendentes se condujeron a tres velocidades distintas del cable
En otra pasada se corrioacute la herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimientos
RSTPro con una sonda FloScan para determinar los contactos aceiteagua y gasaceite
El perfil del pozo muestra un punto bajo en la trayectoria maacutes allaacute del taloacuten del pozo el
pozo sube nuevamente Las zonas perforadas estaacuten en la seccioacuten horizontal del pozo La
imagen de velocidad muestra un aumento en velocidad en el lado bajo del pozo cerca de
los 120 pies de profundidad Mientras que el incremento en velocidad se atribuye en
gran medida al agua la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica muestra claramente algo de
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aceite a esta profundidad El molinete convencional de diaacutemetro completo muestra poca
actividad con pequentildeas indicaciones de recirculacioacuten a la misma profundidad y no
detecta la zona de produccioacuten maacutes importante Los datos de la herramienta FloScan
indican que los disparos ubicados a una profundidad vertical verdadera maacutes profunda
(TDV por sus siglas en ingleacutes) producen la mayor cantidad de agua El contacto
aguaaceite determinado por la medicioacuten de la herramienta RSTPro confirmoacute este
resultado En base a estos resultados el programa de reparacioacuten recomendado implicoacute
cerrar las zonas maacutes bajas y volver a disparar cerca de 244 a 305 m [800 a 1000 pies]
menos profundo sobre el taloacuten del pozo a cerca de 70ordm de desviacioacuten La produccioacuten
total de aceite aumentoacute de 48 m3d [300 BD] a 79 m3d [500 BD] El aumento de
produccioacuten pagoacute las intervenciones en otros dos pozos
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo
Siendo que el 70 de la produccioacuten actual de aceite proviene de los campos maduros
los avances tecnoloacutegicos cumplen un rol siempre creciente en prolongar la vida de los
campos y en maximizar el retorno de las inversiones Estos campos tienen la capacidad
de aumentar su produccioacuten en el futuro con una miacutenima inversioacuten Como lo demuestran
estos ejemplos de Medio Oriente la herramienta FloScan identifica correctamente los
puntos de entrada del fluido en regiacutemenes de flujo complejos en pozos desviados y
horizontales Los aumentos en la produccioacuten y los retornos raacutepidos ilustran la
efectividad operacional y en costos de esta tecnologiacutea Es a traveacutes de este tipo de
innovacioacuten que tiende a integrar el disentildeo de herramientas el procesamiento de datos y
los programas de computacioacuten de interpretacioacuten que la industria puede resolver los
retos para incrementar la productividad en los campos maduros
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59
Figura
45
Un ejemplo de un pozo horizontal del Golfo de Suez Las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica obtenidas con la herramienta FloScan se despliegan para una de las pasadas de la herramienta en la parte superior del pozo a 153 mmin [50 piesmin] El perfil de velocidad muestra poca actividad hasta 120 pies de profundidad donde la velocidad aumenta en la parte baja del pozo y el agua aparece en la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica A pesar de que la mayor parte de la velocidad se atribuye al agua en la parte baja los niveles de la fraccioacuten volumeacutetrica indican que algo de aceite estaacute tambieacuten fluyendo en este punto El molinete de diaacutemetro completo convencional indica un leve flujo ascendente en este intervalo posiblemente atribuido a alguna recirculacioacuten reversa del aceite que estaacute siendo arrastrado abajo del pozo y luego circula de vuelta hacia arriba El perfil de flujo derivado de la herramienta FloScan (arriba) resulta de la combinacioacuten de los perfiles de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica La herramienta convencional de adquisicioacuten de registros de produccioacuten no detecta la entrada de aceite maacutes significante proveniente del disparo ubicado cerca de los Y100 pies de profundidad
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6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en el fondo del pozo
Estaacuten a disposicioacuten sistemas de transferencia especiales para colocar equipos en pozos
lejos de superficie y extraer informacioacuten en localizaciones de fondo de pozo Las nuevas
formas de sistemas de operacioacuten de herramientas proveen acceso confiable en pozos
profundos o con trayectorias complejas
Figura 46
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Durante gran parte en la historia de la industria de exploracioacuten-produccioacuten (EampP) los medios para la operacioacuten o transporte de herramientas y equipos hasta una
localizacioacuten en el subsuelo y nuevamente a su lugar de procedencia han suscitado similares
hipoacutetesis taacutecitas Cuando los pozos en su mayor parte eran verticales y no demasiado
profundos las herramientas de adquisicioacuten de registros y otros equipos se
transportaban a la profundidad deseada a traveacutes de cables estaacutendar La mayoriacutea de los
usuarios dejaban los detalles de la operacioacuten de herramientas en manos de las compantildeiacuteas
de servicios
La situacioacuten ha cambiado si bien todaviacutea existe un gran nuacutemero de pozos casi verticales
someros hoy en diacutea muchos pozos son extremadamente profundos tienen grandes aacutengulos
de inclinacioacuten o exhiben ambas caracteriacutesticas al mismo tiempo Las opciones en lo que
respecta a la operacioacuten de herramientas en el pozo se han expandido para satisfacer estos
desafiacuteos crecientes
Durante muchos antildeos se han utilizado las columnas de perforacioacuten para operar las barrenas y equipo de perforacioacuten se empleado cable eleacutectrico para obtener registros de
pozo efectuar disparos e instalar los componentes de terminacioacuten de pozos Hoy en diacutea
se obtienen mediciones durante la perforacioacuten se perfora o se operan equipos en el fondo
del pozo con tuberiacutea flexible datos obtenidos en tiempo real sustentan la operacioacuten de
geonavegacioacuten durante la perforacioacuten los cables de acero son maacutes resistentes y maacutes
largos los tractores de fondo de pozo arrastran equipos a traveacutes de grandes distancias
en secciones de pozos cuyo acceso seriacutea de otro modo difiacutecil o muy oneroso En pozos
profundos con trayectorias complejas los operadores y las compantildeiacuteas de servicios
participan activamente en la seleccioacuten de meacutetodos de operacioacuten de herramientas y en la
planeacioacuten de las tareas subsiguientes
61 Coacutemo llegar al lugar
El transporte de un equipo a lo largo de una distancia de varias millas o kiloacutemetros a traveacutes de un agujero pequentildeo practicado en el terreno hasta alcanzar un punto en particular
es una proeza notable pero que sucede diariamente en la industria de EampP Una vez en la
localizacioacuten de fondo de pozo requerida se espera que el equipo lleve a cabo tareas
complejas que a menudo deben ser vigiladas rutinariamente y controladas en tiempo
real en superficie lejos del pozo La eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas
forma parte de la provisioacuten de estas capacidades
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62
El objeto operado puede ser una barrena de perforacioacuten una sarta de herramientas de
adquisicioacuten de registros pistolas para perforacioacuten de tuberiacuteas fluidos de fracturamiento o
de otro tipo dispositivos de vigilancia rutinaria y de registros o diversos tipos de equipos de
terminacioacuten de pozos En algunos procesos de operacioacuten de herramientas el instrumento se
embarca en un viaje de ida y vuelta mientras que en otras es transportado en una sola
direccioacuten es decir hacia el interior o bien hacia el exterior de un pozo
El transporte de dispositivos es una de las funciones de un sistema de operacioacuten de
herramientas Por ejemplo el sistema debe ser capaz de soportar el peso de las
herramientas y del equipo que se introduce Y se extraen de un pozo ademaacutes de su
propio peso y la resistencia a la friccioacuten asociada Ademaacutes debe existir un meacutetodo para
determinar como miacutenimo de la localizacioacuten del fondo del pozo Algunos tipos de
sistemas de operacioacuten de herramientas ofrecen la posibilidad de desprenderse de las
herramientas atascadas en situaciones de emergencia o contingencia Como uacuteltimo
ejemplo en un nuacutemero creciente de situaciones se requiere la transmisioacuten de la
informacioacuten a superficie por medio de sistemas de telemetriacutea
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Un cable de acero simple o liacutenea de acero constituye quizaacutes la forma menos complicada de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo Suele usarse liacutenea de acero para
operar equipos en la terminacioacuten de pozos Hasta su liacutemite de carga la liacutenea de acero
puede bajar herramientas en el fondo del pozo a traveacutes de la fuerza de gravedad Un
motor en superficie vuelve a enrollar la liacutenea de acero en un malacate La localizacioacuten
del dispositivo adosado al extremo inferior de la liacutenea de acero se determina al menos
en forma aproximada considerando el tramo de la liacutenea de acero desenrollado en un
pozo ademaacutes de un cierto estiramiento de la liacutenea de acero resultante de su propio peso y
del peso del dispositivo operado
Figura 47
Equipo de operacioacuten de herramientas
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64
Los cables de acero con conductores eleacutectricos agregan mayor funcionalidad Un hilo
eleacutectrico suministra energiacutea a los dispositivos de fondo de pozo y ademaacutes puede transmitir
informacioacuten directamente a superficie Estos cables pueden tener un solo conductor un
conductor coaxial o conductores muacuteltiples El exterior de un cable de este tipo consta de
varios hilos de acero lo que se conoce como armadura del cable Esta armadura transporta
la carga y protege a los conductores eleacutectricos alojados dentro del cable
El cable de acero es raacutepido de montar y econoacutemico de correr No obstante debido a que depende de la fuerza de gravedad para desplegar las herramientas en el fondo del pozo el
cable de acero no se utiliza para operar equipos en pozos de gran inclinacioacuten u horizontales
Habitualmente las herramientas operadas con cable de acero pueden ser transportadas en
pozos con inclinaciones de hasta 65deg aunque en ciertos casos este tipo de cable ha sido
utilizado con eacutexito en pozos con inclinacioacuten de hasta 75deg
Tanto el cable de acero como la liacutenea de acero poseen limitaciones en lo que respecta
a la carga pero los cables ultra resistentes que se describen maacutes adelante tienen un liacutemite
significativamente superior El peso de un dispositivo operado junto con el cable se
conoce antes de ingresar al pozo no obstante la fuerza extra que puede requerirse para
liberar una herramienta atascada o compensar por el efecto de la friccioacuten durante la
recuperacioacuten de la herramienta excede la capacidad de carga nominal del cable En
consecuencia en el cabezal de la herramienta entre el cable y la sarta de herramientas se
coloca un punto deacutebil Este dispositivo de desconexioacuten ante contingencias estaacute disentildeado
Figura 48
Cables de acero simples Un monocable tiene un cable de acero conductor protegido por un aislamiento una envoltura y dos capas de armadura (izquierda) Las capas de la armadura se enroscan en direcciones opuestas de manera que una torsioacuten que abre una capa tensa la otra capa Un cable coaxial es un monocable con un blindaje coaxial entre el aislamiento y la envoltura (centro) Un heptacable tiene siete conductores (derecha) El heptacable tiene hilos de relleno que le confieren una forma maacutes redondeada y un relleno intersticial que impide la formacioacuten de aire y lo hace maacutes riacutegido La envoltura y dos capas en la armadura completan las capas externas En este caso el conductor 1 tiene una envoltura verde para distinguir los conductores cuando se realiza la conexioacuten
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65
para romperse antes de que lo haga el cable La alternativa de un pozo que contiene un
cable roto que se mantiene adosado a la sarta de herramientas dificulta la pesca o
recuperacioacuten de la herramienta
Los tubulares que se usan en campos petroleros tambieacuten se emplean para operar herramientas Los perforadores suelen usan la tuberiacutea para operar las barrenas de
perforacioacuten en un pozo porque es suficientemente resistente como para sustentar las
fuerzas que surgen durante el proceso de perforacioacuten Hoy en diacutea se utiliza incluso la
tuberiacutea de revestimiento para operar las barrenas de perforacioacuten en operaciones de
perforacioacuten con tuberiacutea de revestimiento pero la funcioacuten sigue siendo la misma Los
perforadores obtienen una localizacioacuten aproximada de la profundidad medida mediante el
conteo de los tramos de la columna perforadora medidos y del registro de su longitud en un
libro de registro de tuberiacuteas
A menudo se colocan dispositivos detraacutes de la barrena para obtener mediciones durante la
perforacioacuten La informacioacuten se transmite a superficie mediante pulsos de presioacuten enviados a
traveacutes del lodo de perforacioacuten
Las tuberiacuteas de la columna de perforacioacuten tambieacuten se usan en otras aplicaciones de operacioacuten de herramientas en las que se dispone de equipo de perforacioacuten y suficiente
tuberiacutea como para alcanzar el punto de destino en el fondo del pozo No obstante el
proceso de operacioacuten de herramientas a traveacutes de la tuberiacutea es lento ya que es preciso
empalmar cada tramo de la tuberiacutea cuando se baja en el pozo para proceder a su
desconexioacuten cuando se sale del mismo El costo del tiempo de equipo de perforacioacuten y de las
herramientas en siacute lo convierte en un meacutetodo de operacioacuten costoso Sin embargo puede
resultar exitoso auacuten en condiciones extremasmdashde profundidad desviacioacuten o entorno del
pozo mdashque excede la capacidad de otros sistemas de operacioacuten
El uso de tuberiacutea la flexible (CT por sus siglas en ingleacutes) como dispositivo de operacioacuten de herramientas continuacutea expandieacutendose Se utiliza CT para transportar fluidos hasta una
determinada profundidad medida en un pozo Tambieacuten se emplea CT para operar
equipos de perforacioacuten y de terminacioacuten de pozos Dado que no se basa exclusivamente en la
fuerza de gravedad para introducirla en el pozo la tuberiacutea flexible puede utilizarse en
pozos horizontales y de gran inclinacioacuten Ademaacutes se puede correr un cable de acero dentro
de la tuberiacutea flexible lo que le confiere mayor proteccioacuten al cable de la que se dispone con
el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC si bien la adquisicioacuten
de registros mediante tuberiacutea de perforacioacuten tiene mayor capacidad de carga que la
adquisicioacuten de registros con tuberiacutea flexible
La tuberiacutea flexible tiene la capacidad de impulsar sartas de herramientas largas maacutes allaacute de obstrucciones y patas de perro en las que el cable de acero convencional queda
colgado Si la tuberiacutea flexible se utiliza ocasionalmente en la adquisicioacuten de registros en
agujero descubierto la mayor parte de su aplicacioacuten se centra en la adquisicioacuten de
registros en pozo entubado En situacioacuten de agujero descubierto normalmente se
garantiza una operacioacuten con TLC
Las aleaciones utilizadas para fabricar la tuberiacutea flexible tienen cierto estiramiento que alcanza varios pies cada 10000 pies cuando se encuentra cargada aunque estos valores
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pueden cambiar dependiendo de la temperatura presioacuten y desviacioacuten del pozo Un
medidor de longitud de tuberiacuteas universal (UTLM por sus siglas en ingleacutes) mide la seccioacuten
de tuberiacutea flexible que sale del malacate ubicado en la superficie y la ovalidad del tubo Si la
imprecisioacuten debida al estiramiento de la tuberiacutea es insignificante el UTLM puede usarse
para medicioacuten de la profundidad Se recomienda el registro de correlacioacuten de la
profundidad DepthLOG CT cuando se requiere mayor precisioacuten tal es el caso de operacioacuten
de disparos o colocacioacuten de tapones de cemento El dispositivo DepthLOG determina la
localizacioacuten de los collares de la tuberiacutea de revestimiento al pasar por los mismos
proveyendo mediciones de la profundidad maacutes precisas que el UTLM de superficie
La operacioacuten de herramientas con CT exhibe un alto iacutendice de eacutexito y no requiere equipo de perforacioacuten o terminacioacuten de pozos pero siacute demanda la movilizacioacuten de la unidad
CT y de suficiente personal Sin embargo el sistema de control de pozos de superficie
permite que las operaciones sean ejecutadas bajo presioacuten es decir en condiciones de
pozo activo
La operacioacuten de herramientas con CT tiene un alcance limitado A medida que se
desenrolla el tubo pasa a traveacutes de un cuello de cisne y de un cabezal inyector accionado
a cadena que hace que la tuberiacutea exceda su liacutemite elaacutestico Esta operacioacuten ayuda a
eliminar la curvatura residual que la sarta desarrolloacute mientras se encontraba en el malacate
CT No obstante la tuberiacutea retiene una pequentildea cantidad de curvatura Esta curvatura
sumada a las curvas y desviacioacuten del pozo pone la sarta de tuberiacutea flexible en contacto
con la pared del pozo en muchos puntos Los contactos generan resistencia a la friccioacuten y
a medida que se introduce maacutes tuberiacutea del pozo la sarta se flexiona contra la pared del
pozo formando un largo rizo helicoidal La fuerza necesaria para impulsar la tuberiacutea
flexible dentro del pozo se incrementa a medida que maacutes sarta entra en contacto con la
pared del pozo Finalmente la resistencia a la friccioacuten aumenta al punto tal que no
puede seguir introducieacutendose maacutes tuberiacutea flexible dentro del pozo Esta situacioacuten se
conoce como atascamiento helicoidal
En pozos horizontales y de gran inclinacioacuten en los que el cable de acero no resulta adecuado y la tuberiacutea flexible experimenta situaciones de atascamiento helicoidal funciona
bien una forma relativamente nueva de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo el
sistema de tractor Un sistema de tractor puede ser armado raacutepidamente por una brigada
de campo estaacutendar El tractor se disentildea para ser usado en pozos entubados si bien se ha
empleado ocasionalmente en agujeros descubiertos Los tractores se operan habitualmente
con cable de acero pero ciertos tractores pueden operar con tuberiacutea flexible Este sistema es
analizado en mayor detalle maacutes adelante
La trayectoria y las condiciones del pozo asiacute como las restricciones conocidas deben ser
evaluadas y analizadas con anticipacioacuten para garantizar la operacioacuten de un tractor El hecho
de basar la eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas en reglas generalizadas puede
dar lugar a problemas El programa planificador de herramientas de Schlumberger guiacutea la seleccioacuten de la forma de operacioacuten y del punto deacutebil a utilizar Los datos de entrada del
programa de computacioacuten incluyen informacioacuten sobre la trayectoria del pozo y su
terminacioacuten ademaacutes sobre la sarta de herramientas
La salida del programa proporciona paraacutemetros criacuteticos para la planeacioacuten de la forma de
operacioacuten de las herramientas Las graacuteficas de salida son presentadas generalmente en base a
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la profundidad medida de la sarta de herramientas a medida que se desplaza hacia la
superficie y hacia el fondo del pozo Estos paraacutemetros incluyen la severidad de la pata de
perro la maacutexima tensioacuten posible sobre el cabezal de la herramienta sin exceder la
capacidad nominal del cable en la superficie la tensioacuten de superficie necesaria para
romper el punto deacutebil y la fuerza del tractor requerida para desplazar la sarta de
herramientas de adquisicioacuten de registros hacia el fondo del pozo El programa calcula
ademaacutes la tensioacuten a lo largo del cable para cualquier profundidad de la sarta de
herramientas En los ejemplos presentados a continuacioacuten se incluyen casos que
demuestran el empleo de esta aplicacioacuten en situaciones de campo
El sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es un meacutetodo
operado con tuberiacutea en el que se utilizan equipos especiales para conectar las
herramientas de adquisicioacuten de registros a la columna de perforacioacuten Este sistema se
utiliza para registrar pozos con condiciones de pozo dificultosas tales como grandes
aacutengulos de desviacioacuten patas de perro muacuteltiples o formacioacuten de cavernas Tambieacuten es
utilizado con sartas de herramientas cuyo peso se aproxima al liacutemite del punto deacutebil de
un cabezal de adquisicioacuten de registros Las herramientas de adquisicioacuten de registros de
la sarta pueden ser protegidas del peso de la columna de perforacioacuten mediante la
vigilancia continua de la compresioacuten de la herramienta Un cabezal de anclaje TLC
(DWCH por sus siglas en ingleacutes) fija la sarta de herramientas a la columna de
perforacioacuten Se bajan en el pozo algunos tiros de la sarta hasta alcanzar la cima del
intervalo de registro que se encuentra habitualmente ubicada justo encima de la zapata
inferior de la tuberiacutea de revestimiento El cable de adquisicioacuten de registros se enrosca a
traveacutes de un adaptador de entrada lateral de cable (CSES por sus siglas en ingleacutes) El
CSES permite que el cable cruce desde el interior de la columna de perforacioacuten por
debajo del CSES hasta el exterior de la misma por encima del CSES A continuacioacuten
se adosa al cable un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten TLC (PWCH) que se bombea
hacia el fondo del pozo a traveacutes de la sarta de perforacioacuten Una vez que el PWCH queda
asegurado en el DWCH se establece una conexioacuten eleacutectrica entre la unidad de
adquisicioacuten de registros y la sarta de herramientas y se suministra energiacutea a eacutesta uacuteltima
Luego el sistema puede adquirir registros en direccioacuten al fondo del pozo mediante el
agregado de tuberiacuteas a la columna de perforacioacuten
El CSES no se utiliza habitualmente en pozos sin entubar porque esto incrementa la
posibilidad de dantildear el cable de acero en la parte externa de la tuberiacutea que se encuentra
por encima del mismo Este hecho normalmente limita la adquisicioacuten de registros con el
sistema TLC en agujeros descubiertos a una distancia equivalente a la longitud del
pozo entubado Existe un sistema TLC mejorado para ser utilizado en ambientes de alta
presioacuten y alta temperatura Este sistema puede operar a 260degC [500degF] y 25000 lpc
[172 MPa] y tiene estabilidad quiacutemica eleacutectrica y mecaacutenica mejorada a altas
temperaturas Ademaacutes mediante la inclusioacuten de dos vaacutelvulas de seguridad en el sistema
para aislar la tuberiacutea del espacio anular se provee control adicional del pozo Estas
vaacutelvulas pueden manejar una presioacuten diferencial de hasta 20000 lpc [138 Pa] En
situaciones en la situacioacuten en la que la adquisicioacuten de registros con cable suele ser
exitosa pero implica riesgos el sistema de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten
de pesca LWF ofrece una alternativa con respecto a una operacioacuten TLC En condiciones
de adquisicioacuten de registros difiacuteciles el servicio LWF y se intenta realizar una operacioacuten
de adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar Si resulta exitosa el operador se ahorra
tiempo y la erogacioacuten que implica una corrida TLC Si alguna herramienta se atasca en
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el pozo el servicio LWF ofrece una forma de recuperarla y seguir adquiriendo registros
como si se tratara de una operacioacuten con el sistema TLC
Una operacioacuten LWF es un procedimiento de pesca de tipo corte y roscado Una
herramienta especial sujeta y corta el cable de acero en superficie El extremo cortado
del cable se enrosca a traveacutes de un primer tramo de la columna de perforacioacuten Con la
tuberiacutea suspendida en el pozo el cable de acero se enrosca a traveacutes de otro tramo de
columna de perforacioacuten que se atornilla al tramo suspendido en el pozo Este proceso se
reitera La necesidad de enroscar el cable la convierte en un a operacioacuten mas lenta que
la ejecutada con el sistema TLC hasta que la tuberiacutea alcanza el punto de instalacioacuten de
un CSES Justo debajo del CSES se instala una herramienta corta cable (CCTS por sus
siglas en ingleacutes) Pasando este punto el proceso se ejecuta la misma velocidad que en
una operacioacuten con el sistema TLC y posee las mismas restricciones de profundidad con
mantener el CSES dentro de la tuberiacutea de revestimiento
Procesos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea Una operacioacuten con el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es similar a una operacioacuten de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten de pesca pero ambas difieren por cuanto utilizan equipos diferentes En los dos casos se trata de meacutetodos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea En el sistema TLC la tuberiacutea y la sarta de herramientas se enroscan entre siacute con un cabezal de anclaje (DWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a la sarta (extremo inferior derecho) Se baja la tuberiacutea hasta que la sarta de herramientas alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento Luego se enrosca el cable a traveacutes de un adaptador de entrada lateral de la tuberiacutea de revestimiento (CSES por sus siglas en ingleacutes) (parte central a la derecha) A continuacioacuten se bombea un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten (PWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a un cable de acero para establecer la conexioacuten eleacutectrica con la sarta de herramientas a traveacutes del DWCH (extremo inferior derecho) Durante la adquisicioacuten de registros se baja maacutes tuberiacutea En una operacioacuten LWF la herramienta se atasca en el pozo al comienzo de la operacioacuten El cable es cortado en la superficie y se enrosca a traveacutes de la tuberiacutea que se baja en el pozo Cuando la columna alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento se agrega una herramienta corta-cables (CCTS por sus siglas en ingleacutes) y un CSES (parte central a la izquierda) Luego se baja maacutes tuberiacutea hasta llegar a la herramienta Una cuntildea en espiral situada en la parte inferior de la tuberiacutea sujeta la herramienta y se ejerce tensioacuten sobre el cable de acero para asegurar la conexioacuten (extremo inferior izquierdo) Se vuelve a conectar el cable a la unidad de adquisicioacuten de registros utilizando un torpedo LWF de dos extremos (extremo superior izquierdo) y la operacioacuten de adquisicioacuten de registros continuacutea Al final de la operacioacuten LWF se requiere la unidad CCTS para cortar el cable y recuperar la sarta de herramientas sostenida por la cuntildea en espiral
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62 de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo
Los cables constituyen una forma importante y confiable de introducir y extraer
herramientas y equipos en el pozo El registro de los pozos muy profundos que se
perforan comuacutenmente en el Golfo de Meacutexico en el aacuterea marina de EUA y en otros
lugares requiere cables de acero especiales de maacutes de 7300 m [24 000 pies] de
extensioacuten Se han desarrollado nuevos sistemas que manejan hasta 12200 m [40000
pies] de cable de acero
Figura 49
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Schlumberger introdujo el cable 7-48Z US ultra resistente en el antildeo 2001 A nivel
mundial se han concretado maacutes de 200 descensos con cables 7 - 4 8 Z US En
diciembre de 2003 se alcanzoacute una profundidad reacutecord para la adquisicioacuten de registros
con cable en el pozo Tonga 1 de ChevronTexaco situado en el Golfo de Meacutexico unos
240 km [150 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens El cable 7-48Z US ultra resistente
permitioacute operar una herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes Microeleacutectricas en Lodos
Base Aceite OBMI y una plataforma de adquisicioacuten de registros en pozos de alta
presioacuten y alta temperatura Xtreme hasta una profundidad de 9700 m [31824 pies]
transmitiendo los datos a la superficie en tiempo real
Estas profundidades reacutecord requieren cables ultra resistentes La resistencia de carga de
un cable es proporcionada por la armadura de acero que rodea al conductor o a los
conductores La armadura estaacute compuesta por dos capas de hilos metaacutelicos enrollados
en forma helicoidal uno en sentido horario y el otro en sentido antihorario Los cables
ultra resistentes tales como el 7-48Z US tienen una armadura fabricada mediante un
proceso de moldeado en friacuteo para que los cables tengan una relacioacuten resistenciapeso
superior a la de otros cables La capacidad de estos cables se fija en 18000 lbf [80 kN]
El siguiente tipo de cable maacutes resistente puede soportar 15500 lbf [69 KN]
Figura 51
Equipo de superficie para el sistema de cable ultra resistente Para lograr todos los beneficios de los cables ultra resistentes se necesitan equipos adicionales en la superficie Las poleas estaacuten hechas de materiales compuestos especialmente desarrollados y la polea inferior tiene un anclaje de alta resistencia El malacate de doble tambor con cable (WDDC por sus siglas en ingleacutes) provee alivio de la tensioacuten entre el cable que sale del pozo y la unidad de adquisicioacuten de registros La distancia recomendada entre el malacate y la unidad de adquisicioacuten de registros es de 15 m [50 pies] sin un arreglo especial y de 3 m [10 pies] con el arreglo La desviacioacuten angular entre el malacate y la polea inferior se limita a 2deg
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Los cables convencionales soportan cargas menores Las compantildeiacuteas de servicio utilizan
los cables ultra resistentes que ofrecen diversos fabricantes para registrar pozos
verticales profundos no obstante para obtener todos los beneficios de esta capacidad de
carga adicional se necesitan poleas mas resistentes un malacate especial y un punto
deacutebil mejorado
El cable de acero convencional que soporta cargas pequentildeas tiacutepicamente sale de la
unidad de adquisicioacuten de registros pasa a traveacutes de dos poleas y se introduce en el
pozo Para soportar cargas mayores de hasta 24000 lbf [107 kN] de tensioacuten de liacutenea se
utilizan poleas para servicio pesado hechas de materiales compuestos especialmente
desarrollados La polea inferior debe estar soportada por anclajes resistentes especiales
El equipo de perforacioacuten y las poleas para servicio pesado pueden soportar una tensioacuten
del cable de 18000 lbf pero el malacate de la unidad de adquisicioacuten de registros soacutelo
puede aplicar una fuerza sostenida de hasta 8500 lbf [378 kN] durante la operacioacuten de
enrollado y soacutelo puede ejercer traccioacuten hasta el liacutemite maacuteximo del motor de la unidad
que habitualmente es de unas 12000 lbf [534kN]
Para reducir o disminuir la tensioacuten del cable entre el equipo de perforacioacuten y la unidad
de adquisicioacuten de registros se puede colocar entre ambos un malacate de doble tambor
(WDDC por sus siglas en ingleacutes) La operacioacuten de un malacate se basa en el contacto
por friccioacuten entre sus tambores y un cable para reducir la tensioacuten en el cable Cuanto
Figura 50
Fuerza en el cabezal de la herramienta para varios cables El cable ultra resistente 7-48Z US (azul) tiene una traccioacuten maacutexima de 18000 lbf [80 kN] en la superficie maacutes que los cables convencionales (XS) y extra resistentes (XXS) La magnitud de la traccioacuten disponible decrece con la profundidad La pendiente de cada liacutenea queda determinada por el peso del cable en el lodo
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72
mayor es la superficie de contacto mayor es la reduccioacuten de la tensioacuten El cable que
pasa por el malacate WDDC de Schlumberger se enrolla varias veces en dos grandes
tambores generando un alivio de tensioacuten de 20000 lbf [89 kN] o un valor superior a
velocidades de adquisicioacuten de registros de hasta 6100 mh [20000 piesh] Este sistema
de malacate ha sido utilizado fundamentalmente en el Golfo de Meacutexico En el distrito de
Larose Luisiana EUA se utilizoacute el sistema WDDC para maacutes de 400 descensos de
cables 7-48Z XXS extra resistentes y cables 7-48Z US ultra resistentes entre mayo de
2002 y agosto de 2004
Figura 52
Deformacioacuten del cable Un cable tiacutepico de siete conductores (extremo superior) se contrae cuando es sometido a esfuerzo (centro) La capa externa de la armadura se afloja levemente y la capa in- terna se tensa Los conductores y el relleno se comprimen Si un cable se enrolla en un tambor en condiciones de gran tensioacuten tambieacuten se puede deformar quizaacutes lo suficiente para fallar con el tiempo (extremo inferior) La deformacioacuten se muestra ampliada en esta graacutefica
Utilizacioacuten del malacate en el Golfo de Meacutexico El malacate de doble tambor (WDDC) ha sido utilizado en maacutes de 500 descensos (rojo) en el Golfo de Meacutexico Maacutes de la mitad de los trabajos superaron la profundidad medida de 6220 m [20400 pies]
Figura 53
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Ademaacutes reducir la tensioacuten del cable antes de volver a enrollarlo prolonga la vida uacutetil
del mismo Si un cable se enrolla en un tambor bajo gran tensioacuten se deforma El exceso de
deformacioacuten puede producir roturas dentro del cable con la posibilidad de provocar
cortocircuitos o contactos entre los conductores o con la armadura del cable Por lo
tanto es importante aliviar el exceso de tensioacuten antes de enrollar un cable ultra resistente
en un tambor
Schlumberger examina regularmente todos los cables Los cables de alta resistencia se desenrollan se limpian y se reajustan en lo que respecta a esfuerzo de torsioacuten
transcurrida una semana o un mes de ejecutada una operacioacuten dependiendo del cable y
del lodo empleados Luego los cables son examinados para controlar el posible aflojamiento
de la armadura y verificar la ductilidad y el desgaste La aprobacioacuten de la utilizacioacuten del
cable en aplicaciones posteriores estaacute sujeta al cumplimiento de pautas estrictas
Los cables ultrarsistentes son sometidos a este procedimiento de calificacioacuten aun con
mayor frecuencia ndashdentro de la semana ultima semana de cada operacioacuten Es importante
observar qu una operacioacuten implica multiples viajes dentro del pozo En la medida que el
cable no haya excedido su capacidad nominal de 18000 lbf puede ser utilizado para
carreras repetidas dentro de la misma operacioacuten
Mantenimiento del cable Los cables ultra resistentes utilizan un malacate para aliviar la tensioacuten del cable antes de enrollarlo en un tambor Para garantizar el alivio del esfuerzo de torsioacuten del cable despueacutes de cada operacioacuten se restituye el esfuerzo de torsioacuten y se vuelven a enrollar los cables de Schlumberger El cable pasa por un torsor y una unidad de malacate Este torsor se hace girar constantemente para eliminar la torsioacuten propia del cable sometido a esfuerzo Este procedimiento de torsioacuten restituye el bobinado de la armadura El cable tambieacuten pasa por dos unidades de limpieza de cables para eliminar los materiales extrantildeos y si es necesario agregar aceite a la armadura del cable
Figura 54
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Ademas de la deformacion del cable cuando se vuelve a enrollar bajo gran tension el
estiramiento del cable tiende a tensar una de las capas de la armadura helicoidal y a
aflojar la otra El sistema de aseguramiento de la calidad de Schlumberger incluye la
torsioacuten del cable ultra resistente durante el procedimiento de desenrrollado para
reestablecer el embobinado de la armadura
Una segunda caracteriacutestica necesaria para trabajar con cables con grandes tensiones
consiste en disponer de un punto deacutebil especial Si una herramienta se atasca en el pozo
resulta sumamente conveniente poder separar el cable lo maacutes cerca posible de la
herramienta atascada La alternativa de tener un cable roto caoacuteticamente retorcido en el
pozo dificulta auacuten maacutes la ejecucioacuten de una operacioacuten de pesca destinada a recuperar la
herramienta atascada Para evitar esta situacioacuten se implementa un punto deacutebil como
parte del cabezal de la herramienta que se emplaza entre la sarta de herramientas y el
cable El punto deacutebil se rompe cuando es sometido a un esfuerzo de traccioacuten que supera
su capacidad nominal desprendiendo asiacute el cable de la herramienta y permitiendo la
extraccioacuten de todo el cable del pozo
El programa planificador de herramientas o planificador de la operacioacuten de herramientas predice las cargas a ser ejercidas sobre un cable de acero En un pozo profundo la tensioacuten
de fondo de pozo requerida para superar un punto deacutebil mecaacutenico puede exceder el
esfuerzo maacuteximo aplicado en la superficie Si esto sucediera el punto deacutebil no puede
Figura 55
Operacioacuten del punto deacutebil controlada eleacutectricamente Un dispositivo de liberacioacuten controlado eleacutectricamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) es activado por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Una vez armada una varilla de accionamiento sostiene un reteacuten en su lugar impidiendo que la unidad se desplace La varilla de accionamiento es mantenida contra un resorte por una bobina de cuatro piezas que a su vez son sostenidas por una placa de berilio-niacutequel (Be-Ni) La soldadura en la unioacuten externa de la placa delgada la sostiene en su lugar alrededor de la bobina Cuando una sentildeal de activacioacuten eleacutectrica es enviada al dispositivo ECRD el elemento calefactor derrite la soldadura liberando la placa de berilio-niacutequel y permitiendo que las cuatro piezas de la bobina se separen El accionador a resorte puede desplazarse en sentido descendente liberando el reteacuten Un leve impulso separa el reteacuten del alojamiento del dispositivo ECRD liberando el cable de la herramienta
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75
romperse al quedar atascada una herramienta y por el contrario la sobre traccioacuten causa la
ruptura del cable
Este problema condujo a Schlumberger a desarrollar un dispositivo de desconexioacuten
controlado electroacutenicamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) para reemplazar el punto
deacutebil mecaacutenico en el cabezal de la herramienta Con este dispositivo la tensioacuten en el
cabezal de la herramienta puede alcanzar 8000 lbf [356 KN] que es el limite de carga del
dispositivo ECRD Hasta su activacioacuten un punto deacutebil del dispositivo ECRD tolera grandes
esfuerzos de traccioacuten por la tensioacuten del cable y grandes impactos
Si un operador necesita liberar el cable de la sarta de herramientas dispositivo es activado
por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Luego el dispositivo ECRD se desconecta raacutepidamente
separando el cable del cabezal de la herramienta Los puntos deacutebiles del dispositivo ECRD
estaacuten regulados para operar a una temperatura de hasta 204deg C [400degF] y una presioacuten de
20000 lpc [138 MPa] Ademaacutes existe una versioacuten capaz de operar a 260degC [500degF] y
30000 lpc [207 MPa]
63 Desafiando las profundidades
Unocal decidioacute reingresar en un pozo de aguas profundas situado en el Golfo de Meacutexico
EUA para perforar hasta una mayor profundidad Los pozos vecinos habiacutean hallado
hidrocarburos en estratos maacutes profundos El pozo original no estaba disentildeado para
continuar con la perforacioacuten de manera que el diaacutemetro del agujero de la nueva seccioacuten se
limitoacute a 61frasl8 pulgadas La profundidad medida hasta la base de la seccioacuten planificada
era de aproximadamente 8870 m [29100 pies]
Unocal trabajoacute con Schlumberger para determinar la mejor manera de evaluar la nueva seccioacuten de agujero descubierto Para ello debieron afrontar diversos desafiacuteos
incluyendo la profundidad extrema del pozo y el diaacutemetro severamente restringido del
agujero ademaacutes de la adecuacioacuten al tamantildeo y el peso de las sartas de adquisicioacuten de
registros que la compantildeiacutea queriacutea correr Las tarifas diarias de la embarcacioacuten para
perforacioacuten eran muy elevadas de manera que la eficiencia resultaba un paraacutemetro
importante
El pozo era esencialmente vertical pero la nueva seccioacuten de agujero descubierto incluiacutea
unos 300 m [1000 pies] en los que la desviacioacuten aumentaba hasta aproximadamente 15deg
y la severidad de las patas de perro en ese tramo llegaba a 4deg30 m [4deg100 pies]
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
76
Para la planeacioacuten de este trabajo Schlumberger utilizoacute el programa planificador de herramientas que indicoacute que un sistema de cable ultra resistente permite bajar las
herramientas hasta la profundidad requerida en este agujero de pequentildeo diaacutemetro Los
datos provenientes de carreras de adquisicioacuten de registros previas ejecutadas en el
mismo pozo verificaron las predicciones del planificador de herramientas En cada una de
las tres carreras se modeloacute el cable y la sarta de herramientas efectivamente utilizados Los
datos correspondientes a la tensioacuten del cable provenientes de estas carreras de adquisicioacuten de
registros previas coincidiacutean con las predicciones del programa de computacioacuten Los
resultados obtenidos dieron confianza a Unocal en cuanto a la precisioacuten de la salida del
programa que cubriacutea la nueva seccioacuten en agujero descubierto
Unocal y Schlumberger trabajaron a fin de disentildear las carreras de adquisicioacuten de
registros para el nuevo tramo del pozo Se utilizoacute un dispositivo WDDC con poleas y
anclajes para servicio pesado en la superficie y la sarta incluyoacute un punto deacutebil ECRD
Ambos elementos permiten el aprovechamiento maacuteximo de las 18000 lbf de capacidad
nominal del cable
Figura 56
Pata de perro en un pozo de Unocal La maacutexima severidad de la pata de perro que se experimentariacutea en la extensioacuten del pozo de Unocal fue de 4deg30 m [4deg100 pies] Esta pata de perro se produce en una seccioacuten de agujero descubierto con una desviacioacuten que alcanza aproximadamente 15deg
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En once de los doce descensos con fines de adquisicioacuten de registros se utilizoacute el mismo
cable 7-48Z US No se requirioacute tiempo inactivo entre las carreras para intercambiar o
reacondicionar el cable La secuencia de adquisicioacuten de registros incluyoacute diversos
desafiacuteos La sarta de herramientas maacutes larga teniacutea una extensioacuten de 448 m [147 pies]
La sarta maacutes pesada teniacutea un peso de aproximadamente 1800 kg [4000 lbm] en el aire
En siete de estos descensos se utilizoacute el Probador Modular Dinaacutemico de Formacioacuten
MDT que es una sarta de herramientas pesada La herramienta de mayor diaacutemetro
utilizada en el agujero de 61frasl8 pulgadas teniacutea 51frasl2 pulgadas con lo que quedoacute una
Figura 57
Comparacioacuten de la tensioacuten real con la tensioacuten predicha Las mediciones de tensioacuten efectuadas durante tres carreras de adquisicioacuten de registros (puntos de medicioacuten) en el pozo original se correlacionan favorablemente con las predicciones del programa planificador de herramientas (liacuteneas) La primera carrera de adquisicioacuten de registros cubrioacute unos 4600 m [15000 pies] del pozo entubado (extremo superior) La segunda y tercera carreras se ejecutaron a lo largo de distancias maacutes cortas una dentro de la tuberiacutea de revestimiento (centro) y la otra debajo de la tuberiacutea de revestimiento (extremo inferior) El programa predice la tensioacuten tanto para el desplazamiento hacia el fondo del pozo (azul) como para la extraccioacuten fuera del pozo (rojo) El escaloacuten que se observa en la tensioacuten se debe a una velocidad de adquisicioacuten de registros maacutes lenta cuando la sarta de herramientas se encuentra fuera de la tuberiacutea de revestimiento Las tensiones difieren entre los tres casos debido a las diferentes sartas de herramientas utilizadas en las tres carreras de adquisicioacuten de registros
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separacioacuten alrededor de la herramienta de tan soacutelo 08 cm [03 pulgadas] La tensioacuten del
cable en la superficie alcanzoacute entre 17000 y 18000 lbf [76 y 80 kN] en maacutes de 20
oportunidades durante las 11 carreras de adquisicioacuten de registros Hubiera sido
imposible lograr tensiones por traccioacuten tan grandes sin el sistema de cable ultra
resistente completo incluyendo el WDDC y las poleas especiales emplazadas en la
superficie
La tercera carrera de adquisicioacuten de registros resultoacute problemaacutetica En su primera
carrera la herramienta MDT permanecioacute 75 horas en la estacioacuten para la ejecucioacuten de
una prueba de interferencia finalizada la cual la herramienta quedoacute atascada en el
agujero La brigada tensionoacute el cable hasta su maacuteximo nivel nominal de 18000 lbf pero
no logroacute recuperar la herramienta Pudieron ocurrir dos cosas el cable estaba atascado
en una hendidura (canaleta) o la presioacuten del pozo excediacutea la presioacuten de formacioacuten y se
habiacutea formado un revoque de filtracioacuten (enjarre) alrededor del cable al forzar el lodo de
perforacioacuten dentro de la formacioacuten situacioacuten que se conoce como atascamiento
diferencial
Unocal activoacute el punto deacutebil ECRD para soltar el cable de la herramienta Luego aplicoacute
una tensioacuten en superficie de 18500 lbf [823 kN] que logroacute liberar el cable Antes de
proceder a la pesca de la herramienta Unocal ejecutoacute una operacioacuten de adquisicioacuten de
registros siacutesmicos verticales (VSP por sus siglas en ingleacutes) utilizando el mismo cable
ultra resistente
Al cabo de unos diacuteas un viaje LWF permitioacute recuperar la herramienta MDT Cuando la
herramienta fue reconectada a una fuente de energiacutea emplazada en el fondo del pozo
luego de pasar maacutes de tres diacuteas en el pozo de alta presioacuten se activoacute y comenzoacute a enviar
sentildeales a superficie
Las herramientas de adquisicioacuten de registros operadas mediante la utilizacioacuten de un
cable ultra resistente con la unidad WDDC en superficie proporcionaron a Unocal
informacioacuten del yacimiento que de lo contrario hubiera sido difiacutecil sino imposible de
obtener Otros cables u otros sistemas de superficie menos robustos habriacutean requerido
sartas de herramientas maacutes cortas y maacutes livianas para mantenerse dentro de liacutemites
operativos seguros Esto llevoacute a Unocal a optar por un programa de evaluacioacuten de
formaciones abreviado o habriacutea prolongado la operacioacuten de adquisicioacuten de registros La
prolongacioacuten de la operacioacuten de adquisicioacuten de registros constituyoacute una propuesta
costosa cuya implementacioacuten implicoacute el empleo de una embarcacioacuten para perforacioacuten
de la clase del Discoverer
Desde el inicio de su programa de perforacioacuten en aguas profundas Unocal ha sido
usuario activo de los cables maacutes modernos La compantildeiacutea conserva permanentemente
dos de los cables maacutes resistentes junto con una unidad WDDC a bordo de su
embarcacioacuten para perforacioacuten
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores
Mientras el cable de acero constituye uno de los meacutetodos maacutes antiguos de operacioacuten de
herramientas los tractores de fondo de pozo representan uno de los maacutes modernos
Un tractor arrastra la sarta de operacioacuten hacia el fondo del pozo eacutesa es su diferencia
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
79
fundamental con respecto a otros medios de operacioacuten de herramientas Un tractor
puede ser emplazado de manera tal de empujar o arrastrar la sarta de herramientas pero
la sarta de herramientas es corta comparada con el cable que conecta el tractor y la sarta
con la superficie El hecho de colocar la fuerza motriz cerca del frente de la sarta de
operacioacuten le permite mover las herramientas y dispositivos a lo largo de secciones
horizontales de alcance extendido Incluso en aquellos puntos en los que la desviacioacuten
del pozo supera los 90deg el tractor mueve la sarta de herramientas en sentido ascendente
La friccioacuten es enemiga de la operacioacuten de herramientas ya que debe vencer una fuerza
adicional cuando los objetos operados rozan la pared del pozo No obstante un tractor
aprovecha la friccioacuten en su propio beneficio ejerciendo contra la pared del pozo una
fuerza suficiente como para que la friccioacuten impida que el mismo se deslice nuevamente
a lo largo de la pared a medida que desplaza la carga hacia adelante
El sistema de accionamiento tiene que proveer suficiente fuerza de traccioacuten como para
superar el arrastre de la carga incluyendo la sarta de herramientas operada y el cable de
adquisicioacuten de registros u otros dispositivos necesarios para la operacioacuten de las
herramientas Ademaacutes la fuerza de friccioacuten generada por la presioacuten contra la pared del
pozo debe superar a esta fuerza de traccioacuten En consecuencia la resistencia a la friccioacuten
que puede lograrse es un liacutemite que se impone sobre la fuerza que puede aplicar
efectivamente un tractor
Actualmente se dispone de dos mecanismos de accionamiento de tractores baacutesicos para
obtener esta resistencia accionamiento continuo o sujecioacuten alternativa Los disentildeos de
accionamiento continuo constan de ruedas comunes ruedas helicoidales cadenas o
bandas de rodamiento que hacen contacto con la pared del pozo Es necesario un
sistema de suspensioacuten para mantener el mecanismo de accionamiento en contacto con el
pozo cuando el tractor encuentra cambios de diaacutemetro pequentildeos Los cambios de
diaacutemetro grandes resultan difiacuteciles de sortear para los tractores de accionamiento
continuo particularmente cuando el diaacutemetro se reduce el mecanismo de
accionamiento debe ejecutar dos acciones un impulso hacia afuera para lograr la
sujecioacuten contra la pared del pozo y un esfuerzo de traccioacuten hacia adentro para dar
cabida al diaacutemetro que se ha reducido
Un tractor con sujecioacuten alternativa requiere como miacutenimo dos unidades de
accionamiento que alternen entre el accionamiento y la restauracioacuten del mecanismo La
unidad de accionamiento presiona su mordaza de sujecioacuten contra la pared fijaacutendose en
su lugar Luego desplaza la sarta de herramientas hacia adelante con respecto a la
mordaza de sujecioacuten fijada Mientras tanto la unidad de restauracioacuten se suelta de la
pared y se auto-desplaza hacia adelante con respecto a la sarta de herramientas Al final
de la carrera estas dos unidades intercambian sus funciones
Si bien pueden desarrollarse tractores con sujecioacuten alternativa que utilicen soacutelo un
motor el movimiento de la sarta de herramientas es discontinuo lo que crea una gran
carga inercial cuando la sarta se pone en movimiento y se detiene La utilizacioacuten de
motores independientes provee un movimiento traslapado al final de cada carrera de
modo que la sarta de herramientas se sigue moviendo a una velocidad constante
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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A diferencia de los modelos de accionamiento continuo el disentildeo con sujecioacuten
alternativa no requiere de un sistema de suspensioacuten para moverse a traveacutes de los
pequentildeos cambios de diaacutemetro del pozo porque la mordaza de sujecioacuten fijada estaacute
estaacutetica Tanto en el disentildeo continuo como en el alternativo el mecanismo se repliega
dentro del cuerpo del tractor para su transporte antes y despueacutes de usarse Ambos
disentildeos deben retraerse los brazos en caso de interrupcioacuten del suministro de energiacutea
para evitar atascamiento en el pozo
El desplazamiento del tractor y su carga requiere energiacutea la cual se suministra por cable
desde superficie Dado que los cables conductores transmiten una cantidad limitada de
energiacutea el consumo de energiacutea del tractor de fondo tambieacuten es limitado La energiacutea es
el producto de la velocidad de movimiento por la carga que desplaza el tractor Esto
significa que un tractor puede tirar de una carga pesada o moverse raacutepidamente pero no
ejecuta ambas acciones en forma simultaacutenea Lamentablemente no toda la energiacutea que
se suministra en la superficie se usa para mover el tractor y tirar de la carga En el cable
de acero se producen peacuterdidas resistivas Ademaacutes el sistema de accionamiento del
tractor no es 100 eficaces en lo que respecta a conversioacuten de la energiacutea eleacutectrica en
movimiento Muchos tractores exhiben entre un 10 y un 20 de eficiencia solamente
convirtieacutendose la energiacutea remanente en calor de desecho
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten
El sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC corresponde a un tractor de fondo de
pozo de sujecioacuten alternativa cuya eficiencia es superior al 40 Este tractor de alta
eficiencia tiene energiacutea disponible para mayores velocidades o cargas maacutes grandes que
otros tractores de acuerdo a su energiacutea
Figura 58
Velocidad del tractor y fuerza de empuje disponible Existe una compensacioacuten entre la velocidad y carga para los tractores Para una cantidad de energiacutea suministrada al tractor en el fondo del pozo eacuteste se puede mover raacutepidamente u operar una carga pesada El tractor MaxTRAC (azul) es mucho maacutes eficaz que un tractor convencional (rojo) lo que le permite moverse raacutepidamente u operar cargas maacutes grandes
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Una caracteriacutestica esencial de este tractor es el disentildeo del tipo leva-mordaza de sujecioacuten
Tres conjuntos de brazos centralizan cada unidad de tractor Cada brazo del tractor
presiona una leva y dos ruedas contra la pared del pozo La leva es un dispositivo en
forma de corazoacuten que gira alrededor de su propio eje Al girar la leva la distancia D que
media entre el eje y el borde exterior que estaacute en contacto con la pared cambia
permanentemente
Cuando los brazos se encuentran desplegados pero la unidad no desplaza la sarta de
herramientas una pequentildea fuerza hidraacuteulica radial los mantiene contra la pared del
pozo pero no los fija en su lugar Los brazos se montan sobre ruedas a lo largo de la
pared De este modo se desplazan hacia adentro y afuera para adaptarse a los cambios
de diaacutemetro de pozo
El borde de la leva va en contacto con la pared con dientes de sujecioacuten Se mantienen contra la pared mediante resorte de poca tensioacuten pero el movimiento de la herramienta
Figura 59
Principio de una mordaza con sujecioacuten de levas La parte giratoria de la mordaza de sujecioacuten de levas tiene forma de corazoacuten (insertos) La distancia vertical D entre el eje y la pared puede cambiar continuamente al rotar la leva Cuando la unidad inicia su carrera de propulsioacuten el empuje de la sarta de herramientas hacia la derecha produce un movimiento reactivo hacia la izquierda contra la tuberiacutea de revestimiento Esto hace rodar la leva hacia una distancia D maacutes grande sujetando sus dientes en la pared (extremo superior) Los brazos del tractor se cierran de manera que este aumento de diaacutemetro de la leva tiene el efecto de mantener los brazos en su lugar contra la fuerza de traccioacuten FP resistiendo el deslizamiento inverso a medida que la unidad desplaza la sarta de herramientas (no mostrada aquiacute) hacia la derecha (centro) En una carrera de retorno de una unidad una fuerza FR tiende a hacer rodar la leva de modo que adquiere un diaacutemetro maacutes pequentildeo y se deslice por la pared (extremo inferior) Una pequentildea fuerza de resorte FS mantiene la leva contra la tuberiacutea de revestimiento pero sus dientes no se sujetan
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hacia adelante tiende a hacer rodar la leva hacia un extremo a una distancia D maacutes corta
La leva se desliza a lo largo de la pared del pozo sin sujetarse
Justo antes de que el tractor inicie su carrera de impulsioacuten el sistema hidraacuteulico cambia para mantener los brazos en tensioacuten constante presionados contra la pared
Cuando el sistema de accionamiento del tractor empieza a empujar la sarta de
herramientas una fuerza reactiva intenta deslizar los brazos hacia atraacutes con respecto a la
pared del pozo Esto hace rodar la leva dentada a una distancia D adicional Como hay
tres brazos que mantienen centralizada la herramienta esta distancia D empuja la leva
con mayor firmeza contra la pared los dientes proveen un aseguramiento seguro que
impide que la unidad se deslice hacia atraacutes Esto convierte a este disentildeo en un
amplificador mecaacutenico natural que rota automaacuteticamente como para proporcionar la
fuerza radial necesaria para evitar el deslizamiento del tractor
Figura 60 Visualizacioacuten del MaxTRAC en pozo
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83
Con la unidad de accionamiento sostenida un motor impulsa el tractor y su carga hacia
adelante Esto continuacutea hasta el final de la carrera de desplazamiento en la que otro tractor
asume las funciones de accionamiento El motor de impulsioacuten invierte su marcha a fin de
retomar su posicioacuten para la siguiente carrera Este proceso hace rodar la leva en una
direccioacuten para reducir la distancia D soltando la mordaza de sujecioacuten y permitiendo el
deslizamiento de la unidad
El sistema de leva proporciona una presioacuten de contacto constante de acuerdo a las limitaciones del diaacutemetro interno (DI) del pozo el disentildeo del mismo La unidad MaxTRAC
aplica la fuerza de impulsioacuten en cualquier diaacutemetro del pozo dentro de un rango DI que
oscila de 61 a 244 cm [24 y 9625 pulgadas] La herramienta pasa a traveacutes de una
restriccioacuten de 56 cm [221 pulgadas] sin cambiar sus piezas El tractor se sujeta en tres
puntos discretos a lo largo del pozo cada 06 m [2 pies] lo que reduce la posibilidad de dantildeo
en la tuberiacutea de revestimiento Si bien el sistema MaxTRAC impulsa la sarta de
herramientas hacia atraacutes esto se hace a lo largo de una distancia corta para sortear una
restriccioacuten a fin de evitar el dantildeo al cable de acero se utiliza para extraer la sarta de
herramientas del pozo
Este tipo de tractor se adecua en formaciones consolidadas en agujero descubierto
Mediante el uso de maacutes de dos unidades de tractores tambieacuten puede accionarse a traveacutes
Figura 61
Tractor con accioacuten de leva alterna Dos secciones del tractor se sincronizan para desplazar la sarta hacia adelante (extremo inferior) Con el tractor posterior en una carrera de propulsioacuten (negro) las levas de sus brazos (rojo) se sujetan a la pared Mientras los brazos permanecen fijos el mecanismo de accionamiento impulsa la sarta de herramientas hacia adelante (1 a 3) Mientras tanto el tractor frontal se restablece con los brazos destrabados y las levas rotadas para evitar la sujecioacuten y el motor de impulsioacuten del tractor mueve sus brazos hacia el frente de la seccioacuten Cuando la unidad posterior llega al final de su movimiento la unidad delantera toma el mando proporcionando un movimiento continuo (4) Ahora la unidad delantera sujeta e impulsa la sarta mientras que la unidad posterior se restablece (5 a 6) Luego se repite el ciclo (7) La imagen 60 una seccioacuten del tractor MaxTRAC con brazos extendidos y otra con brazos plegados
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de cavernas formadas en el pozo con diaacutemetros que sobrepasan el alcance de los brazos de
la herramienta siempre que la seccioacuten del tractor sea desplazada con una separacioacuten tal
como miacutenimo que dos unidades puedan sujetarse a la pared en cualquier momento
En un arreglo de tractor se incluyen hasta cuatro unidades de accionamiento
El sistema MaxTRAC es compatible con la plataforma de servicios de produccioacuten de nueva
generacioacuten PS Platform Tiene el mismo sistema de telemetriacutea de manera que la sarta de
herramientas puede adquirir registros durante la operacioacuten con tractores Esta capacidad
constituye una ventaja importante del sistema MaxTRAC En condiciones pobres de
adquisicioacuten de registros la adquisicioacuten de datos en sentido descendente ndashhasta en final del
pozomdashconstituye la uacutenica oportunidad para adquirir datos cruciales El tractor MaxTRAC
es compatible con la herramienta de registros de produccioacuten en direccioacuten descendente y
ademaacutes es compatible con varias herramientas cuando se registra en direccioacuten ascendente
El sistema MaxTRAC provee una importante retroalimentacioacuten en tiempo real sobre las condiciones operativas El sistema transmite la corriente del motor esfuerzo de
torsioacuten del motor velocidad computada en cada seccioacuten del tractor la tensioacuten del cabezal
del cable localizacioacuten de los coples de la tuberiacutea de revestimiento desviacioacuten y orientacioacuten
relativa
Varios operadores en Mar del Norte usan el sistema de operacioacuten de herramientas MaxTRAC Despueacutes de ejecutar diversas operaciones con la herramienta de
Adquisicioacuten de Registros de Produccioacuten PLT para Statoil en el Campo Heidrun el
operador prescindioacute correr el diaacutemetro del calibre antes de obtener los datos en la
corrida correspondiente de registros Con el sistema MaxTRAC la serie de adquisicioacuten de
registros puede ser un calibre que identifique un aacuterea problemaacutetica antes de que la
sarta de herramientas se introduzca en la misma ahorrando el costo de la carrera de
calibracioacuten
La adquisicioacuten de registros de produccioacuten es maacutes efectiva cuando se registra en sentido
descendente ya que las sondas de las herramientas que miden la fraccioacuten volumeacutetrica de
las distintas fases necesitan un diferencial positivo entre la velocidad del fluido y la
velocidad de las sondas Esto es relevante en pozos o secciones de pozos con bajas
velocidades de flujo La combinacioacuten tractor MaxTRAC con una sonda de generacioacuten de
Imaacutegenes de Flujo FloScan constituye una excelente alternativa para determinar la
velocidad de flujo y fraccioacuten volumeacutetrica de los fluidos presentes en pozos horizontales o
desviados (Veacutease la seccioacuten de FloScan)
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y
La compantildeiacutea Hydro requeriacutea correr la herramienta de produccioacuten en un pozo del Campo
Brage para determinar el volumen de produccioacuten del aceite y agua proveniente del pozo
principal y de uno lateral Este campo se encuentra ubicado a 125 km [78 millas] al oeste de
Bergen Noruega en el Mar del Norte es un campo maduro que ha producido
aproximadamente el 85 de su recuperacioacuten calculada
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85
El pozo fue terminado con una unioacuten Y El operador reconocioacute un problema potencial
que impediacutea pasar la unioacuten entre el pozo principal y el lateral Situada en una seccioacuten
horizontal del pozo la Y de unioacuten se orientoacute en sentido vertical estando situada la
continuacioacuten de pequentildeo diaacutemetro del pozo principal debajo del tramo lateral
Los ingenieros de Hydro queriacutean estar seguros de que la sonda de adquisicioacuten de
registros podiacutea bajar maacutes allaacute de la unioacuten Y e introducirse en el pozo principal antes de
comprometerse a iniciar un trabajo Una replica de la conexioacuten Y que se proporcionoacute
por Halliburton se instaloacute en el campamento base de la compantildeiacutea de servicios
Stavanger Noruega En este sitio se probaron el tractor MaxTRAC de Schlumberger asiacute
como un tractor perteneciente a un tercero Solo la unidad MaxTRAC logroacute atravesar la
unioacuten y lo hizo sin dificultad
La sarta de herramientas incluye tres unidades de sujecioacuten MaxTRAC para operar la sarta
de adquisicioacuten de registros con la sonda FloScan Los ingenieros se prepararon para el
trabajo con el programa planificador de herramientas basado en la trayectoria conocida
del pozo y en la configuracioacuten de las herramientas El programa indicoacute que el sistema
ejecutariacutea el trabajo en forma segura Se determinoacute que la fuerza del tractor requerida se
ajustaba a la capacidad de la herramienta
Unioacuten Y en el Campo Brage El pozo se divide en dos partes en un conector Y (abajo) En la seccioacuten transversal la apertura inferior es la continuacioacuten del pozo principal y la superior conduce a un lateral (arriba a la derecha) Foto tomada para la prueba del sistema en superficie (arriba a la izquierda)
Figura 62
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La sarta de herramientas se bajoacute en el pozo hasta que el aacutengulo de inclinacioacuten se tornoacute demasiado grande como para que la fuerza de gravedad venciera la resistencia a la friccioacuten
En ese punto las herramientas se bajaron con los tractores MaxTRAC Las secciones
correspondientes al segundo y el tercer tractor bajaron la sarta de herramientas el
primer tractor permanecioacute cerrado o plegado hasta que la sarta alcanzoacute la unioacuten Y
Entre la herramienta FloScan y el primer tractor se colocoacute una articulacioacuten o unioacuten
flexible A medida que la sarta se aproximaba al conector Y la sonda de produccioacuten se
bajaba hacia el fondo del pozo horizontal El resalto del conector Y guiaba la sonda hacia
el interior lateral inferior seguida por el primer tractor que permaneciacutea plegado
Una vez que el primer tractor estuvo dentro del lateral inferior se colocaron sus brazos de
sujecioacuten contra la pared del mismo y se plegaron los brazos de sujecioacuten del segundo tractor
El primer y el tercer tractor se alternaron como unidades de accionamiento para desplazar
la sarta de herramientas hacia adelante hasta que el segundo tractor estuvo dentro del
lateral El proceso continuoacute con el tercer tractor plegado y los primeros dos desplazando la
sarta hacia adelante Luego se plegoacute el primer tractor y la operacioacuten continuoacute con el
segundo y el tercer tractor suministrando la fuerza motriz
Figura 63
Fuerza de tractor en un pozo del Campo Brage La desviacioacuten del pozo (azul)excede los 80deg cerca de la base del mismo donde el tractor MaxTRAC comenzoacute a operar la sarta de herramientas La fuerza de tractor requerida (verde) fue escasa a lo largo de toda la operacioacuten
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Unos 40 m [130 pies] maacutes allaacute de la unioacuten el ingeniero colocoacute las mordazas de sujecioacuten del tractor para obtener un registro de la herramienta FloScan mientras se encontraba en
estado estacionario El primer registro de produccioacuten en esta estacioacuten fue corrido con
el pozo cerrado en superficie Si bien no hubo flujo neto a superficie este registro obtenido
con pozo cerrado indicoacute la presencia de flujo cruzado desde el lateral principal hacia el otro
lateral
El pozo fue abierto al flujo El programa planificador de herramientas indicoacute que el flujo no generaba suficiente empuje hacia arriba o fuerza ascendente para mover la
herramienta pero esto se aseguroacute a traveacutes de la sujecioacuten de las levas del tractor contra la
pared del pozo En esta misma estacioacuten se llevoacute a cabo otro levantamiento Los
resultados de la herramienta FloScan indicaron que todo el fluido que circulaba en la
estacioacuten era agua
Con las presiones y gastos de estas dos carrerasmdashcierre y flujomdashmediante un anaacutelisis
Figura 64
Operacioacuten de tractores en la unioacuten Y Una sarta de herramientas de 111frasl16 pulgadas incluyendo una sonda de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan (verde) y tres unidades MaxTRAC (rojo) pudo ser bajada con eacutexito en una dificultosa unioacuten Y Aquiacute se muestra la tuberiacutea de revestimiento movieacutendose hacia la izquierda pero la herramienta en realidad se mueve hacia la derecha Los dos tractores posteriores operaron la sarta de herramientas a traveacutes del agujero de 774 pulgadas hasta la unioacuten (1) y empujaron la herramienta FloScan y el tractor delantero dentro del agujero inferior de 3437 pulgadas en la unioacuten (2 a 3) El tractor del medio fue replegado y el frontal habilitado (4) El primer tractor y el uacuteltimo bajaron el tractor del medio en el agujero maacutes pequentildeo (5) Ahora se replegoacute el uacuteltimo tractor y el primero y el segundo tiraron de la sarta de herramientas introducieacutendola en el agujero pequentildeo (6) Una vez que las secciones de tractor estaacuten dentro del agujero pequentildeo el primero se replegoacute el segundo y el tercero proporcionaron la fuerza motriz (7) Por razones de simplificacioacuten no se muestran otras partes de la sarta de herramientas de adquisicioacuten de registros Se requirieron espaciadores entre los tractores para montar la sarta En esta graacutefica la escala vertical estaacute amplificada
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selectivo de rendimiento del pozo se determinoacute que existe una diferencia de presioacuten de 16
bares [232 lpc] entre los dos laterales que produce el flujo cruzado durante el cierre
Se plegaron los brazos del tractor y se sacoacute la sarta de herramientas a traveacutes del cable
hasta que el arreglo quedoacute ubicado por encima de la conexioacuten Y En ese momento
se desplegaron las mordazas de sujecioacuten del tractor hacia la pared del pozo para
estabilizar la sarta de herramientas Otra herramienta FloScan midioacute los regiacutemenes de
flujo y la fraccioacuten de fluidos en esta estacioacuten Aproximadamente un 6 de la produccioacuten
del pozo por encima de la unioacuten era aceite Dado que toda la produccioacuten del lateral
principal por debajo de la unioacuten Y era agua Hydro determinoacute que se cerrara el pozo
principal en la unioacuten para mejorar la productividad del pozo
Incluyendo la conexioacuten Y el tractor arrastroacute la sarta de herramientas a traveacutes de 18 cambios de DI en una distancia de 325 m [1066 pies] sorteando estos cambios sin
dificultad
Sin el sistema MaxTRAC Hydro no hubiera logrado determinar que el pozo principal no produciacutea aceite debajo de la conexioacuten Y Este ejemplo de Mar del Norte indica las
ventajas aportadas por la nueva tecnologiacutea en la operacioacuten de estas herramientas
Figura 65
Resultados de fraccioacuten de fluidos y velocidad en tiempo real por encima de la unioacuten Y La salida de la herramienta de generacioacuten de perfiles InFlow de la herramienta FloScan indica un perfil de velocidad bastante plano y un perfil de fraccioacuten de fluidos constante (arriba)
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Aproximadamente un 6 del flujo corresponde a aceite y el resto es agua Las sondas eleacutectricas de la herramienta de medicioacuten de la fraccioacuten de fluidos FloView midieron pequentildeas gotitas de aceite en agua como se indica en el Cuadro del Monitor de la herramienta FloScan
Figura 66
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7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico
La tecnologiacutea de medicioacuten de flujos trifaacutesicos en la superficie ha experimentado una revolucioacuten silenciosa Los medidores multifaacutesicos de
avanzada proveen a los ingenieros de produccioacuten y yacimientos los datos
necesarios para comprender y optimizar el desempentildeo de los pozos sin
separar una corriente de flujo en sus tres fases individuales gas aceite y
agua
Figura 67
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91
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta transformacioacuten es
impulsada por la nueva tecnologiacutea que permite medir con exactitud las variaciones
raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten
espuma y emulsiones estables que previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar La
capacidad de medir el fluido multifaacutesico en tiempo real aumenta la eficiencia
operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Ahora es posible asignar la produccioacuten sin la separacioacuten convencional de fases y
superar las restricciones de procesamiento o cuellos de botella que tienen lugar en las
instalaciones de superficie La cuantificacioacuten exacta del flujo en cada una de las fases de
fluidos de una produccioacuten permite a los operadores tomar mejores decisiones acerca del
desempentildeo de los pozos Ahora los ingenieros pueden identificar comprender y
remediar mejor los problemas asociados con el flujo de pozos muacuteltiples optimizar la
operacioacuten de levantamiento artificial y construir mejores modelos dinaacutemicos de
yacimientos
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos
Los separadores de prueba convencionales son versiones reducidas de los separadores
de produccioacuten grandes que segregan y miden el gas aceite y agua en las instalaciones
superficiales de procesamiento Las operaciones de campo establecidas separadores de
prueba son instalaciones permanentes Para pozos exploratorios y en declinacioacuten las
compantildeiacuteas deben desplegar separadores de prueba modulares A veces es necesario
tener varios separadores de prueba en serie o en paralelo para manipular pozos con alto
reacutegimen de produccioacuten aceites pesados o gas rico en condensado es decir gas huacutemedo
Habitualmente los separadores de prueba son recipientes ciliacutendricos que se despliegan
en forma horizontal Estos recipientes poseen una longitud que oscila entre 46 y 91 m
[15 y 30 pies] y una altura que fluctuacutea entre 24 y 4 m [8 y 13 pies] y pesan hasta 9072
kg [10 toneladas] Los separadores reciben los fluidos producidos de los pozos
individuales y segregan las diferentes fases de fluidos a traveacutes de un proceso basado en
la fuerza de gravedad Los recipientes bifaacutesicos separan el gas de los liacutequidos y los
recipientes trifaacutesicos separan posteriormente los liacutequidos en aceite y agua Estos
sistemas miden las fases de fluidos independientes en forma individual cuando salen del
recipiente antes de mezclar y hacer retornar los fluidos a una liacutenea de flujo Las
condiciones operacionales normales para un separador de prueba se limitan a presiones
que oscilan entre 200 y 1000 lpc [14 y 69 MPa] con presiones de trabajo maacuteximas de
hasta 1440 lpc [99 MPa]
Los separadores de prueba no se disentildean para pozos especiacuteficos sino que por el
contrario deben manejar una amplia variedad de tasas de flujo o gasto En el momento
de la instalacioacuten los separadores de prueba a menudo se sobredimensionan en forma
intencional para que sirvan como separadores de produccioacuten auxiliar o complementaria
y procesen cualquier incremento de produccioacuten en el futuro
La obtencioacuten de mediciones confiables mediante un separador de prueba requiere que
existan condiciones relativamente estables dentro del recipiente lo que demanda varias
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
92
horas El protocolo de prueba de pozo asociado con unidades que generalmente
enfatizan la eficiencia operacionalmdashun enfoque de tipo ―uacutenicomdashen lugar de configurar
sistemas de medicioacuten y regular las tasas de flujo en base a las condiciones de pozos
individuales Las restricciones de tiempo y limitaciones del personal a menudo impiden
la optimizacioacuten del proceso de separacioacuten
Ademaacutes condiciones operacionales impiden una separacioacuten total las fases de fluidos
Siempre queda aceite en el agua o agua en aceite algo de gas en liacutequidos y liacutequido en el
gas Estas condiciones producen errores en los sistemas de medicioacuten del separador
disentildeados para medir corrientes de gas aceite o agua en estado monofaacutesico Los
separadores de prueba tienen problemas para medir ciertos regiacutemenes de flujo anoacutemalos
debido a la necesidad de contar con condicioacuten estable de procesamiento y al hecho de
que la respuesta en condiciones de flujo dinaacutemico siempre se demora
Los regiacutemenes de flujo problemaacuteticos incluyen fluidos tipo tapoacuten en los que una fase es
interrumpida por otra fase espumas que no pueden ser tratadas por los separadores
convencionales y emulsiones estables que requieren calor adicional o tratamiento
quiacutemico para separar la fase suspendida y dispersa en otra Ademaacutes los fluidos viscosos
tales como aceite pesado dificultan la separacioacuten y obtencioacuten de mediciones maacutes
precisas
Figura 68
Separadores convencionales y medicioacuten de fluidos La separacioacuten de la produccioacuten se inicia cuando los fluidos de los pozos ingresan en un recipiente horizontal y chocan con una serie de placas perpendiculares Esto hace que los liacutequidos caigan al fondo del recipiente mientras que el gas (rojo) sube a la parte superior La fuerza de gravedad separa los liacutequidos en petroacuteleo (marroacuten) y agua (azul) Las fases de gas petroacuteleo y agua son medidas por separado a medida que salen de la unidad a traveacutes de liacuteneas de salida independientes Los fluidos son medidos por medidores mecaacutenicos mientras que el gas se detecta por una placa-orificio Ambos dispositivos requieren calibracioacuten perioacutedica
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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72 Mediciones multifaacutesicas
A diferencia de los separadores convencionales los medidores de flujo multifaacutesico
miden continuamente el flujo de gas aceite y agua sin separar fiacutesicamente la corriente
de flujo en fases individuales de fluidos Los medidores de flujo multifaacutesico reciben los
fluidos trifaacutesicos directamente desde una liacutenea de flujo realizan las mediciones e
inmediatamente devuelven los fluidos a la liacutenea de flujo Estos medidores muestran los
resultados de las mediciones a los pocos minutos de ser puestos en operacioacuten
Figura
69
Medicioacuten de flujo multifaacutesico La medicioacuten del flujo trifaacutesico en los tubulares de los pozos o en tuberiacuteas de las instalaciones de superficie (izquierda) requiere de una deteccioacuten continua de los cambios en la posicioacuten y velocidades del gas (g) el petroacuteleo (o) y el agua (w) (Ag Ao Aw y Vg Vo Vw respectivamente) Las unidades de monitoreo de produccioacuten multifaacutesica de avanzada pueden ser integradas con las tuberiacuteas de la instalacioacuten (extremo superior derecho) o montarse sobre patines (extremo inferior derecho)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
94
La caiacuteda de presioacuten producida en los medidores de flujo multifaacutesico es
significativamente menor que la que se genera en los separadores convencionales lo
cual permite que las pruebas de pozos se realicen en condiciones de produccioacuten
similares a las reales En mediciones permanentes los dispositivos ocupan un espacio
miacutenimo en la localizacioacuten de superficie o en la plataforma marina En este momento
existen maacutes de 1300 instalaciones de medidores multifaacutesicos en todo el mundo lo que
refleja la importante expansioacuten acaecida en los uacuteltimos seis antildeos
Las pruebas a cargo de terceros y proyectos industriales ayudan a comprobar la
tecnologiacutea de medicioacuten de flujos multifaacutesicos Los responsables del desarrollo de
Figura 70
Figura 71
Expansioacuten de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico Si la instalacioacuten de medidores de flujo multifaacutesico aparecioacute en 1994 el nuacutemero estimado de instalaciones crecioacute en forma asombrosa aproximadamente a partir de 1999 (extremo superior) En la aplicacioacuten de mediciones permanentes estos dispositivos ocupan menos espacio que los separadores de prueba convencionales (extremo inferior)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
95
medidores de flujo trifaacutesico tambieacuten han demostrado la eficacia de estos sistemas a
traveacutes de extensas pruebas de laboratorio efectuadas en circuitos cerrados de flujo Una
prueba en circuito cerrado de flujo consiste en medir con precisioacuten los fluidos
monofaacutesicos (gas aceite y agua) en forma controlada mezclaacutendolos para generar una
corriente multifaacutesica y circulando a traveacutes de un medidor de flujo multifaacutesico
Los resultados de estas mediciones en los circuitos cerrados de pruebas de flujo se
comparan con los voluacutemenes individuales de fluidos constituyentes que conforman el
flujo de prueba Estas pruebas evaluacutean el desempentildeo del medidor frente a una amplia
gama de mezclas de fluidos El desempentildeo del medidor en condiciones de campo
previstas se extrapola a partir de datos de circuitos cerrados de pruebas
Los usuarios realizan pruebas extensivas de los medidores de flujo multifaacutesico a fin de
habilitar los sistemas para aplicaciones de campo especiacuteficas A menudo es necesaria
dicha habilitacioacuten porque los distintos sistemas de medicioacuten reaccionan en forma
diferente a los cambios producidos en condiciones de proceso como tasas de flujo
propiedades de fluidos presencia de depoacutesitos de incrustaciones o parafina y
voluacutemenes de arena o gas presentes en una corriente de flujo
Hasta la fecha no existe ninguacuten procedimiento de prueba aceptado Los socios de
proyectos organismos gubernamentales y otros titulares de participacioacuten de riesgo
compartido deben acordar los procedimientos de habilitacioacuten apropiados cada vez que
se usa un sistema de medicioacuten para asignar o distribuir la produccioacuten mezclada de
acuerdo donde provenga la produccioacuten Sin embargo diversos organismos industriales
y reguladores como el Instituto Americano del Petroacuteleo (API) Sociedad Americana de
Ingenieros Mecaacutenicos (ASME) Comisioacuten de Conservacioacuten de Aceite y Gas (OGCC)
Organizacioacuten Internacional de Normalizacioacuten (ISO) Departamento de Comercio e
Industria del Reino Unido (DTI) y Sociedad Noruega de Medicioacuten desarrollan
directrices para la aplicacioacuten y habilitacioacuten de mediciones de flujo multifaacutesico
Ademaacutes de los circuitos cerrados de pruebas de flujo la ejecucioacuten de pruebas en
condiciones de campo es otra alternativa a los fines de la habilitacioacuten de sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico para aplicaciones especiacuteficas El desempentildeo del medidor
de flujo se compara con las mediciones de los separadores de prueba en un campo en el
que la composicioacuten del fluido presioacuten de liacutenea tasas de flujo se aproximan a los de una
presunta aplicacioacuten La realizacioacuten de pruebas a condicioacuten de campo a menudo
establece un mayor nivel de aceptacioacuten respecto al desempentildeo de los medidores
multifaacutesicos Sin embargo las pruebas de campo consumen maacutes tiempo que los
circuitos cerrados de pruebas de flujo tiacutepicas y tienden a ser maacutes costosas Por otra
parte es esencial que los operadores presten especial atencioacuten a la calibracioacuten y
operacioacuten de los separadores de prueba para garantizar la obtencioacuten de datos de
referencia de alta calidad
En lo que respecta a desarrollos submarinos con cabezales o aacuterboles de produccioacuten de
pozo y equipo de control de produccioacuten emplazado en el fondo del mar las pruebas de
campo a menudo son impracticables Ademaacutes los procedimientos en circuitos cerrados
de pruebas de flujo quizaacutes no logren reproducir las condiciones de presioacuten-temperatura
extremas prevalecientes en ciertos proyectos tales como desarrollos en aguas profundas
y ultraprofundas A menudo la mejor opcioacuten en estos casos es comparar los datos de un
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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programa acelerado de vigilancia rutinaria (monitoreo) posterior a la instalacioacuten con los
datos en un proceso monofaacutesico convencional en puntos de exportacioacuten durante la
ejecucioacuten de pruebas de produccioacuten mensual
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo
Debido a las limitaciones propias de los separadores de prueba convencionales
Schlumberger y Framo Engineering AS desarrollaron la tecnologiacutea de pruebas de pozos
multifaacutesicos Vx a traveacutes de la empresa conjunta 3-Phase Measurements AS Este
sistema de medidores de flujo multifaacutesico se aplica a instalaciones permanentes pruebas
moacuteviles y optimizacioacuten de operaciones de levantamiento artificial La tecnologiacutea Vx ha
sido habilitada en maacutes de 1500 circuitos cerrados de pruebas de flujo llevadas a cabo
por terceros en cinco instalaciones independientes que generaron 5000 puntos de
prueba de regiacutemenes de flujo
Los componentes principales del medidor de flujo multifaacutesico Vx son un medidor
venturi provisto de sensores de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial ademaacutes de un
detector de rayos gama espectral de energiacutea dual acoplado a una fuente quiacutemica
radioactiva unitaria de baja intensidad para medir el flujo total y las fracciones de gas
aceite y agua
La tecnologiacutea Vx funciona sin necesidad de contar con un dispositivo de mezcla de
fluidos de agua Lo que minimiza el tamantildeo y peso de la unidad Estos sistemas no
poseen partes moacuteviles y baacutesicamente no necesitan mantenimiento El flujo en liacutenea pasa
a traveacutes de un orificio de admisioacuten a una seccioacuten recta y corta de tuberiacutea horizontal que
conduce a una ―T invertida con un extremo horizontal cerrado Esta ―T ciega
preacondiciona y dirige el flujo hacia arriba a traveacutes de una seccioacuten de tipo Venturi del
medidor Vx La presioacuten se mide justo antes de que los fluidos ingresen en el medidor
Venturi y a medida que la corriente de flujo pasa por la garganta estrecha de dicho
medidor
El detector de rayos gama espectral de energiacutea dual se encuentra instalado en uno de los
lados de la seccioacuten de tipo venturi opuesto a una fuente de bario que emite rayos gama
con distintos niveles de energiacutea aproximadamente 32 81 y 356 keV El detector mide
las tasas de conteo radioactivas asociadas con la atenuacioacuten de rayos gama a traveacutes de la
mezcla de fluidos en los niveles de energiacutea correspondientes a 32 y 81 keV El nivel de
energiacutea maacutes alto mide principalmente la densidad de la mezcla que es afectada por la
relacioacuten gasliacutequido el nivel de energiacutea maacutes bajo corresponde a la composicioacuten del
fluido en la que incide la mezcla de agualiacutequido
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97
Dado que el flujo total y las fracciones individuales se miden simultaacuteneamente en el
mismo lugarmdashen la garganta tipo venturimdash los sistemas de medicioacuten dual de los
medidores Vx evaluacutean el mismo flujo Esta configuracioacuten y las ecuaciones utilizadas en
la dinaacutemica de fluidos asociada con el flujo condicionado por una garganta tipo venturi
proporcionan una capacidad de medicioacuten robusta que no se ve afectada por el reacutegimen
de flujo aguas
Este tipo de detector se usoacute en la sonda de adquisicioacuten de registros con cable Platform
Express que posee la capacidad de procesar maacutes de 1 milloacuten de mediciones por
segundo En consecuencia el detector realiza caacutelculos completos de las fracciones de
gas aceite y agua cada 22 milisegundos o un poco maacutes de 45 mediciones de densidad
de la mezcla de fluidos y la fraccioacuten trifaacutesica por segundo
Figura 72
Tecnologiacutea de pruebas en pozos multifaacutesicos La forma del medidor venturi responde al estaacutendar industrial Las mediciones de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial se obtienen en el mismo lugar en la garganta tipo venturi Las ventanas transparentes nucleares del medidor venturi permiten que los rayos gama pasen de la fuente al detector con una peacuterdida insignificante causada por la tuberiacutea lo que incrementa la precisioacuten en mediciones La fuente nuclear corresponde a bario 133 y posee una vida uacutetil promedio de aproximadamente 105 antildeos Una computadora de flujo provee datos de procesamiento del sensor y tasas de flujo ademaacutes de maacutes de 30 paraacutemetros adicionales en condiciones estaacutendar y condiciones de liacutenea Esta computadora permite almacenar maacutes de 200 perfiles de pozos que incluyen las caracteriacutesticas de fluidos especiacuteficas de cada pozo lo que posibilita que el flujo de muacuteltiples pozos pase a traveacutes del mismo medidor
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
98
Atenuacioacuten de rayos gama Los diferentes fluidos atenuacutean los rayos gama en distinto grado El detector de alta velocidad produce una tasa de conteo indicativa en las bandas de energiacutea superior e inferior que constituyen una funcioacuten del medio medido (extremo superior) Estas tasas de conteo posibilitan una solucioacuten triangular de la fraccioacuten de fase (extremo inferior) Para cada fase la relacioacuten de la tasa de conteo de alta energiacutea en funcioacuten de la intensidad de la fuente o tasa de conteo en tuberiacutea vaciacutea se representa graacuteficamente en funcioacuten de la relacioacuten de la tasa de conteo de baja energiacutea versus la intensidad de la fuente en un diagrama de coordenadas x e y Estos puntos se convierten en los veacutertices de un triaacutengulo La fraccioacuten de la fase se determina en la interseccioacuten de dos liacuteneas dentro del triaacutengulo La primera liacutenea representa la relacioacuten gasliacutequido (verde) la segunda conecta el punto correspondiente al 100 de gas con el punto correspondiente a la relacioacuten petroacuteleoagua (rojo)
Figura 73
Figura 74
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
99
La velocidad raacutepida de muestreo medicioacuten permite que el medidor de flujo obtenga la
velocidad de la fase liacutequida y gaseosa de una corriente de flujo y compense la
inestabilidad en alta frecuencia en la garganta tipo venturi Por lo tanto el medidor Vx
mide las condiciones de flujo causadas por la condicioacuten en el fondo del pozo y la tuberiacutea
de superficie incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten espuma y emulsioacuten
El servicio de vigilancia rutinaria en la produccioacuten de pozos multifaacutesicos PhaseWatcher
es la principal aplicacioacuten de monitoreo permanente de la tecnologiacutea Vx Este sistema se
encuentra disponible con gargantas cuyas dimensiones oscilan entre 29 mm [11
pulgadas] 52 mm [2 pulgadas] y 88 mm [35 pulgadas] dependiendo de la tasa de flujo
Para aplicaciones moacuteviles de pruebas de pozos el equipo portaacutetil de pruebas perioacutedicas
de pozos multifaacutesicos PhaseTester se encuentra disponible con gargantas de 29 mm o 52
mm Este sistema compacto pesa aproximadamente 1700 kg [3750 lbm] y puede ser
transportado faacutecilmente en camiones remolques o patines modulares Tambieacuten se
dispone de un moacutedulo de pruebas de gas para aplicaciones de monitoreo permanente y
moacuteviles
74 Oportunidades de medicioacuten permanente
La medicioacuten de flujo multifaacutesico ayuda a distribuir la produccioacuten entre los titulares de
participacioacuten econoacutemica y de regaliacuteas para registrar voluacutemenes en la transferencia de la
custodia de las estaciones de bombeo de los oleoductos o en las terminales portuarias
Esta informacioacuten resulta esencial para los socios de proyectos y tambieacuten para los
gobiernos que poseen necesidades de ejecucioacuten de pruebas para el caacutelculo preciso del
Pruebas perioacutedicas de pozos El sistema portaacutetil de pruebas perioacutedicas en pozos multifaacutesicos PhaseTester puede ser montado sobre patines para ser transportado a de pozos en tierra en la parte posterior de un camioacuten o como paquete modular para ser elevado con gruacuteas en las plataformas marinas La unidad PhaseTester es maacutes pequentildea y compacta que los separadores de prueba convencionales
Figuras 75 y 76
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
100
pago de impuestos y regaliacuteas Por ejemplo pueden obtenerse mediciones en un pozo
determinado durante una semana de manera de extrapolar los resultados para distribuir
la produccioacuten a lo largo de un periacuteodo maacutes extenso
Ademaacutes los datos de los separadores de prueba sirven de base en las estrategias de
optimizacioacuten de la produccioacuten No obstante a medida que avanzan los desarrollos de
campos petroleros y se ponen en operacioacuten maacutes pozos la capacidad de los separadores
de prueba a menudo resulta inadecuada y se debe diferir la produccioacuten para dar lugar a
la prueba de pozo Estas limitaciones constituyen un factor disuasivo en lo que respecta
a probar maacutes pozos de lo que se requiere desde el punto de vista comercial o legal
Figura 77
Comparacioacuten entre los datos del medidor multifaacutesico y los datos del separador Los datos de medicioacuten continua de un medidor de flujo multifaacutesico identifican claramente la presencia de bolsones de gas perioacutedicos en el pozo Los puntos de medicioacuten del separador de prueba indican que el separador detecta o no este gas dependiendo de la frecuencia del procedimiento de recoleccioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
101
Una situacion similar se produce cuando se incorpora nueva produccion tal como
sucede con la terminacion de zonas previamente pasadas por alto o la ejecucion de
tratamientos correctivos en pozos existentes o cuando se implementan metodos de
mantenimiento de la presion y metodos de recuperacion asistida En estos casos los
cuellos de botella provicados en los separadores de prueba limitan la evaluacion del
campo y la optimizacion de la produccion
Una alternativa es agregar capacidad de separacion pero cada separador llega a costar
hasta US$ 500000 La instalacion de un medidor de flujo multifasico cuesta tan solo
Figura 78
Separadores de prueba subdimensionados A medida que los operadores aumentan las tasas de flujo de los pozos con estranguladores de diaacutemetros cada vez maacutes grandes (rojo) se observan diferencias significativas entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por un medidor de flujo multifaacutesico (verde) y medidas por un separador de prueba convencional (azul) Con tasas de flujo altas los separadores de prueba demasiado pequentildeos a menudo no logran la separacioacuten completa Un gran volumen de liacutequido permanece en el gas y deja de medirse con los liacutequidos La operacioacuten del separador puede incluso volverse inestable debiendo pasar por alto lo que resulta en periacuteodos breves de flujo cero La correlacioacuten entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por el medidor de flujo multifaacutesico y las configuraciones de los estranguladores brinda confiabilidad en lo que respecta a la calidad de las mediciones de las tasas de flujo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
102
alrededor de un 40 de este importe Los sistemas de medicion multifasicos no
almacenan ni separan o tratan los fluidos del pozo sino que miden los flujos en las
mismas condiciones en que se encuentran las corrientes de flujo en la liacutenea de
produccion y los devuelven e inmediato a la liacutenea de flujo Esto elimina la formacion de
cuellos de botella
En ciertos casos los medidores multifasicos permiten a los operadores convertir los
separadores de prueba a ser utilizados como separadores de produccion Esta capacidad
agregada incrementa los regimenes de produccion de campo y mejora la flexibilidad
operacional El emplazamiento de los medidores de flujo multifasico en las
proximidades de las lineas de flujo y su operacioacuten con perdida minima de presion
permite efectuar las mediciones en condiciones similares al punto de funcionamiento o
ambiente de produccion de cada pozo El ambiente submarino es otra de las
aplicaciones en la medicion de flujo multifaacutesico
Los sistemas submarinos Phase Watcher proporcionan un ahorro significativo en
termino de costo a traves de la reduccion a escala o eliminacion en la instalacion de
prueba de pozo en superficie y linea de prueba submarina Dado que los separadores de
pruba no son desplegados en este entorno la medicion de la produccion en pozos
submarinos desde superficie require de la instalacion de costosas lineas de prueba
submarina Ademas las instalaciones con base en plataformas a menudo poseen
capacidad suficiente para conectar los pozos submarinos a los separadores de prueba
existentes en la parte superior disentildeados en un principio para alojar la produccion
proveniente de los cabezales en las plataformas
La ampliacioacuten de la instalacioacuten de plataformas quizaacutes no constituya una alternativa vaacutelida dada las limitaciones de iacutendole espacial y econoacutemica existentes Ademaacutes debido
a su longitud las liacuteneas de prueba submarinas aumentan los tiempos de estabilizacioacuten de
los separadores obstaculizando la capacidad de seguimiento de condiciones de
produccioacuten dinaacutemicas desde la superficie y reducen la frecuencia en las pruebas de
pozos La produccioacuten mezclada proveniente de diversos pozos submarinos oculta el
desempentildeo de pozos individuales
Si la mezcla se produce a traveacutes de un colector de produccioacuten submarino sin ninguna
liacutenea de prueba la medicioacuten del desempentildeo de los pozos individuales requiere la
ejecucioacuten de ―pruebas por diferencia Esto implica cerrar perioacutedicamente uno de los
pozos mientras se miden los otros y obtener finalmente datos de pozos individuales por
deduccioacuten lo que se traduce inevitablemente el aplazamiento de la produccioacuten y una
precisioacuten pobre
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
103
La reduccioacuten de los cuellos de botella no siempre es una justificacioacuten importante para la
instalacioacuten de medidores permanentes de flujo multifaacutesico A veces el problema radica
en la accesibilidad Este es el caso de las plataformas marinas automatizadas y de
ciertos pozos terrestres ubicados en aacutereas remotas Los pozos que se encuentran alejados
de la bateriacutea de produccioacuten maacutes cercana con un separador de prueba pueden ser
conectados directamente a una liacutenea de flujo mezclaacutendose con la produccioacuten
proveniente de otros pozos especialmente si se trata de productores grandes
La uacutenica forma de medir el flujo multifaacutesico de estos pozos es a traveacutes del meacutetodo de
prueba por diferencia En teacuterminos praacutecticos algunos pozos quizaacutes nunca sean
sometidos a pruebas No obstante la planeacioacuten el disentildeo y la puesta en operacioacuten de
pozos nuevos con monitoreo permanente de flujo multifaacutesico ofrecen nuevas
posibilidades para obtener datos adicionales sobre el flujo de gas aceite y agua
proveniente de pozos de desarrollo incluyendo los que se encuentran ubicados en
localizaciones remotas
Los sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico aumentan la frecuencia de ejecucioacuten de
las pruebas de pozos pero tambieacuten mejoran la calidad de las mediciones El flujo de
ciertos pozos es tan inestable que no puede ser medido en forma precisa con un
separador de prueba convencional Los medidores de flujo multifaacutesico son maacutes precisos
Figura 79
Medidor de flujo submarino La unidad de monitoreo submarina PhaseWatcher se baja al lecho marino para instalarse en un aacuterbol de produccioacuten sumergido o en un colector (derecha) Este sistema reduce significativamente los costos de desarrollo de campos petroleros mediante la eliminacioacuten de la instalacioacuten de prueba de
dispositivos en superficie y la instalacioacuten de liacuteneas de prueba submarinas (izquierda)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
104
que los separadores de prueba convencional y se ven menos afectados por los regiacutemenes
de flujo complejo
Las mediciones de flujo multifaacutesico identifican condiciones de fase que probablemente
no son detectadas por las mediciones exclusivamente volumeacutetricas del separador de
prueba convencional Por otra parte a diferencia de los separadores de prueba de pozos
los medidores de flujo multifaacutesico no poseen partes moacuteviles ni requisitos de
mantenimiento asociados para mantener la precisioacuten en la medicioacuten
Los medidores de flujo multifaacutesico incrementan la seguridad operacional porque se
elimina la necesidad de contar con vaacutelvulas de alta presioacuten y liacuteneas de alivio de presioacuten
Ademaacutes se evita el almacenamiento de voluacutemenes sustanciales de hidrocarburos en
condiciones potencialmente inestables de los separadores de prueba Eacuteste es un tema
importante si las pruebas de pozos se llevan a cabo en aacutereas sensibles desde el punto de
vista ambiental Ademaacutes no existen problemas de disposicioacuten de fluidos asociados con
medidores de flujo multifaacutesico lo que aumenta la seguridad y proteccioacuten del medio
ambiente
Figura 80
Pruebas en condiciones de inestabilidad Los medidores de flujo multifaacutesico pueden ser utilizados para realizar pruebas de pozos que previamente resultaban dificultosas para los fines praacutecticos imposibles de ejecutar Los datos de un pozo tiacutepico con flujos tipo tapoacuten indican un aumento abrupto de la tasa de flujo de petroacuteleo de 159 m3d [1000 BD] a maacutes de 953 m3d [6000 BD] condiciones que no pueden ser medidas con precisioacuten por los separadores de prueba convencionales porque el tiempo de respuesta es demasiado lento Ademaacutes de esta variedad de flujo tipo tapoacuten los medidores de flujo multifaacutesicos pueden medir los flujos compuestos de espumas y emulsiones que tambieacuten plantean condiciones esencialmente inestables para los separadores convencionales
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
105
Los medidores de flujo multifaacutesico eliminan los obstaacuteculos para lograr consistencia
confiabilidad y calidad en la medicioacuten sino que el proceso de medicioacuten en siacute se
convierte en una funcioacuten de monitoreo continuo Si bien los pozos no se miden todo el
tiempo habitualmente estas son maacutes frecuentes y se llevan a cabo durante periacuteodos maacutes
extensos
Debido a esto los operadores obtienen datos de flujo multifaacutesico dinaacutemico Esta
capacidad de observar los flujos multifaacutesicos en liacutenea durante un periacuteodo prolongado
permite mejorar la calidad y cantidad de datos disponibles para las decisiones
relacionadas con la optimizacioacuten de la produccioacuten La unidad PhaseWatcher se puede
conectar en forma segura a traveacutes de Internet para permitir el monitoreo y la toma de
decisiones remotas acerca de las operacioacuten de los pozos y campos petroleros desde
cualquier lugar del mundo
Los datos de los medidores de flujo multifaacutesico permiten a los operadores determinar si
los pozos producen seguacuten lo previsto y si se deben programar operaciones de reparacioacuten
de iacutendole correctiva en base a las tasas de produccioacuten de gas aceite y agua Si la
produccioacuten de campo se limita por la presencia de cuellos de botella en las instalaciones
de tratamiento de gas y agua en superficie los medidores de flujo multifaacutesico ayudan a
identificar queacute pozos se deben optimizar y cuaacuteles cerrar
Otra oportunidad de optimizar corresponde a la operacioacuten de levantamiento artificial
donde habitualmente los sistemas de bombeo electrosumergibles (ESP por sus siglas en
ingleacutes) o los sistemas de inyeccioacuten de gas llevan los fluidos a superficie El servicio
LiftPRO de Schlumberger para el mejoramiento de pozos sujetos a sistemas de
levantamiento artificial con desempentildeos deficientes aborda esta necesidad con
aplicaciones tanto para mediciones permanentes como para pruebas moacuteviles perioacutedicas
Los pozos individuales son vigilados rutinariamente con medidores de flujo multifaacutesico
mientras que las tasas de bombeo o de inyeccioacuten de gas son monitoreadas en forma
independiente con diferentes sistemas a fin de identificar los niveles oacuteptimos
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial
Apache Energy Limited utilizoacute el sistema PhaseWatcher para optimizar las operaciones
de levantamiento artificial durante el desarrollo de campos marinos en Australia El
sistema Vx logroacute satisfacer numerosos objetivos importantes incluyendo la reduccioacuten
de las erogaciones de capital y los gastos operativos asiacute como el mejoramiento de la
asignacioacuten de produccioacuten y manejo de los campos petroleros
Un elemento clave de estos esfuerzos de desarrollo fue la instalacioacuten de cinco
plataformas automatizadas con instalaciones miacutenimas sin capacidad de procesamiento
y por lo tanto sin separacioacuten en la parte superior La produccioacuten proveniente de cada
plataforma se mezcla en una liacutenea de flujo de produccioacuten unitaria lo que requiere la
medicioacuten exacta de cada fluido Los pozos de cada campo petrolero producen mediante
la utilizacioacuten de un sistema de levantamiento artificial por gas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
106
La medicioacuten con el sistema PhaseWatcher con el uso de la infraestructura de Internet
en cada cabeza de pozo permitioacute a Apache optimizar raacutepidamente el sistema de
levantamiento artificial por gas y el sistema de produccioacuten realizar ajustes operacionales
en respuesta a los cambios producidos en la configuracioacuten de los estranguladores
(orificios) o la productividad de los pozos Esto permitioacute eliminar el periacuteodo de espera
para la estabilizacioacuten de los flujos de los tanques para inventario que es necesario con
un separador de prueba
El proceso de optimizacioacuten comenzoacute durante la limpieza del pozo de manera que los
sistemas Vx proporcionan el monitoreo continuo de la produccioacuten Los pozos alcanzan
sus regiacutemenes de produccioacuten objetivo en pocas horas despueacutes de iniciar la operacioacuten El
monitoreo del flujo multifaacutesico ademaacutes a eliminar las interrupciones de la produccioacuten
gracias a la identificacioacuten inmediata de incremento en los cortes de agua y flujos tipo
tapoacuten lo que mejoroacute la capacidad para mantener un proceso de produccioacuten estable La
raacutepida identificacioacuten de los factores de flujo dinaacutemico se logroacute con medidores
PhaseWatcher y permitir mejorar el diagnoacutestico del pozo en forma continua
Mediante la provisioacuten de un medidor de flujo multifaacutesico para cada liacutenea de flujo
Apache eliminoacute la necesidad de contar con un separador de prueba en los sistemas de
produccioacuten de campo Con aproximadamente 370 kg [815 lbm] los sistemas
Levantamiento artificial por gas optimizado Estas miniplataformas automatizadas fueron algunas de las numerosas instalaciones del aacuterea marina de Australia en las que Apache Energy Limited instaloacute el sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico PhaseWatcher La tecnologiacutea PhaseWatcher permitioacute a Apache optimizar la operacioacuten de levantamiento artificial por gas generando al mismo tiempo ahorros en teacuterminos de erogaciones de capital y gastos operativos
Figuras 81 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
107
PhaseWatcher representaron un ahorro en teacuterminos de peso de aproximadamente el 9 0
frente a la alternativa de los separadores de prueba convencionales que pesan unos
3175 kg [35 toneladas] cada uno excluyendo el soporte estructural y los componentes
utilitarios Esta reduccioacuten de peso ayudoacute a minimizar las erogaciones de capital que se
redujeron auacuten maacutes con la limitacioacuten del tamantildeo de las estructuras de las plataformas y la
extensioacuten de las tuberiacuteas Esta reduccioacuten de la estructura ocasiona ademaacutes un ahorro de
capital relacionado con la logiacutestica La reduccioacuten del tamantildeo peso y complejidad de las
estructuras superiores de cada plataforma permite el transporte por carretera y un solo
viaje hasta el lugar de descarga La eliminacioacuten de los separadores de prueba y el
mantenimiento miacutenimo de los medidores de flujo multifaacutesico redujeron los costos
operativos La capacidad de operacioacuten remota lograda mediante la integracioacuten de los
sistemas de medicioacuten y telemetriacutea reducen maacutes la necesidad de mantenimiento intrusivo
visitas del personal La instalacioacuten de sistemas de medidores de flujo multifaacutesico
desempentildeoacute un juego importante en la optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento
artificial por gas y reducir de los costos de capital y operativos objetivos cruciales en el
desarrollo de estos campos petroleros
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten
Los reguladores y los organismos en la industria del aceite y gas incluyendo el Servicio
de Administracioacuten de Minerales de Estados Unidos (MMS) API ASME Direccioacuten
Noruega del Aceite (NPD) y DTI del Reino Unido reconocen el rol de los datos de alta
calidad provenientes de los medidores de flujo multifaacutesico en lo que respecta a las
pruebas de pozos y desarrollan normas para la utilizacioacuten de estos equipos En
consecuencia el empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico para
distribuir la produccioacuten de petroacuteleo y gas se estaacute generalizando
Los nuevos proyectos en aguas profundas reflejan cada vez maacutes las estrategias de
desarrollo con un distribuidor de procesamiento que recibe la produccioacuten proveniente de
uno o maacutes yacimientos sateacutelites con terminaciones submarinas El nuacutemero de campos
petroleros distantes a menudo aumenta a medida que se desarrollan nuevos
descubrimientos que luego se vinculan directa o indirectamente con la instalacioacuten
central
Para estos desarrollos la asignacioacuten de la produccioacuten suele ser maacutes compleja dado que
la titularidad puede variar en cada campo o yacimiento La utilizacioacuten de la teacutecnica de
separacioacuten de prueba basada en distribuidores para mediciones de flujo multifaacutesico
puede resultar cada vez maacutes problemaacutetica En primer lugar por el tamantildeo y peso de los
separadores de prueba que afectan el costo y los paraacutemetros operacionales de la
instalacioacuten central tales como el nuacutemero de bocas (slots) para los cabezales de
produccioacuten de las plataformas y seguridad operacional
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
108
Estrategia de desarrollo de campos satelitales en aguas profundas Un distribuidor de produccioacuten instalacioacuten central recibe la produccioacuten adicional directa o indirectamente a traveacutes de colectores submarinos desde uno o maacutes campos sateacutelites con pozos submarinos A medida que evoluciona este escenario los cuellos de botella producidos en la capacidad de separacioacuten de prueba conducen a pruebas de pozos menos frecuentes y a mediciones de menor calidad al aumentar las distancias de flujo Los sistemas de medicioacuten eliminan estos cuellos de botella lo que mejora la calidad de las mismas y permite la ejecucioacuten de pruebas de pozos con la periodicidad necesaria Estos factores mejoran la distribucioacuten de la produccioacuten y aumentan las oportunidades de optimizacioacuten de la misma
Figura 83
La expansioacuten de la produccioacuten a traveacutes de empalmes sateacutelites puede hacer que la
demanda de pruebas de los pozos exceda la capacidad y disponibilidad de los
separadores de prueba lo que se traduce en una menor frecuencia de pruebas de pozos
individuales La capacidad de separacioacuten en un distribuidor de procesamiento suele ser
imposible Por otra parte a medida que aumenta la distancia entre los pozos y el
distribuidor el proceso de medicioacuten y obtencioacuten de la medicioacuten con los separadores de
prueba se vuelve maacutes difiacutecil
El tiempo de estabilizacioacuten de los separadores de prueba en pozos aumenta cuando las
liacuteneas de prueba son maacutes largas Estas liacuteneas enmascaran la dinaacutemica del flujo del pozo
y contribuyen a la formacioacuten de flujo tipo tapoacuten cuando el agua se acumula en las zonas
bajas a lo largo de su trayectoria A medida que declina la eficiencia de las instalaciones de separacioacuten de prueba tambieacuten lo hace la calidad de los datos obtenidos para la
distribucioacuten y optimizacioacuten de la produccioacuten Contrariamente los sistemas de medicioacuten
de flujo multifaacutesico eliminan los problemas asociados con la calidad de medicioacuten y
frecuencia de las pruebas de pozos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
109
El nuacutemero de medidores de flujo multifaacutesico desplegados en el desarrollo de aguas
profundas es limitado pero su efectividad en lo que respecta al mejorar la distribucioacuten
de la produccioacuten genera aplicaciones potenciales en aguas profundas Los medidores
son disentildeados en forma econoacutemica para formar parte de las nuevas instalaciones de
produccioacuten a medida que se desarrollan campos sateacutelites A luz de estos factores la
tecnologiacutea Vx se convierte en una necesidad praacutectica en numerosos desarrollos marinos
y es esencialmente una tecnologiacutea que apoya algunos proyectos de aguas profundas
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos
Shell instaloacute el sistema PhaseWatcher en el Complejo Auger del Golfo de Meacutexico para
superar los cuellos de botella producidos en la separacioacuten de prueba y las dificultades
planteadas por la asignacioacuten de la produccioacuten como resultado del crecimiento de la
misma Numerosos campos submarinos existentes en el aacuterea se han vinculado al
Complejo Auger para el procesamiento de la produccioacuten
El Campo Auger produce desde una plata-forma de cables tensados (TLP por sus siglas
en ingleacutes) que comenzoacute a operar en el antildeo 1994 con capacidad para procesar 7950 m3d
[50000 BD] de aceite y 396 millones de m3d [140 MMpcD] de gas de pozos de
acceso vertical directo (DVA por sus siglas en ingleacutes) Al avanzar las actividades de
desarrollo la produccioacuten superoacute las expectativas Las instalaciones TLP del Campo
Auger se mejoraron y ampliaron Ademaacutes el desarrollo de diversos campos submarinos
adyacentes condujo a una serie de empalmes en la plataforma del Campo Auger en
2000 2001 y 2004 Esto convirtioacute a las instalaciones de ese campo en un distribuidor de
procesamiento y exportacioacuten de la produccioacuten que hoy manipula la produccioacuten de seis
Figura 84
Estrategias de desarrollo de campos submarinos Los voluacutemenes de produccioacuten superiores a los previstos obtenidos en la plataforma del Campo Auger de Shell en el Golfo de Meacutexico condujeron a varias expansiones de la instalacioacuten seguidas de una serie de empalmes desde los campos submarinos cercanos que demandaban instalaciones adicionales Esto convirtioacute al Campo Auger en un distribuidor de procesamiento y exportacioacuten de gran volumen Los medidores de flujo multifaacutesico ayudaron a eliminar los costosos cuellos de botella en el distribuidor del Campo Auger permitiendo a Shell satisfacer en forma econoacutemica las complejas necesidades de medicioacuten y distribucioacuten de la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
110
campos diferentes
A traveacutes de diversos empalmes y expansiones la capacidad de procesamiento llegoacute a ser
maacutes del doble que la existente previamente y la red de instalaciones se volvioacute maacutes
compleja Debido a la capacidad limitada del separador de prueba y la complejidad de
las necesidades de medicioacuten y de asignacioacuten de la produccioacuten la ejecucioacuten de pruebas
de pozos comenzoacute a demandar aplazamiento de la produccioacuten y tiempo inactivo en
ciertos pozos Esto incrementoacute auacuten maacutes la susceptibilidad a un cierre del sistema Ante
la dificultad de conseguir espacio en la plataforma la capacidad de separacioacuten resultaba
a la vez compleja y costosa
Mediante la instalacioacuten de cuatro medidores de flujo multifaacutesico Shell redujo tanto las
interrupciones del flujo de produccioacuten como la necesidad de desviar y diferir la
produccioacuten debido a la ejecucioacuten de las pruebas de pozos La utilizacioacuten de la
tecnologiacutea Vx en un ambiente de produccioacuten continua aportoacute un concepto maacutes simple
para los nuevos pozos de produccioacuten submarina Shell instaloacute seis dispositivos de
medicioacuten PhaseWatcher adicionales en los empalmes de las liacuteneas de flujo de
produccioacuten entrante y en el colector de produccioacuten DVA Esto permite el monitoreo
continuo de las tasas de flujo en las liacuteneas submarinas sin necesidad de disponer de
separadores individuales
El empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico en el Complejo Auger
condujo a la aprobacioacuten por parte del MMS de esta tecnologiacutea combinada con el
anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL para aplicaciones de medicioacuten y asignacioacuten
de la produccioacuten La tecnologiacutea de medicioacuten permitioacute resolver problemas importantes
en la plataforma Auger y proporcionoacute una alternativa econoacutemica para la medicioacuten de la
produccioacuten futura en esta instalacioacuten
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra
En Aacutefrica del Norte las instalaciones de superficie correspondientes a cinco campos
petroleros sateacutelites se encuentran ubicadas en emplazamientos de perforacioacuten en tierra
esparcidos por toda el aacuterea de desarrollo La produccioacuten se distribuye entre varios socios
de acuerdo con los porcentajes de participacioacuten y regaliacuteas de cada compantildeiacutea
La planeacioacuten de desarrollos futuros trajo consigo dificultades de diversa iacutendole para el
operador debido a las crecientes complicaciones asociadas con la integracioacuten de nuevos
pozos en el sistema de separacioacuten de prueba existente y los elevados costos
involucrados en la expansioacuten de ese sistema La operacioacuten del separador de prueba
perioacutedicamente causaba peacuterdidas de presioacuten significativas en la red colectora de
superficie lo que exigiacutea el empleo de compresores de campo para compensar estas
peacuterdidas Ocasionalmente era necesario quemar el gas en antorcha para controlar los
incrementos de presioacuten resultantes
Los operadores instalaron una serie de 12 sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico
PhaseWatcher incluyendo medidores de 52 y 88mm de diaacutemetro en todo el campo
Siete medidores fueron asignados a la distribucioacuten fiscal de la produccioacuten y cinco a la
ejecucioacuten de pruebas de pozos con fines de manejo de yacimientos Las
especificaciones clave de los nuevos medidores incluyeron el almacenamiento interno
de los datos el enlace directo con una computadora de servicio y la compatibilidad con
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
111
los sistemas de supervisioacuten control y adquisicioacuten de datos (SCADA por sus siglas en
ingleacutes) existentes El operador implementoacute el moacutedulo Identificador de Fluido Vx ID con
un conjunto de datos de propiedades de fluidos especiacuteficos del campo cargados en los
paraacutemetros de configuracioacuten del medidor El despliegue de los medidores Vx simplificoacute
considerablemente los planes de desarrollo del campo
Los primeros cuatro sistemas PhaseWatcher fueron entregados y puestos en servicio en
octubre de 2004 El proceso de aceptacioacuten del sitio incorporoacute varias pruebas de campo
para evaluar el desempentildeo de los medidores Hasta la fecha los sistemas Vx han
demostrado poseer alta precisioacuten y respetabilidad de las mediciones Mediante la
utilizacioacuten de estos medidores el operador evita el bombeo de la produccioacuten y su
quema en antorcha La entrega y la puesta en servicio de los sistemas de medidores de
flujo multifaacutesico Vx estuvieron previstas para fines de 2004 y principios de 2005
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros
En otra localizacioacuten de Aacutefrica del Norte varios socios poseen participaciones
econoacutemicas en tres campos sateacutelites que estaacuten siendo desarrollados y empalmados a
una instalacioacuten de produccioacuten centralizada La instalacioacuten de los sistemas de monitoreo
de la produccioacuten de pozos multifaacutesicos de 52 mm PhaseWatcher se tradujo en un
importante ahorro de costos gracias a la eliminacioacuten de estaciones de medicioacuten y
separacioacuten remotas
Figura 85
Instalacioacuten miacutenima de un medidor de flujo multifaacutesico El sistema de monitoreo de la produccioacuten de 52 mm PhaseWatcher fue instalado en un campo de Aacutefrica del Norte a fin de modernizar la infraestructura de superficie para medir y distribuir la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
112
A fin de abordar la creciente necesidad de mejorar la medicioacuten de flujo multifaacutesico para
la distribucioacuten de la produccioacuten y asignacioacuten fiscal para la optimizacioacuten de los campos
la compantildeiacutea operadora puso en servicio el primer sistema de medicioacuten PhaseWatcher en
agosto de 2003 Este medidor inicialmente distribuyoacute la produccioacuten entre los socios del
Pozo 1 durante el desarrollo del primer campo Seis meses despueacutes el operador puso en
operacioacuten el Pozo 2 a traveacutes del mismo medidor Los dos pozos se encuentran a una
distancia de aproximadamente 12 km [75 millas] de la estacioacuten colectora principal
El sistema de monitoreo PhaseWatcher permitioacute un ahorro estimado de US$ 10
millones a traveacutes de la eliminacioacuten de una estacioacuten de campo intermedia Numerosas
pruebas de campo compararon el desempentildeo de los medidores en funcioacuten de las
mediciones convencionales obtenidas con tres separadores de prueba de terceros y
tanques medidores asociados Los resultados indicaron una diferencia maacutexima de menos
del 17 con regiacutemenes de produccioacuten de petroacuteleo diaria que oscilaban entre 715 y 954
m3d [4500 y 6000 BD]
Sobre la base de este registro en enero de 2004 se instaloacute un segundo dispositivo
PhaseWatcher ideacutentico para medir dos pozos del segundo campo El desempentildeo fue
comparable con el del sistema inicial En noviembre de 2004 se puso en servicio un
tercer medidor de flujo PhaseWatcher de 52 mm para monitorear la produccioacuten del
tercer campo Los datos de este sistema de medicioacuten facilitan la operacioacuten de un pozo
provisto de terminacioacuten inteligente que tiene incorporadas cuatro vaacutelvulas de control de
flujo de fondo de pozo Estaacute previsto que el segundo pozo de este campo sea puesto en
operacioacuten en el antildeo 2005 y que produzca a traveacutes del mismo medidor
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles
Los medidores de flujo multifaacutesico han transformado la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo
permanente y ademaacutes estaacuten generando nuevas oportunidades en lo que respecta a
pruebas de pozos moacuteviles y perioacutedicas El sistema moacutevil PhaseTester adquiere los
mismos datos dinaacutemicos de alta calidad que el sistema PhaseWatcher permanente Se
pueden obtener mediciones con relativa frecuencia lo que constituye una solucioacuten ideal
en las localizaciones que previamente no se obteniacutean datos de flujo multifaacutesico o soacutelo
en forma esporaacutedica
Por primera vez no existe ninguacuten obstaacuteculo logiacutestico o teacutecnico decisivo para la
realizacioacuten de pruebas en cualquier pozo de produccioacuten que un operador necesite
evaluar Los pozos de produccioacuten pueden ser sometidos a pruebas en cualquier
momento si bien la etapa de limpieza posterior a la perforacioacuten constituye una
oportunidad ventajosa para realizar pruebas moacuteviles De este modo las pruebas se
integran en el paquete maacutes grande de servicios al pozo para establecer una produccioacuten
optimiza desde el inicio
Ademaacutes mediante la combinacioacuten de una dotacioacuten completa de mediciones derivadas de
los registros de produccioacuten de fondo de pozo con mediciones en superficie con medidor
de flujo multifaacutesico es posible obtener por primera vez un diagnoacutestico completo del
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
113
pozo El medidor de flujo PhaseTester moacutevil desempentildea un rol esencial en lo que
respecta al diagnoacutestico de la fuente de intrusioacuten del agua en pozos de produccioacuten mixta
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite
Total utilizoacute el sistema PhaseTester para efectuar pruebas de limpieza en pozos de
desarrollo submarino del Campo Girasol en Angola El sistema Vx obtuvo una
cobertura completa de los datos de flujo indicando mayor precisioacuten que la cobertura
lograda con separador convencional Los datos que se obtienen mediante tecnologiacutea de
medicioacuten de flujo multifaacutesico resultaron esenciales para ayudar al operador a poner en
operacioacuten estos pozos en forma econoacutemica y a los niveles de produccioacuten planificados
Figura 86
Equipo de medicioacuten en plataforma
Pruebas de pozos moacuteviles Total conectoacute el sistema PhaseTester a un estrangulador submarino y a una vaacutelvula de derivacioacuten durante la fase de limpieza despueacutes de la perforacioacuten y la terminacioacuten de pozos de desarrollo en aguas profundas en el aacuterea marina de Angola Aacutefrica Occidental (extremo superior) El iacutendice de productividad (IP) obtenido de las mediciones de flujo multifaacutesico en ocho pozos fue validado por los caacutelculos del IP efectuados subsiguientemente durante la etapa de produccioacuten (extremo inferior)
Figura 87
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
114
Este enfoque permitioacute asegurar que los pozos produciraacuten en forma sostenida conforme
a lo proyectado mejoroacute la eficiencia operacional la seguridad y la proteccioacuten del medio
ambiente en las operaciones de pruebas de pozos y suprimioacute la necesidad de un
separador de prueba convencional Ademaacutes los datos de flujo multifaacutesico establecen una
base para la toma decisiones relacionadas con el manejo de campos y yacimientos
petroleros
Todos los pozos deben alcanzar niveles de produccioacuten oacuteptimos al ser puestos en
operacioacuten a fin de garantizar que la meseta proyectada para la produccioacuten de campo se
alcance con el nuacutemero de pozos planificados Ademaacutes las consideraciones de
aseguramiento del flujo imponen procedimientos de puesta planeados para estos pozos
En cada pozo se requeriacutea alcanzar un nivel de produccioacuten de aceite inmediato de 1590 a
2385 m3d [10000 a 15000 BD] para crear un flujo estabilizado libre de tapones en
las liacuteneas de flujo submarinas Al mismo tiempo es necesario mantener la integridad del
control de produccioacuten de la arena a traveacutes de una planeacioacuten graduada que no es posible
con el sistema flotante de produccioacuten almacenamiento y descarga (FPSO por sus siglas
en ingleacutes) debido a las restricciones del equipo y a los problemas de estabilidad de las
liacuteneas de flujo
Para llevar a cabo estos procedimientos y su aplicacioacuten sin poner en riesgo el pozo es
preciso operar desde el equipo de perforacioacuten Esto implicoacute liacutemites estrictos sobre el
tiempo del equipo de perforacioacuten para controlar su gasto asiacute como tambieacuten la
identificacioacuten raacutepida de cualquier intervencioacuten adicional del equipo de perforacioacuten
Despueacutes de someter a pruebas exhaustivas los dos primeros pozos los pozos
subsiguientes se les asignoacute un tiempo de limpieza miacutenimo y la evaluacioacuten de
desempentildeo se tuvo que realizarse durante la fase de limpieza
El sistema PhaseTester moacutevil proporcionoacute las mediciones de flujo continuos durante la
limpieza del pozo que eran imposibles obtener con mediciones convencionales Los
datos de flujo dinaacutemico permitieron al operador optimizar el periacuteodo de limpieza y
evitar tiempo del equipo de perforacioacuten innecesario Los datos de flujo multifaacutesico
confirmaron el punto preciso de los fluidos y detritos que eran removidos y la
produccioacuten libre de complicaciones fluiacutea desde cada pozo
Los datos del medidor de flujo multifaacutesico constituyen la base para la interpretacioacuten en
las pruebas de incremento de presioacuten que no ha sido posible con datos del separador de
prueba Esta interpretacioacuten condujo al anaacutelisis clave del desempentildeo de los pozos y la
operacioacuten de terminacioacuten La medicioacuten de la permeabilidad y dantildeo mecaacutenico obtenida
de estos datos de presioacuten transitorias confirmaron la seleccioacuten de los disentildeos de
terminacioacuten con el control de la produccioacuten de arena en varios pozos y facilita la
eleccioacuten del procedimiento en bajar las herramientas
Los datos resultan valiosos en la evaluacioacuten de formaciones y el modelado dinaacutemico de
yacimientos lo que a su vez reforzoacute la confiabilidad en las predicciones del
comportamiento de los pozos En un caso la utilizacioacuten de mediciones dinaacutemicas de
flujo multifaacutesico para rastrear el iacutendice de productividad transitorio estimado (IP) de un
pozo horizontal se tradujo en una decisioacuten oportuna para suspender y reingresar en el
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
115
pozo que de lo contrario respondioacute en forma deficiente a la limpieza Despueacutes de la
intervencioacuten el IP mejoroacute sustancialmente logrando satisfacer las expectativas y los
registros de produccioacuten confirmaron que la seccioacuten horizontal estaba produciendo
La cobertura completa de los regiacutemenes de limpieza constituyoacute un aporte importante
para las pruebas de interferencia realizadas antes de la primera produccioacuten de aceite en
las aacutereas clave del campo petrolero El monitoreo de la produccioacuten proveniente de un
pozo durante la limpieza del pozo vecino proporcionoacute datos de gran utilidad de la
presioacuten y transmisividad del fluido a traveacutes de formaciones y fallas geoloacutegicas
Estos datos llevaron a Total a revisar el esquema de perforacioacuten y eliminar uno de los
pozos de desarrollo propuestos Los datos obtenidos con el medidor de flujo multifaacutesico
y los medidores de fondo de pozo aceleraron el proceso de toma de decisiones lo que
condujo a una operacioacuten con tuberiacutea flexible y liacutenea de acero en otro pozo en el que se
abrioacute una vaacutelvula de terminacioacuten parcialmente cerrada permitiendo que el pozo fluyera
normalmente El sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico mejoroacute la seguridad del
personal a traveacutes de la eliminacioacuten del separador de prueba con vaacutelvulas de seguridad y
liacuteneas de alivio de presioacuten Ademaacutes la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo multifaacutesico
redujo los periacuteodos de flujo de limpieza y la quema de hidrocarburos lo que contribuyoacute
a proteger el medio ambiente
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
116
8 Conclusiones
A medida que se difunde la aplicacioacuten de estos sistemas de medicioacuten de flujo multifase
reemplazaraacuten a los sistemas convencionales en diversas aplicaciones de prueba de pozos
y eliminan la necesidad de disponer de instalaciones costosas en el caso de los
separadores convencionales que ocupan mucho espacio en ciertos emplazamientos de
produccioacuten La demanda futura de separadores de prueba convencionales responder
cada vez maacutes a los requisitos de muestreo de fluidos No obstante parte del muestreo
para el anaacutelisis de relacioacuten presioacuten-volumen-temperatura (PVT por sus siglas en
ingleacutes) se lleva a cabo con medidores de flujo multifaacutesico asiacute como la determinacioacuten
del flujo multifaacutesico y su velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en pozos con todo tipo de
formas y geometriacuteas y optimizar las aportaciones de fluidos de los yacimientos
Es probable que las innovaciones tecnoloacutegicas hagan que los medidores de flujo
multifaacutesico incursionen en ambientes de presioacuten y temperatura maacutes elevada Esto
expandiraacute significativamente las aplicaciones submarinas generando al mismo tiempo
aplicaciones adicionales en tierra firme en los proyectos de recuperacioacuten teacutermica de
aceite pesado y en los mercados de gas natural
Otra posibilidad de crecimiento en el futuro son los sistemas de medicioacuten de flujo
multifaacutesico inteligentes que ademaacutes de proveer informacioacuten sobre tasas de flujo
diagnostican el estado del medidor y la calidad de la medicioacuten En resumen la demanda
creciente y el conocimiento maacutes profundo de las aplicaciones potenciales de los
medidores de flujo multifaacutesico incentivan virtualmente la implementacioacuten de
innovaciones y mejoras continuas competitivas para satisfacer los nuevos desafiacuteos
Tambieacuten se ha logrado descubrir en localizaciones maacutes profundas y pozos con mayores
desviaciones alcanzaron distancias mayores
El liacutemite de carga en las embarcaciones utilizadas actualmente para perforar en aguas
profundas tiacutepicamente restringe la profundidad de perforacioacuten a 10670 m [35000 pies]
Al instalarse nuevos equipos en las embarcaciones de perforacioacuten para extender este
liacutemite los operadores esperan una expansioacuten similar en la capacidad de adquisicioacuten de
registros
Incluso hoy en diacutea los operadores demandan cables de acero que operen a 232degC
[450degF] y 35000 lpc [240 MPa] Los proveedores de servicio tienen que desarrollar
nuevos cables que operen bajo estas condiciones ademaacutes de los sistemas de superficie
La energiacutea al equipo de fondo es otra aacuterea que experimenta desarrollos Los nuevos
cables deben tener conductores de energiacutea maacutes grandes que suministren maacutes potencia en
el fondo del pozo Estos cables acoplados con sartas de herramientas con mayor
energiacutea Ademaacutes ofrecen mayor potencia para que los sistemas de tractores operen con
cargas maacutes grandes a mayor velocidad
Los tractores que se usan lo hacen con precaucioacuten en agujero descubierto Hasta un
tractor de sujecioacuten alterna como la unidad MaxTRAC necesita un agujero relativamente
limpio para operar con eacutexito Eacuteste es un desafiacuteo en el futuro Los operadores requieren
tractores para agujero descubierto que operen en formaciones blandas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
117
Atraacutes quedaron los diacuteas en los que con toda naturalidad se daba por supuesto que un
sistema de operacioacuten de herramientas simple y econoacutemico podiacutea adaptarse a cualquier
trabajo al menos en las aacutereas de frontera de pozos profundos y desviados Las
compantildeiacuteas de servicio ahora trabajan rutinariamente en conjunto para asegurarse en
seleccionar el vehiacuteculo adecuado para la operacioacuten Con el acceso a herramientas
probadas y de diagnostico como las herramientas de Schlumberger
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
118
9 Recomendaciones
Por tanto es mi recomendacioacuten como egresado del Instituto Politeacutecnico Nacional el
aconsejar a los estudiantes y docentes de la facultad de Ciencias de la Tierra unidad
Ticomaacuten y en general a los que cursan las carreras de ingeniero Petrolero y Geofiacutesico el
que puedan desarrollar trabajos sobre estas aacutereas de la industria petrolera para
incrementar el nivel educativo y de los futuros egresados mexicanos
Asiacute como promocionar la formacioacuten de cursos y de conferencias que divulguen y hagan
maacutes interactiva la adquisicioacuten de la informacioacuten para los estudiantes para lograr con ello
que los joacutevenes tengan una amplia panoraacutemica de lo que es la industria petrolera
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
119
10 Anexos
101 Foacutermulas
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del agua
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
La fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se infiere a partir de la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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102 Escritura
DST Pruebas efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten
RGA Relacioacuten Gas-Aceite
OBM Lodo Base Aceite
WBM Lodo Base Agua
LFA Analizador de fluidos
PVT Presioacuten-Volumen-Temperatura anaacutelisis PVT
HPHT High Pressure High Temperature alta presioacuten y temperatura
DFA Anaacutelisis de Fluidos en el Fondo del pozo
Holdup Fraccioacuten Volumeacutetrica del agua
PLA Asesor de registros de produccioacuten
BD Barriles por diacutea
TDV Profundidad Vertical Verdadera
RSTPro Herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimiento
EampP Referido a Exploracioacuten y Produccioacuten
MDT Probador Modular de la Dinaacutemica de la Formacioacuten
DI Diaacutemetro interno
OD Diaacutemetro externo
KeV Kilo electroacuten Volt
MpcD Millones de pies cuacutebicos por diacutea
FPSO Floating Production Storage and Offloading
TLP Plataforma de Piernas Tensionadas
IP Iacutendice de Productividad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
121
11 Bibliografiacutea
Fujisawa G Betancourt S Mullins OC Torgersen T OrsquoKeefe M Terabayashi T Dong C y Eriksen KO ―Large
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Mullins OC y Schroer J ―Real-Time Determination of Filtrate Contamination During Openhole Wireline
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presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual
de la SPE Dallas 1 al 4 de octubre de 2000
Dong C Mullins OC Hegeman PS Teague R Kurkjian A y
Elshahawi H ―In-Situ Contamination Monitoring and RGP
Measurement of Formation Fluid Samples artiacuteculo SPE
77899 presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten del
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Melbourne Australia 8 al 10 de octubre de 2002
ANSYS es una marca registrada de SAS IP Inc una subsidiaria enteramente
propia de ANSYS Inc
Bamforth S Besson C Stephenson K Whittaker C Brown G Catala G Rouault G Theacuteron B Conort G Lenn C y
Roscoe B ―Revitalizing Production Logging Oilfield
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Quin E Catala G Silipigno L Hemingway J Horkowitz J
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Theacuteron B Vu-Hoang D Rezgui F Catala G McKeon D y
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
122
Silipigno L ―Improved Determination of Gas Holdup Using
Optical Fiber Sensors Transcripciones del 41 Simposio
Anual sobre Registros de la SPWLA Dallas 4 al 7 de junio de 2000 artiacuteculo GG
Letton W Svaeren J y Conort G ―Topside and Subsea
Experience with the Multiphase Flow Meter artiacuteculo de la SPE 38783
presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten
Teacutecnica Anual de la SPE San Antonio Texas 5 al 8 de octubre de 1997
Mehdizadeh P ―Qualifying Wet Gas and Multiphase Metering for Deep Water Well Allocations presentado en la Conferencia y
Exhibicioacuten Internacional de Tecnologiacutea Marina Profunda Nueva Orleaacutens 30
de noviembre al 2 de diciembre de 2004
Hasebe B Hall A Smith B Brady J y Mehdizadeh P
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North Slope Alaska artiacuteculo de la SPE 90037 presentado en la
Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual de la SPE Houston 26 al 29 de
septiembre de 2004
Al-Asimi M Butler G Brown G Hartog A Clancy T Cosad C Fitzgerald J Navarro J Gabb A Ingham J Kimminau
S Smith J y Stephenson K ―Avances en material de vigilancia de pozos y
yacimientos Oilfield Review 14 no 4 (Primavera de 2003) 14-37
- PRIMERA PARTE DE TESIS CON ULTIMA REVISION (BUENA)
- TESIS ORDENADA CON ULTIMA REVISION (BUENA)
-
SECRETARiacuteA DE EDUCACiOacuteN PtJBLlCA
INSTIllJTO POLITEacuteCNICO NACiONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA UNIDAD TICOMAN
2009 Antildeo iexclfe la Reforma Liberar
Meacutexico D F a 19 de octubre 2009
No de Oficio E 1 YT3822()()9
Asv-no SE COMUNICA TEMA DE TESIS PROfESIONIl
C MARIO CASTELLANOS PASANTE CARRERA DE INGENIERIacuteA PETROLERA PRESENTE
A continuacioacuten comunico a en su profesional indicaacutendole que tiene
INNOVACIONES DE LA G DE
CONTEacute~~DO RESUMEN ABSTR~CT INDlCE
L INTROQl1CCIOacuteN JI OBJETIVO fJENEl(f lit OB~TlyO IV ANAU$SDE v COMPRESlOacuteN DE
HORIZONfALES VI ~f~~~~Msr~t~gtf~~~~fJt~iexcl~r1~~tifVIL vm SEPARADl)reDE~DrolONES ID
cONcdlr5IOiexcliexcl~SjF RECOME
en C EDUAR60 SUBDIRECTOR
El)Fmdv
Joseacute TcOiexclnaacutefl Gustavo A Madero Meacutexico DE CP 07340 eleacuteona 00 Ext 56001 wwipnmx
I
INSTITUTO POLlTECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y IRQUITECTURA UNIDAD TICOMAN
M en C EDUARDO FLORES ACADEacuteMICO
PRESENTE
Por este conducto hacemos constar que el Tema de Individual presentaduuml por el pasante de la CEacuteSAR CASTELLANOS VELAZCO consideraacutendolo ampliamente desarronado~ sentildealar fecha para realizar el
INO
SECRETARiacuteA EDUCACiOacuteN PUacute8L1
~2uumlDB Antildeo htiqacional 1e la AsUacuteooomls 75Aniversario de la E$ciexcliexcleacutea Iaciocai tle Ciacuteenck
SO Aniiexcleiexclsariacuteode XEJPN Teteiexcllsijn ID iexclniversaiexcl de la lkiacuteiacutedad Profescnaf Adcfo Loacutepez Mleos
Meacutexico D a 26 de octubre de 2009
Profesional por la opcioacuten Tesis Petrolera C MARiO
por los suscritos a su cargo
GRESS BAUTISTA
No 600 Col San Joseacute Tlcomaacuteiexcliexcl Gustavo A Madero Meacutexico DF el 07MO Teleacutefono 6000 Ext 53001 w~wiplLmx
Instituto Politeacutecnico Nacional
Facultad de Ciencias de la Tierra
Ingenieriacutea Petrolera
Tesis para licenciatura
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger
para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
Tesis presentada por
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Dirigida por
Alberto Enrique Morfiacuten Faure
Abstract
The development of the present work constitutes the compilation of three systems of
measurement of multiphasic flow in different zones in an oil well first it talks about a
system that obtains fluid samples of identifying the properties of the fluids of the
deposit where it is possible to consider reserves from the collected data and castings
later mind in a software to model a numerical simulator of deposits Where the key for
the obtaining of samples with low pollution levels is the guide of flow obtained with
the test tube of multiple admissions This innovating design has been implemented in
the tool of sampling operated with cable Quicksilver Probe And it has had great
acceptance by the purity of the samples obtained in field
Another zone where it is necessary to count on a precise measurement of fluids
multiphasic is in the hole where the deviation of the well causes that the fluids adopt
different types from flow regime and that varies much with the inclination of the well
is possible to determine the zones of entrance of each phase and the speed to which
five miniwindlasses and optical soundings travel through the pipe by the cross-
sectional section of the diameter by means of and that determine the volumetric
fraction of each one of the present phases in the flow as well as to determine its flow
rate and the separation between phases All this thanks to a design that diminishes the
disturbances in the flow to be able to collect more precise and representative data of
the flow through well
A new measurer of flow in surface has radically changed the form in which an
originating complex producing well flow is detected This technology allows to
measure with exactitude the produced fast variations in the three-phase fluids
including the flow presence stable cork foam and emulsions that previously were
difficult to quantify Being possible to assign the production without the conventional
separation of phases and to surpass the restrictions of processing or necks of bottle
that take place in the facilities in surface
The objective of this work is the one to analyze the recent advances in the matter of
multiphasic measurements and to examine the application of this technology in
different parts from the world being had the capacity to measure the multiphasic flow
in real time and increasing to the operational efficiency with the consequent saving of
time and money
Resumen
El desarrollo del presente trabajo constituye la recopilacioacuten de tres sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico en diferentes zonas en un pozo petrolero el primero se
refiere a un sistema que obtiene muestras de fluidos para identificar las propiedades de
los fluidos del yacimiento donde es posible estimar reservas a partir de los datos
obtenidos y vaciados posterior mente en un software para modelar un simulador
numeacuterico de yacimientos Donde la clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de
contaminacioacuten bajos es la guiacutea de flujo logrado con la probeta de admisiones
muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido implementado en la herramienta de muestreo
operada con cable Quicksilver Probe Y ha tenido gran aceptacioacuten por la pureza de las
muestras obtenidas en campo
Otra zona donde es necesario contar con una medicioacuten precisa de fluidos multifaacutesico
es en el agujero donde la desviacioacuten del pozo hace que los fluidos adopten diferentes
tipos de reacutegimen de flujo y que varia mucho con la inclinacioacuten del pozo es posible
determinar las zonas de entrada de cada fase y la velocidad a la que viajan a traveacutes de
la tuberiacutea por la seccioacuten transversal del diaacutemetro por medio de cinco minimolinetes y
sondas oacutepticas y eleacutectricas que determinan la fraccioacuten volumeacutetrica de cada una de las
fases presentes en el flujo asiacute como determinar su tasa de flujo y la separacioacuten entre
fases Todo esto gracias a un disentildeo que minimiza las perturbaciones en el flujo para
poder obtener datos maacutes precisos y representativos del flujo a traveacutes del pozo
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que se
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta tecnologiacutea permite
medir con exactitud las variaciones raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos
incluyendo la presencia de flujo tapoacuten espumas y emulsiones estables que
previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar Siendo posible asignar la produccioacuten
sin la separacioacuten convencional de fases y superar las restricciones de procesamiento o
cuellos de botella que tienen lugar en las instalaciones en superficie
El objetivo de este trabajo es el de analizar los avances recientes en materia de
mediciones multifaacutesicas y examinar la aplicacioacuten de esta tecnologiacutea en distintas partes
del mundo teniendo la capacidad de medir el flujo multifaacutesico en tiempo real y
aumentando la eficiencia operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Dedicatoria
A mis padres con tanto carintildeo por darme el don de la vida y a mis
hermanos por siempre apoyarme
A Dios Padre del Cielo con amor
Agradecimientos
Este trabajo pudo ser desarrollado gracias al apoyo de dos personas tan especiales que
sin su ayuda y sin sus grandes logros y esfuerzos no tendriacutea la oportunidad de seguir
adelante
A estas personas tan especiales que me dieron el don de la vida les amo y les quiero
con todo mi carintildeo aunque a veces no parezca Siempre los tengo en mi corazoacuten
Esas personas son mis padres Rosy y Mario a quienes siempre estareacute agradecido y
orgulloso de ser hijo
Tambieacuten agradezco a mis hermanos Oscar e Isaac por su comprensioacuten y por
aguantarme todos estos antildeos
Agradezco a mis profesores del IPN Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez
Mora Gabriel Ramiacuterez Daacutemaso Elda Ordaz Ayala Moiseacutes Saacutenchez Velaacutesquez Y a
mi tutor el ingeniero Enrique Alberto Morfiacuten Faure mi tutor de tesis a todos gracias
por aguantar mi hiperactividad en el politeacutecnico y por guardar un espacio para
nosotros como alumnos
Nuevamente a mis tutores Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez Mora y
Alberto Morfiacuten Faure por apoyarme en los momentos cuando necesite de alguien o de
apoyo econoacutemico
Agradezco a la sentildeora Martha H de Gallardo y a sus hijos que con el apoyo y los
consejos han sido de gran ayuda para miacute como estudiante
Y lo maacutes importante gracias a Dios por permitirme estar con vida y seguir siempre
adelante
Iacutendice
paacuteg
1 Introduccioacuten 1
2 Objetivo general 2
3 Objetivo especiacutefico 2
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo 3 41 Maacutes raacutepido y limpio 7
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico 14
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura 18
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST 23
45 Muestreo de aceite viscoso 25
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros 27
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo 31
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM 33
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas
Desviadas-horizontales 41
51 Tecnologiacuteas avanzadas 45
52 Perfil de flujo en tiempo real 48
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten 49
54 Retos en pozos desviados y horizontales 50
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo 58
6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en fondo
del pozo 60
61 Coacutemo llegar al lugar 61
62 Sistema de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo 69
63 Desafiando las profundidades 75
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores 78
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten 80
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y 84
7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico 90
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos 91
72 Mediciones multifaacutesicas 93
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo 96
74 Oportunidades de medicioacuten permanente 99
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial 105
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten 107
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos 109
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra 110
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros 111
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles 112
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite 113
8 Conclusiones 116
9 Recomendaciones 117
10 Anexos 118
101 Foacutermulas 119
102 Escritura 120
11 Bibliografiacutea 121
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
1
1 Introduccioacuten
Es importante para un proyecto saber cuales son los factores sustanciales que son de
gran importancia para dicho evento en un pozo petrolero por ejemplo tendriamos que
responder a la pregunta iquestqueacute estamos produciendo partiendo de esta pregunta
llegamos a la conclusioacuten que es importante para esta industria saber que es lo que en
realidad estamos obteniendo del subsuelo ya que a partir de la contestacioacuten a esta
interrogante podemos escoger entre tantos tipos de instalaciones tuberiacuteas materiales y
hasta la configuracioacuten de los campos petroleros
Cabe mencionar que asiacute como en la medicina haciendo la analogiacutea donde un medico
tiene tratamiento para cada cuadro y en su implementacioacuten variara dependiendo de cada
paciente y tomando en cuenta factores como sexo edad talla e inclusive la etnia Asiacute un
pozo petrolero dependiendo de sus caracteriacutesticas y litologiacutea y la geometriacutea del pozo
tendraacute un disentildeo para cada caso
Partiendo de la analogiacutea anterior queremos dar a entender que cada pozo es diferente y
que es de suma importancia saber lo que se esta produciendo para poder los materiales y
el equipo preciso para esa situacioacuten en particular El tipo de fluido que entra a las liacuteneas
en ocasiones lleva compuestos corrosivos como azufre o abrasivos como la arena
tambieacuten es necesario saber la cantidad de arena que se produce y cuales son los
intervalos productores asiacute como la cantidad de agua y de aceite y gas producidos la
composicioacuten de los aceites y las caracteriacutesticas de la formacioacuten y el agua congeacutenita
Todos estos son factores importantes para poder saber la naturaleza del aceite y gas que
se produce y poder determinar la capacidad de los yacimientos e inferir con mayor
precisioacuten su productividad
El campo de los registros geofiacutesicos es un aacuterea de la industria petrolera donde se hace
necesario tener conocimientos de diversos campos de las ciencias de la tierra como la
geologiacutea la petrofiacutesica y la ingenieriacutea petrolera Y se necesitan de conocimientos de
acuacutestica electricidad e inclusive de mecaacutenica de fluidos como lo es en el caso de los
registros de produccioacuten Y estos uacuteltimos son los que me motivaron a desarrollar el
presente trabajo ya que en la escuela contamos con relativamente poca informacioacuten
acerca de los registros de produccioacuten y se presento la oportunidad de realizar un trabajo
sobre nuevos sistemas de medicioacuten de flujo recientemente introducidos en el mercado y
poder poner este trabajo al alcance de la comunidad estudiantil y docente
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
2
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten del flujo multifaacutesico
2 Objetivo general
El objetivo central de este trabajo es el de mostrar los principios de operacioacuten y las
funciones que desarrollan estos sistemas para hacer que los consultantes analicen la
factibilidad de su implementacioacuten en los campos maduros y de reciente desarrollo en
Meacutexico
3 Objetivo especiacutefico
Demostrar como estos sistemas que dicha compantildeiacutea ha desarrollado determinan el flujo
multifaacutesico a nivel yacimiento en pozos petroleros desviados y horizontales asiacute como
en la superficie describiendo asiacute distintos ambientes en lo que estos sistemas pueden
desenvolverse Y como consecuencia implementar medidas para lograr una mayor
produccioacuten y tomar en cuenta los tipos de materiales y configuracioacuten de las
instalaciones petroleras para un mejor desempentildeo
Asiacute como tambieacuten lograr una mayor certidumbre en cuanto a las inversiones realizadas
para casos donde estas puedan ser motivo de controversia de desarrollo o abandono de
proyectos como en el caso de los campos maduros esto se puede traducir en un mayor
retorno de inversiones
Ademaacutes de proporcionar informacioacuten a estudiantes y docentes sobre las nuevas
tecnologiacuteas en cuanto a medicioacuten y cuantificacioacuten del flujo multifaacutesico en las diversas
etapas de exploracioacuten y produccioacuten de un campo petrolero
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
3
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo
Un nuevo dispositivo de muestreo guiado permite la obtencioacuten de muestras
de fluidos de fondo de pozo de pureza inigualable y en una fraccioacuten de
tiempo requerido por la tecnologiacutea de muestreo convencional Ademaacutes el
meacutetodo resulta superior para la medicioacuten de las propiedades de los fluidos
de formacioacuten en el fondo del pozo
Para entender las propiedades de los fluidos de yacimientos es necesario realizar
muestras de fluidos El anaacutelisis de las muestras ayuda a identificar el tipo de fluido
estimar las reservas evaluar el valor de los hidrocarburos y determinar las propiedades
de los fluidos para optimizar asiacute la produccioacuten Utilizando los resultados del anaacutelisis de
los fluidos las compantildeiacuteas petroleras deciden coacutemo terminar un pozo desarrollar un
campo disentildear instalaciones de superficie conectar campos sateacutelites y mezclar la
produccioacuten entre pozos
El anaacutelisis de los fluidos tambieacuten es importante para comprender las propiedades del
agua de formacioacuten las cuales pueden tener un impacto econoacutemico significativo en
cualquier proyecto A menudo la meta maacutes criacutetica es la identificacioacuten de las
propiedades corrosivas del agua con el objetivo de seleccionar los materiales de
terminacioacuten de pozos y evaluar el potencial de acumulacioacuten de incrustaciones para
evitar problemas de aseguramiento del flujo Ademaacutes los analistas de registros
necesitan cuantificar la salinidad del agua de formacioacuten para la evaluacioacuten petrofiacutesica y
los geoacutelogos e ingenieros de yacimientos deben establecer el origen del agua para
evaluar la conectividad del yacimiento
Las muestras de fluido de formacioacuten se obtienen utilizando una de las tres teacutecnicas
principales En primer lugar los probadores de formacioacuten operados con cable y
desplegados en agujero descubierto pueden utilizarse para obtener muestras de fluidos
y realizar el anaacutelisis de las mismas en el fondo del pozo asegurando la obtencioacuten de
muestras oacuteptimas y con posibilidad de analizar los fluidos en las primeras etapas de
vida productiva del pozo Estos probadores proveen un meacutetodo econoacutemicamente
efectivo para obtener muestras de fluidos en forma temprana con un desempentildeo que a
menudo iguala o supera el desempentildeo logrado con el segundo meacutetodo el de pruebas de
formacioacuten efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten (DST) En el pasado las
pruebas DST disentildeadas habitualmente para probar la produccioacuten e investigar la
extensioacuten del yacimiento produciacutean muestras con menos contaminacioacuten que las
muestras extraiacutedas en agujero descubierto Las pruebas DST requieren un proceso de
planeacioacuten anticipada y terminacioacuten del pozo que tolere las presiones de produccioacuten
ademaacutes pueden costar mucho maacutes que los meacutetodos de extraccioacuten de muestras en
agujero descubierto especialmente en pozos marinos Con el tercer meacutetodo las
muestras se obtienen mediante herramientas operadas con cable desplegadas en pozos
entubados y en produccioacuten
Un aspecto importante del muestreo de fluidos es su anaacutelisis en condiciones de
yacimiento ayuda a validar la calidad de las muestras durante el proceso de muestreo
y ademaacutes posibilita el mapeo de las variaciones verticales de las propiedades de
fluidos permitiendo que los analistas determinen la conectividad vertical y definan la
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
4
Figura 1
arquitectura de los yacimientos en las primeras etapas de la vida productiva del campo
Las muestras de fluidos no contaminadas permiten la medicioacuten precisa de las
propiedades de los fluidos tanto en el fondo del pozo como en superficie
Despueacutes de obtenerse las muestras se analizan en laboratorio donde se someten a una
serie de pruebas que depende de lo que el cliente requiera conocer Los anaacutelisis
estaacutendar para la muestra de hidrocarburos incluyen la composicioacuten quiacutemica hasta
C30+ la relacioacuten gas-aceite (RGA) densidad viscosidad y propiedades de las fases
como presioacuten de saturacioacuten punto de burbujeo punto de escurrimiento y estabilidad de
los asfaltenos Ahora es posible obtener numerosas mediciones en el fondo del pozo
utilizando meacutetodos de espectroscopiacutea oacuteptica para caracterizar los fluidos de formacioacuten
en condiciones de yacimiento Estas mediciones incluyen la densidad volumeacutetrica
densidad oacuteptica la RGA y composicioacuten quiacutemica hasta C6+ La medicioacuten de los fluidos
en laboratorio y en el fondo del pozo requiere en ambos casos muestras puras y sin
contaminar La contaminacioacuten se produce cuando el filtrado del fluido de perforacioacuten
miscible ha invadido la formacioacuten se mezcla con el fluido de formacioacuten que es
muestreado Por ejemplo las muestras de hidrocarburos se contaminan con filtrado de
lodo base aceite (OBM) y las muestras de agua se mezclan con filtrado de lodo base
agua (WBM)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
5
Para reducir la contaminacioacuten durante la recoleccioacuten de las muestras los ingenieros
recurren en general a aumentar el volumen del fluido extraiacutedo del yacimiento
mediante el incremento de los tiempos o de la velocidad de bombeo El anaacutelisis del
nivel de contaminacioacuten del fondo de pozo puede determinar cuaacutendo el fluido que fluye a
traveacutes de la liacutenea de flujo de la herramienta de muestreo se encuentra suficientemente
limpio como para ser recolectado Sin embargo los tiempos de bombeo largos
aumentan el tiempo de equipo de perforacioacuten y los costos asociados con el mismo y
pueden incrementar el riesgo de atascamiento de las herramientas en el fondo del pozo
Dependiendo de la permeabilidad del yacimiento las tasas de bombeo altas pueden
hacer que la presioacuten de fluido del yacimiento caiga por debajo de la presioacuten de
saturacioacuten Si esto sucede las muestras de fondo de pozo no son representativas del
fluido de yacimiento En caso de formaciones no consolidadas un reacutegimen de bombeo
alto puede inducir la produccioacuten de arena Ademaacutes en ambientes con alta permeabilidad
vertical ni siquiera los tiempos de bombeo largos y altos regiacutemenes de bombeo
garantizan la obtencioacuten de muestras limpias Los especialistas en anaacutelisis de fluidos han trabajado para comprender y mitigar los efectos de la contaminacioacuten sobre las
muestras Algunos meacutetodos buscan obtener la composicioacuten o RGA de una muestra
pura conociendo la composicioacuten OBM que contamina la muestra recolectada Sin
embargo las propiedades de fluidos estimadas de este modo se acompantildean de
incertidumbre y errores Los investigadores cuantifican los errores causados por la
Figura 2
Efecto de la contaminacioacuten con filtrado de lodo base aceite (OBM) sobre la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos El anaacutelisis de laboratorio sobre los aceites vivos con el agregado de cantidades variables de filtrado OBM muestra una reduccioacuten de las presiones de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos con el incremento de la contaminacioacuten con OBM Los aceites vivos son acites que contienen gas disuelto La precipitacioacuten de asfaltenos se detecta por el factor de transmisioacuten de luz los precipitados dispersan la luz y reducen el factor de transmisioacuten Eacutestos y otros experimentos similares muestran que para una contaminacioacuten con OBM de un 1 (porcentaje en peso) la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos se reduce entre 100 y 150 lpc La muestra con 194 de contaminacioacuten alcanzoacute la presioacuten de saturacioacuten antes de alcanzar la presioacuten de precipitacioacuten de asfaltenos
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6
contaminacioacuten en ciertas mediciones Por ejemplo la presioacuten a la que precipitan los
asfaltenos en los aceites crudos se reduce en presencia de contaminacioacuten con OBM En
un caso un nivel de contaminacioacuten con OBM de tan soacutelo un 1 en peso hizo que la
presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos sufriera una reduccioacuten de entre 100 y
150 lpc [07 a 10 MPa] Por ende las mediciones realizadas en muestras contaminadas
subestiman la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos y afectan
negativamente las predicciones de aseguramiento del flujo y de produccioacuten Estos
resultados ponen de manifiesto la necesidad de contar con muestras con niveles de
contaminacioacuten extremadamente bajos
Un nuevo dispositivo de muestreo disentildeado para reducir la contaminacioacuten con filtrado
guiacutea (focuses) el flujo de admisioacuten de modo que el fluido del yacimiento fluye hacia
una liacutenea de muestreo mientras que el filtrado fluye hacia una liacutenea independiente
Con esta herramienta innovadora el fluido contaminado por filtrado de lodo se
separara en forma eficaz del fluido de formacioacuten en las primeras etapas del proceso de
muestreo Se obtiene una muestra del fluido de yacimiento limpia mucho maacutes raacutepido
que con las teacutecnicas de muestreo convencionales Este trabajo describe las ventajas de la
nueva herramienta de muestreo guiado (focused fluid sampling) utilizando ejemplos de
muestreo de hidrocarburos y agua en campos del Golfo de Meacutexico Mar del Norte India
y Medio Oriente
Figura 3
Muestreo de fluidos de formacioacuten convencional con un probador de la formacioacuten operado con cable El probador hace que un empacador selle contra la pared del pozo y luego presiona una probeta a traveacutes del enjarre de filtracioacuten y contra la formacioacuten (derecha) El fluido de formacioacuten se indica en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro La probeta (izquierda) posee un solo orificio de admisioacuten Cuando se inicia el bombeo el fluido se encuentra contaminado (graacutefica inserto) pero la contaminacioacuten se reduce gradualmente con el tiempo No obstante es probable que aun con tiempos de bombeo largos el nivel de contaminacioacuten no alcance un valor aceptable en ciertas formaciones
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
7
41 Maacutes raacutepido y limpio
Para apreciar en su totalidad las ventajas del nuevo meacutetodo de muestreo es necesario
hacer una breve descripcioacuten de la tecnologiacutea convencional de muestreo de fluidos en el
fondo del pozo En el escenario tiacutepico la perforacioacuten a traveacutes de una formacioacuten
permeable en condiciones de sobre balance facilitar la invasioacuten del filtrado de fluido de
perforacioacuten hacia la formacioacuten y la creacioacuten del enjarre de filtracioacuten sobre la pared del
pozo Durante el muestreo convencional del fluido de formacioacuten un probador de la
formacioacuten operado con cable asienta un empacador contra la pared del pozo para aislar
la probeta de muestreo de los fluidos del pozo y de la presioacuten hidrostaacutetica Luego la
probeta es presionada a traveacutes del enjarre de filtrado y contra la formacioacuten Una vez
logrado el sellado exitoso del empacador la probeta de muestreo se conecta con la
formacioacuten quedando la liacutenea de flujo de la herramienta aislada del fluido del pozo y de
la presioacuten hidrostaacutetica
A medida que la herramienta de muestreo extrae fluido de la formacioacuten a traveacutes de la
probeta el primer fluido de yacimiento que ingresa en la liacutenea de flujo se contamina con
el filtrado del fluido de perforacioacuten El nivel de contaminacioacuten monitoreado en tiempo
real con analizadores espectroscoacutepicos de fondo de pozo se reduce conforme continuacutea
la extraccioacuten Dependiendo de la permeabilidad de la formacioacuten la anisotropiacutea y la
magnitud de la invasioacuten la viscosidad del fluido de formacioacuten y el tiempo de bombeo
la reduccioacuten de la tasa y presioacuten de flujo el nivel de contaminacioacuten se reduce lo
suficiente o no como para permitir la recoleccioacuten de una muestra de fluido que sea
representativa del fluido de formacioacuten El fluido contaminado con filtrado de zonas
invadidas profundamente sigue alimentando la probeta de muestreo y en los casos en
los que el enjarre se forma deficientemente el fluido del pozo puede seguir invadiendo
la formacioacuten a un ritmo relativamente significativo El logro de niveles de
contaminacioacuten suficientemente bajos quizaacutes requiera operaciones de bombeo
prolongadas por varias horas Esto resulta costoso en teacuterminos de tiempo de equipo de
perforacioacuten y en una mayor exposicioacuten al atascamiento en agujeros descubiertos
Buscando la forma de mejorar la calidad de las muestras y reducir el tiempo de
muestreo los cientiacuteficos investigaron los efectos de las diferentes configuraciones de las
probetas Para comprobar la idea de que el flujo guiado hacia el interior de una probeta
reduzca la contaminacioacuten de una muestra y acorte el tiempo de muestreo un cientiacutefico
del Centro de Investigaciones de Schlumberger en Cambridge Inglaterra simuloacute el
flujo hacia el interior de una probeta modificada Los resultados del modelado
ayudaron a determinar el tamantildeo oacuteptimo de las probetas Los investigadores del Centro
de Investigaciones Doll de Schlumberger en Ridgefield Connecticut EUA realizaron
experimentos 2D en modelos de laboratorio para determinar los beneficios potenciales
de limpieza de las muestras Las probetas modificadas poseiacutean tres aberturas dos
aberturas laterales denominadas probetas de proteccioacuten (o de descarte) que extraiacutean y alejaban el fluido contaminado de la porcioacuten central de la probeta y una abertura
central denominada probeta de muestreo que recolectaba el fluido con bajo nivel de
contaminacioacuten Los resultados experimentales indicaron que la limpieza con las
probetas de proteccioacuten activas se produciacutea mucho maacutes raacutepido que sin ellas logrando
niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con menos volumen de fluido bombeado
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Pruebas de ingenieriacutea adicionales realizadas en el Centro de Tecnologiacutea de Sugar Land
en Texas extendieron los resultados 2D en las formaciones simuladas a tres
dimensiones en formaciones rocosas reales En estos experimentos un prototipo de
probeta de fondo de pozo de una nueva herramienta de muestreo guiado extrajo los
fluidos de un nuacutecleo de arenisca grande en un dispositivo de prueba El nuacutecleo de 12
pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro conteniacutea fluido de formacioacuten acuoso
con cloruro de sodio [NaCl] y fluido con filtrado de lodo de diferentes conductividades
conocidas El flujo de fluido hacia la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de
muestreo fue controlado y medido con vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de
alta presioacuten Los medidores de conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las
liacuteneas de flujo instaladas desde la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
registraron la historia de limpieza de cada prueba de muestro
Figura 4
Configuracioacuten y resultados visuales de los experimentos de laboratorio que simulan el flujo guiado La configuracioacuten experimental (arriba) con sitioacute en una formacioacuten 2D hecha con partiacuteculas de vidrio rodeadas por un solo aceite con un iacutendice oacuteptico ideacutentico al de las partiacuteculas de vidrio toda sostenida entre dos placas de vidrio verticales La porcioacuten inferior del aceite se tintildeoacute de rojo para representar la zona invadida con filtrado Por encima de esta porcioacuten el aceite se dejoacute transparente Utilizando un dispositivo de probetas de muestreo y de proteccioacuten (o descarte) en la base de la formacioacuten se extrajo el fluido (inserto) Una caacutemara monitoreoacute la limpieza en la formacioacuten directamente frente al dispositivo de probetas Despueacutes del procesamiento de las imaacutegenes las imaacutegenes visuales obtenidas con la teacutecnica de repeticioacuten (izquierda) muestran diferencias grandes en la zona limpiada con la probeta de muestreo sola (izquierda) y con las probetas de muestreo y de proteccioacuten juntas (derecha) La probeta de muestreo y la probeta de proteccioacuten limpian un aacuterea grande frente a la probeta de muestreo lo que asegura que soacutelo el fluido no contaminado ingrese en la probeta de muestreo
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Con filtrado de lodo de diferentes conductividades conocidas El flujo de fluido hacia la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo fue controlado y medido con
vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de alta presioacuten Los medidores de
conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las liacuteneas de flujo instaladas desde la
probeta de proteccioacuten y probeta de muestreo registraron la historia de limpieza de
cada prueba de muestreo Con el guiado de la muestra los niveles de contaminacioacuten del
fluido de la liacutenea de muestreo se redujeron raacutepidamente mientras que el nivel de
contaminacioacuten de la liacutenea de descarte disminuyoacute en forma gradual Una probeta
tradicional habriacutea medido el flujo combinado y sin alcanzar un nivel de contaminacioacuten
inferior al 10
Figura 5
Disentildeo de una configuracioacuten experimental para investigar la factibilidad del muestreo guiado Un probador en la interfase de formacioacuten contiene un nuacutecleo de arenisca de 12 pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro se encuentra en contacto con dos colectores de fluido y una probeta prototipo de laboratorio que permite el guiado de la muestra El fluido de formacioacuten simulado se suministra en la base del nuacutecleo y el filtrado simulado en un aro que rodea al nuacutecleo El flujo hacia y desde el probador es controlado y monitoreado con bombas y vaacutelvulas el nivel de contaminacioacuten se calcula a partir de mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
10
Figura 6
Reduccioacuten de la contaminacioacuten con y sin probeta de proteccioacuten o descarte Las mediciones de laboratorio detectaron niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con el incremento del volumen de fluido bombeado lo que correspondioacute a un incremento del tiempo de bombeo La extraccioacuten de muestras sin la probeta de proteccioacuten (azul) nunca alcanzoacute niveles de contaminacioacuten inferiores al 1
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La clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de contaminacioacuten bajos es la guiacutea de
flujo logrado con la probeta de admisiones muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido
implementado en la herramienta de muestreo operada con cable Quicksilver Probe un
nuevo moacutedulo del Probador Modular de la Dinaacutemica de Formacioacuten MDT En ciertos
aspectos la configuracioacuten del moacutedulo Quicksilver Probe es similar a la de los
tomadores de muestra tradicional en cuanto un sello empacador aiacutesla la zona de
muestreo del fluido del pozo No obstante dentro de la zona de muestreo del fluido una
probeta de proteccioacuten ciliacutendrica colocada en la periferia de la zona de muestreo rodea
y protege la zona de muestreo maacutes interna
Datos experimentales obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado La reduccioacuten de la contaminacioacuten inferida de las mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo de descarte y flujo de muestreo demuestra la limpieza del fluido en esta prueba de muestreo El nivel de contaminacioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo (verde) se redujo raacutepidamente mientras que en la liacutenea de flujo de descarte (rojo) disminuyoacute gradualmente La suma del flujo de ambas liacuteneas da como resultado el flujo total (azul) es decir el flujo que habriacutea medido una probeta tradicional
Figura 7
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 8
Muestreo de fluido de formacioacuten con la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe La probeta posee dos orificios de admisioacuten con la liacutenea de toma de descarte rodeando la liacutenea de toma de muestras Los empacadores rodean y separan estas probetas y se sellan contra la pared del pozo (derecha) El fluido de formacioacuten se muestra en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro Cuando se inicia el bombeo el fluido que fluye a traveacutes de la liacutenea de toma de muestras se encuentra altamente contaminado (graacutefico inserto) pero la contaminacioacuten se reduce raacutepidamente con el tiempo Pronto los niveles de contaminacioacuten alcanzan un valor aceptable
Un sello de empacador adicional separa la admisioacuten del fluido de descarte de la
admisioacuten del fluido de muestreo La zona interna y la zona perifeacuterica estaacuten conectadas a
liacuteneas de flujo independientes a las que se alude como liacutenea de flujo de muestreo y
liacutenea de flujo de descarte o de proteccioacuten respectivamente Dos bombas una colocada
por encima de la probeta y otra por debajo introducen el fluido en las dos liacuteneas de
flujo con velocidades diferentes y los analizadores espectroscoacutepicos determinan la
composicioacuten del fluido en cada liacutenea de flujo El efecto de orientacioacuten de este meacutetodo
se asemeja levemente a la forma en que los dispositivos de adquisicioacuten de latero
perfiles utilizan los electrodos ―protectores para guiar la corriente dentro de una
formacioacuten con el fin de medir la resistividad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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El dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe bombea el fluido desde la
formacioacuten a traveacutes del aacuterea central y el aacuterea perifeacuterica de la zona de muestreo
simultaacuteneamente Inicialmente el fluido contaminado mezclado fluye hacia ambas
aacutereas pero no se recolecta Despueacutes el flujo se separa o se divide entre las liacuteneas de
descarte y de muestreo El flujo en la entrada de la liacutenea de descarte se incrementa y en
poco tiempo todo el fluido contaminado se introduce en la liacutenea de descarte
permitiendo que el fluido de formacioacuten con bajo nivel de contaminacioacuten fluya hacia la
La sarta de herramientas Quicksilver Probe
Los fluidos ingresan en la herramienta en la probeta de muestreo guiado Los fluidos
contaminados fluyen hacia abajo a traveacutes del analizador de fluidos y la bomba de descarte
Los fluidos limpios fluyen hacia arriba a traveacutes de los moacutedulos del analizador de fluidos y la
bomba de muestreo hasta el moacutedulo de botellas para muestras La configuracioacuten puede
variar para las diferentes operaciones de muestreo Por ejemplo para ciertas aplicaciones
las bombas pueden estar localizadas aguas arriba de los analizadores de fluidos
Figura 9
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
14
liacutenea de muestreo Esta teacutecnica acentuacutea la diferencia en el nivel de contaminacioacuten entre
el fluido limpio y el fluido contaminado lo que facilita la identificacioacuten del momento en
el que se obtiene una muestra limpia Algunos estudios de diversos casos ambientales
muestran la calidad de las muestras que es posible obtener utilizando la nueva
tecnologiacutea de flujo guiado
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico
En el antildeo 2004 Chevron perforoacute un pozo de exploracioacuten en el play incipiente de edad
Terciario Inferior situado en aguas profundas del Golfo de Meacutexico Estos pozos
habitualmente son difiacuteciles de perforar y terminar con tirantes de agua (profundidades
del lecho marino) que alcanzan 3000 m [10000 pies] y profundidad total que excede
7600 m [25000 pies] Hasta el momento maacutes de 20 pozos de exploracioacuten y
evaluacioacuten han sido perforados en este play maacutes de la mitad fueron pozos
descubridores con columnas de aceite de gran espesor en muchos casos No obstante
en esas condiciones la prueba de pozo suele ser extremadamente cara y su costo
habitual asciende a US$ 70 millones o una suma superior Por este motivo raramente se
El play de edad Terciario Inferior situado en el aacuterea de aguas profundas del Golfo de Meacutexico donde Chevron descubrioacute el Campo Jack en el antildeo 2004 Los otros pozos del play de edad Terciario Inferior se muestran como puntos
Figura 10
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
15
realizan pruebas DST en esta regioacuten Perforando en este play del Bloque Walker Ridge
759 en septiembre de 2004 Chevron y sus socios anunciaron el descubrimiento de
areniscas petroliacuteferas de maacutes de 110 m [350 pies] de espesor neto en el Pozo Jack 1 el
primer pozo del aacuterea prospectiva Jack El aacuterea marina subsalina se encuentra a
aproximadamente 4 3 0 km [270 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens y a 280 km [175
millas] de la costa Para evaluar el aacuterea prospectiva con maacutes detenimiento Chevron
perforoacute un segundo pozo denominado Jack 2 en el Bloque Walker Ridge 758 una
profundidad total de 8588 m [28175 pies] Apartaacutendose de los procedimientos
habituales Chevron planificoacute la prueba de pozo que convertiriacutea a Jack 2 en el uacutenico
pozo del Terciario Inferior probado en el Golfo de Meacutexico La obtencioacuten de una
muestra pura de fluido de formacioacuten previo a la prueba de produccioacuten ayudoacute
significativamente a la reduccioacuten de incertidumbres asociadas con el fluido de disentildeo de
prueba mejorando en consecuencia el valor de este costoso servicio
Una configuracioacuten singular de la sarta de herramientas de muestreo MDT posibilitoacute la
recoleccioacuten de muestras de fluido obtenidas en forma tradicional en dos estaciones con
una probeta de diaacutemetro extra-largo (XLD) y orientoacute las muestras en dos estaciones con
el moacutedulo Quicksilver Probe El anaacutelisis del fluido de la liacutenea de flujo en tiempo real
realizado en una estacioacuten con la probeta XLD muestra que la relacioacuten RGA se
incrementa pero no se nivela aun despueacutes de 8 horas de bombeo No obstante se
recolectaron muestras a los 30000 segundos Los anaacutelisis de laboratorio demostraron
posteriormente que estas muestras poseiacutean maacutes de 10 de contaminacioacuten con OBM
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16
Figura 11
Graacutefica de limpieza del fluido de la liacutenea de flujo obtenida con una probeta de diaacutemetro extra grande en el Pozo Jack 2 de Chevron El volumen de fluido bombeado durante el muestreo se muestra en el carril superior El anaacutelisis en tiempo real de la densidad oacuteptica medida con el Analizador de Fluidos Vivos LFA conduce a la cuantificacioacuten de la faccioacuten de volumen de los componentes C6+ que son baacutesicamente hidrocarburos liacutequidos (segundo carril) y de la relacioacuten gas-aceite (RGA) (tercer carril) a medida que el fluido de la liacutenea de flujo se vuelve maacutes limpio La relacioacuten RGA (azul) continuacutea creciendo lo que indica un muestreo maacutes limpio pero no se nivela ni siquiera despueacutes de 8 horas de bombeo El anaacutelisis de laboratorio de las muestras recolectadas a los 30000 segundos indicoacute que el nivel de contaminacioacuten era superior al 10 Un carril indicador de la calidad de los datos (carril inferior) es verde cuando la calidad de los datos es alta y marroacuten cuando la calidad de los datos es pobre
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Las muestras obtenidas con el moacutedulo Quicksilver Probe exhibieron una contaminacioacuten
inferior al 1 despueacutes de 4 horas de bombeo Las graacuteficas de volumen de bombeo y
RGA obtenidas de las liacuteneas de flujo de descarte y de muestreo muestran las etapas de
limpieza del fluido Entre 0 y 7340 segundos la bomba inferior inicioacute el
desplazamiento del fluido hacia el pozo llevando los fluidos mezclados a traveacutes de la
liacutenea de flujo de descarte El bombeo de los primeros fluidos a traveacutes de la bomba de la
liacutenea de descarte ayuda a optimizar la obtencioacuten de las muestras Los fluidos que fluyen
en las primeras etapas son maacutes propensos a contener soacutelidos de lodo que obturen la
bomba Si se produce tal obturacioacuten los ingenieros de campo prefieren que se obture la
bomba de descarte en vez de la bomba de muestreo Si bien el flujo no se guiacutea si se
Graacuteficas de volumen de bombeo fraccioacuten de volumen y RGA para los fluidos de la liacutenea de muestreo (izquierda) y la liacutenea de descarte (derecha) obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe Como se observa en el carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) soacutelo la bomba de la liacutenea de descarte (rojo) opera entre 0 y 7340 segundos Luego se activa la bomba de la liacutenea de muestreo (marroacuten) que bombea hasta 11500 segundos en cuyo momento ambas bombas funcionan en forma sincronizada pero a diferentes velocidades La limpieza puede verse por el incremento de la RGA (azul) en la liacutenea de flujo de descarte entre 0 y 7340 segundos mientras la liacutenea de muestreo se encuentra inactiva Luego la bomba de descarte se detiene y la bomba de la liacutenea de muestreo se pone en funcionamiento La RGA observada con el moacutedulo LFA de la liacutenea de muestreo se incrementa gradualmente al principio y luego el flujo se divide a los 11500 segundos la RGA de la liacutenea de muestreo se incrementa en forma sustancial y alcanza una meseta lo que indica que el fluido estaacute limpio La muestra obtenida a 14000 segundos indicoacute un nivel de contaminacioacuten demasiado pequentildeo para ser medido
Figuras 12 y 13
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18
opera con una sola bomba pueden extraerse muestras si la bomba de muestreo estaacute
funcionando No se pueden obtener muestras si soacutelo opera la bomba de descarte
En este ejemplo la bomba de descarte se detuvo a los 7340 segundos y la bomba de la
liacutenea de muestreo comenzoacute a funcionar La RGA observada con el Analizador de
Fluidos LFA de la liacutenea de muestreo comenzoacute a incrementarse La RGA detectada con
la herramienta LFA de la liacutenea de descarte se ignora ya que no circula fluido a traveacutes de
la misma Aproximadamente a los 11500 segundos el flujo se divide La RGA en la
liacutenea de muestreo se incrementa raacutepidamente lo que indica un proceso de limpieza
raacutepido conforme el filtrado contaminado se guiacutea lejos de la probeta de muestreo
Ademaacutes la curva RGA se aplana de inmediato lo que indica que el fluido estaacute limpio
La RGA en la liacutenea de descarte sigue aumentando su fluido auacuten se estaacute limpiando La
muestra obtenida a los 14000 segundos fue analizada posteriormente en el laboratorio
detectaacutendose un nivel de contaminacioacuten demasiado bajo para ser medido
El empleo del dispositivo Quicksilver Probe permitioacute comparar las muestras de fluido
de alta calidad con las del pozo descubridor y proporcionoacute una estimacioacuten mejorada de
la viscosidad en comparacioacuten con las muestras obtenidas con herramientas
convencionales Las muestras de menos contaminacioacuten mejoraron el disentildeo de la prueba
DST mediante la cuantificacioacuten de la RGA para lo requerimientos del separador y las
instalaciones de superficie prediciendo el comportamiento PVT y mejorando la
caracterizacioacuten del yacimiento
La prueba de produccioacuten del Pozo Jack 2 finalizada en septiembre de 2006 fue la
prueba de pozo exitosa maacutes profunda realizada en el Golfo de Meacutexico Durante la
prueba el pozo mantuvo una tasa de flujo de maacutes de 950 m3d [6000 bd] de aceite
crudo proveniente de aproximadamente el 40 de su espesor neto Chevron y sus
socios Statoil ASA y Devon Energy Corporation decidieron perforar un pozo adicional
de evaluacioacuten en el antildeo 2007
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura
Las condiciones de alta presioacuten y temperatura (HPHT) presentan un ambiente desafiante
para los aspectos en las operaciones de perforacioacuten adquisicioacuten de registros
terminacioacuten y produccioacuten de pozos Los pozos HPHT son a menudo profundos y
requieren el empleo de los equipos de perforacioacuten de mayor capacidad lo que puede
resultar costoso La adquisicioacuten de registros con cable generalmente demanda varias
carreras para obtener la informacioacuten necesaria y a menudo se presentan problemas de
atascamiento de las herramientas por lo que las operaciones de pescamdashcostosas y
prolongadasmdash conllevan riesgos potenciales La adquisicioacuten de registros con tuberiacutea no
suele ser la mejor opcioacuten porque expone las herramientas a temperaturas elevadas
durante maacutes tiempo
La tradicional adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar probablemente no ofrezca
suficiente esfuerzo de traccioacuten para desplegar sartas de herramientas largas en pozos
profundos y quizaacutes carezca del esfuerzo de traccioacuten extra necesario para extraer una
herramienta si se produce un atascamiento Un meacutetodo de despliegue recieacuten
desarrollado utiliza un cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate de alta
traccioacuten puede resultar efectivo en estos casos Este meacutetodo permite el des pliegue
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raacutepido de la sarta de adquisicioacuten de registros y una sobre traccioacuten mayor que reduce el
riesgo de atascamiento de las herramientas
En el sector britaacutenico del Mar del Norte los pozos HPHT son perforados usualmente
con OBM El muestreo de fluidos con cable convencional en los pozos perforados con
OBM requiere tiempos de bombeo largos Estos tiempos extendidos aumentan la
posibilidad de falla en las herramientas relacionadas con la temperatura elevada y
Figura 14
Sistema de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten para registrar pozos profundos con posibilidades de atascamiento de la herramienta en sartas pesadas El sistema comprende una unidad con cable estaacutendar de Schlumberger un malacate de doble tambor con cable de alta resistencia y un cable metaacutelico de alta resistencia a la traccioacuten El malacate incrementa el esfuerzo de traccioacuten que puede ejercerse sobre el cable de manera que hasta las sartas pesadas pueden recuperarse reduciendo el riesgo de atascamiento Con el cable de alta resistencia normalmente se utiliza un punto deacutebil fusible localizado en el cabezal de la sarta para permitir un esfuerzo de traccioacuten maacuteximo sobre la sarta si se requiere El punto deacutebil soacutelo puede romperse desde superficie Los pozos extremadamente profundos como los que superan 8500 m [28000 pies] requieren una unidad de cable modificada
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pueden ocasionar fallas Se necesita un tiempo de limpieza corto y muestras de mejor
calidad para una operacioacuten de muestreo de fluidos exitosa en condiciones de HPHT
Algunos ejemplos de pozos HPHT de Mar del Norte muestran coacutemo la accioacuten de guiado
del flujo de la herramienta Quicksilver Probe reduce el tiempo de limpieza
minimizando la exposicioacuten de la herramienta a temperaturas elevadas mejorando la
calidad de las muestras y reduciendo el riesgo de atascamiento de la herramienta
En un ejemplo HPHT del sector central de Mar del Norte ConocoPhillips (UK) Ltd
aplicoacute tecnologiacuteas nuevas y comprobadas para superar las dificultades presentes en este
ambiente hostil La experiencia indicoacute que ademaacutes de las altas temperaturas y presiones
los pozos del aacuterea mostraban tendencia al atascamiento los efectos de la profundidad
las propiedades del enjarre condiciones de sobrebalance hidrostaacutetico y tortuosidad de
los pozos se combinaban para obstaculizar la evaluacioacuten de yacimientos con
herramientas operadas con cable La obtencioacuten de cualquier dato bajo estas condiciones
requirioacute que se asegurara al equipo de perforacioacuten con los pasos necesarios para reducir
el riesgo de atascamiento de las herramientas de adquisicioacuten de registros Se realizaron
estudios para confirmar que ninguacuten hidrocarburo bombeado en el pozo durante el
anaacutelisis de fluidos desestabilizara la columna de lodo Las operaciones de adquisicioacuten
de registros con tuberiacutea fueron descartadas por razones de seguridad
ConocoPhillips (UK) Ltd registroacute con eacutexito otros pozos HPHT desafiantes de la regioacuten
con un equipo de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten En estos
casos la herramienta de adquisicioacuten de registros con cable se bajaron y extrajeron de los
pozos utilizando cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate colocado entre el
piso de maniobra y la unidad de cable incrementa el esfuerzo de traccioacuten del cable de
4400 a 7030 kg [9700 a 15500 lbm] lo que asegura la recuperacioacuten de la sarta de
herramientas pesadas y largas
En este pozo exploratorio ConocoPhillips (UK) Ltd proyectoacute registrar el pozo y obtener
las presiones con el fin de determinar los pesos del lodo para perforar a mayor
profundidad y caracterizar el fluido de formacioacuten No se requirioacute ninguacuten proceso de
muestreo en el yacimiento primario porque los fluidos presentes en los bloques de falla
productora ya se conociacutean Se esperoacute que la temperatura de fondo de pozo alcanzara
185degC [365degF] y que las presiones de formacioacuten excedieran 14000 lpc [97 MPa] Las
herramientas de adquisicioacuten de registros en pozos HPHT de diaacutemetro reducido
SlimXtreme incluyendo la nueva herramienta analoacutegica de siacutesmica de pozo se
correriacutean con cable de alta resistencia con malacate extra
El pozo encontroacute un yacimiento secundario imprevisto por encima del objetivo
primario provocando cierta incertidumbre en la comprensioacuten de las propiedades de los
fluidos El programa de adquisicioacuten de registros fue modificado de inmediato para
incluir el muestreo del fluido en estas zonas recieacuten descubiertas Se preparoacute un moacutedulo
de la herramienta Quicksilver Probe a fin de ser corrido en el pozo y en la plataforma se
instaloacute un sistema PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo para
realizar el anaacutelisis de las muestras recolectadas en las cuatro zonas nuevas
En la primera arenisca muestreada con el dispositivo Quicksilver Probe se operoacute en
forma uniforme y el flujo a traveacutes de la herramienta se inicioacute en modo mezclado El
flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y la de proteccioacuten despueacutes de 2600
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Figura 15
Monitoreo de la limpieza de muestra utilizando el dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe A 2600 segundos el flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y de proteccioacuten bombeando esta uacuteltima a mayor velocidad (marroacuten carril superior) La RGA se incrementoacute raacutepidamente pasando de 850 pies3bbl a aproximadamente 1500 pies3bbl alcanzando finalmente 1550 pies3bbl (tercer carril) El anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo PVT Express contiene un nivel de contaminacioacuten con OBM praacutecticamente nulo y entre 600-900 ppm de H2S Los resultados de los anaacutelisis de laboratorio realizados en tierra firme indicaron un 1 de contaminacioacuten con filtrado OBM El indicador de la calidad de datos (carril inferior) es verde lo que muestra datos de alta calidad
segundos de muestreo lo que dio lugar a un incremento abrupto de la RGA que pasoacute de
150 m3m3 [850 pies3bbl] a cerca de 270 m3m3 [1500 pies3bbl] La RGA se niveloacute
en 279 m3m3 [1550 pies3bbl] y se mantiene elevada durante la recoleccioacuten de las
muestras El anaacutelisis inicial de fluidos en el pozo indicoacute un aceite de alta pureza Los
resultados finales del anaacutelisis de laboratorio realizado indicaron un nivel de
contaminacioacuten del 1
Los especialistas en el sistema PVT Express identificaron entre 600 y 900 ppm de
aacutecido sulfhiacutedrico [H2S] en la capa de gas maacutes somera lo que es incompatible con el
disentildeo de terminacioacuten del pozo La presencia de estos niveles de H2S en la primera
arenisca condujo al equipo de subsuelo de ConocoPhillips (UK) Ltd a mejorar la
inspeccioacuten minuciosa de otras capas inexploradas Se programaron carreras adicionales
de adquisicioacuten de registros para las areniscas restantes en la seccioacuten de 8 1 frasl2 pulgadas
que incluyeron muchas maacutes estaciones de muestreo asumiendo que el moacutedulo podiacutea
tolerar las temperaturas elevadas
En otra estacioacuten la operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe se inicioacute y prosiguioacute
con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta Esto significa que la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo estaban conectadas
hidraacuteulicamente dentro de la herramienta en forma similar al muestreo tradicional con
una sola probeta El bombeo continuoacute durante maacutes de 14000 segundosmdashpor 4 horasmdash
momento en que se recolectaron las muestras porque el fluido no se tornaba maacutes limpio
El anaacutelisis en la localizacioacuten del pozo determinoacute que el nivel de contaminacioacuten era del
22 lo que fue confirmado tres semanas despueacutes con el resultado de laboratorio que
indicoacute un nivel del 23
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Figura18
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo HPHT de BG en el Mar del Norte Antes de los 3050 segundos el fluido fluyoacute a traveacutes de la bomba de la liacutenea de muestreo (azul carril superior) A los 3050 segundos la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) y la bomba de la liacutenea de muestreo operaron en forma sincroacutenica pero con la bomba de la liacutenea de descarte funcionando a mayor velocidad Esto produjo la divisioacuten del flujo dando origen a un incremento abrupto de la RGA (azul) a los 3050 segundos (segundo carril) Se observoacute que la muestra obtenida a los 8700 segundos no conteniacutea contaminacioacuten
Antes de abandonar esta estacioacuten de muestreo el ingeniero de campo logroacute cerrar la
vaacutelvula de derivacioacuten y establecer un flujo guiado El flujo se dividioacute entre la liacutenea de
flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo la RGA se incrementoacute sustancialmente
y la contaminacioacuten se redujo El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo indicoacute
que los niveles de contaminacioacuten cayeron de 22 a 15 Las muestras de fluido
recolectadas aquiacute mostraron un 1 de contaminacioacuten en el anaacutelisis de laboratorio
posterior Aquiacute y en las capas restantes se detectaron niveles normales de H2S En
total se obtuvieron 27 muestras de fluido con resultados de buena calidad en todas las
capas
El pozo se terminoacute disparaacutendose soacutelo en las capas que presentoacute que poseiacutean niveles de
H2S bajos compatibles con la metalurgia de las tuberiacuteas La obtencioacuten de una serie de
muestras de fondo de pozo sin contaminar como parte de un programa de adquisicioacuten
de registros de raacutepida evolucioacuten era vital para el eacutexito del desarrollo de este yacimiento
secundario Si no se hubieran muestras de alta calidad y la terminacioacuten del pozo se
habriacutea llevado a cabo sin estos datos las altas concentraciones de H2S dantildeariacutean la
tuberiacutea de produccioacuten asiacute como en las instalaciones de produccioacuten La mitigacioacuten de
este episodio requirioacute el cierre de la produccioacuten y la ejecucioacuten de una operacioacuten de
recuperacioacuten de pozo costosa para identificar y aislar la zona con contenido potencial de
H2S
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Figuras 16 y 17
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo del Mar del Norte de ConocoPhillips (UK) Ltd con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta (izquierda) Con las liacuteneas de flujo de descarte y muestreo conectadas hidraacuteulicamente dentro de la herramienta el efecto es el mismo que el del muestreo convencional con una sola probeta El carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) indica soacutelo la bomba de muestreo en funcionamiento (azul) La limpieza es gradual como lo demuestra el incremento lento de la RGA con el tiempo (tercer carril) Despueacutes de maacutes de 14000 segundos el fluido no seguiacutea limpiaacutendose de manera que se procedioacute a recolectar las muestras De acuerdo con el anaacutelisis PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo el nivel de contaminacioacuten fue del 22 Despueacutes que el ingeniero de campo cerroacute la vaacutelvula de derivacioacuten (derecha) el flujo de fluido se dividioacute entre la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo al cabo de aproximadamente 15500 segundos El bombeo se realiza tanto por la bomba de la liacutenea de muestreo (azul) como por la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) (carril superior) pero la bomba de la liacutenea de descarte opera a mayor velocidad La RGA (tercer carril) se incrementoacute hasta alcanzar 1500 pies3bbl lo que indicoacute una reduccioacuten de la contaminacioacuten El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo cuantificoacute una caiacuteda del nivel de contaminacioacuten del 22 al 15
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST
Perforando en otra aacuterea HPHT del sector central de Mar del Norte BG realizoacute un
descubrimiento de muacuteltiples zonas con hidrocarburos Este pozo de exploracioacuten fue
disentildeado para que no se ejecutaran pruebas DST lo que implicoacute un ahorro de costos en
dos niveles En primer lugar una prueba DST en esta regioacuten costoacute entre US$ 10 y 20
millones En segundo lugar la instalacioacuten de una terminacioacuten de menor costo generaba
ahorros adicionales Una prueba DST requeririacutea una tuberiacutea de revestimiento de 9 78
pulgadas maacutes pesada para tolerar las presiones de la prueba y un aacuterbol de prueba de
pozo diferente para soportar el equipo mencionado totalizando US$ 4 millones
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adicionales Ademaacutes la falta de produccioacuten de fluidos en superficie evitariacutea riesgos
ambientales
Como no se programoacute ninguna prueba DST era crucial obtener muestras de alta pureza
con cable Para permitir el anaacutelisis de los fluidos de formacioacuten en tiempo real la
herramienta Quicksilver Probe fue configurada con el moacutedulo LFA y el moacutedulo
Analizador de la Composicioacuten de los Fluidos CFA en la liacutenea de flujo de muestreo Un
sistema PVT Express instalado en el quipo de perforacioacuten analizoacute la contaminacioacuten en
la localizacioacuten del pozo Los especialistas pudieron participar en el proceso de
adquisicioacuten de registros y el anaacutelisis de las muestras en tiempo real a traveacutes del sistema
InterACT de monitoreo y enviacuteo de datos Mediante la confirmacioacuten de la pureza de la
muestra del pozo los ingenieros conocieron si la calidad de la muestra era adecuada o si
se requirieron una nueva muestra Los especialistas en fluidos de BG esperaban
muestras con un nivel de contaminacioacuten con OBM inferior al 5 Ademaacutes de las
muestras de hidrocarburos la herramienta obtuvo muestras de agua si toleraba las
temperaturas elevadas del yacimiento que se encontraban a mayor profundidad Se
anticipoacute que las presiones alcanzariacutean como miacutenimo un valor de 13000 lpc [90 MPa]
y se previoacute que la temperatura excederiacutea el liacutemite de operabilidad de los moacutedulos LFA y
CFA establecido en 177degC [350degF]
El primer intervalo muestreado con hidrocarburos el maacutes somero la temperatura
alcanza 171degC [340degF] La operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe procedioacute
normalmente comenzoacute con la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
conectadas a traveacutes de la vaacutelvula de derivacioacuten interna Se utilizoacute la bomba superior
para bombear el fluido a traveacutes de la liacutenea de muestreo El flujo se dividioacute entre la liacutenea
de descarte y la de muestreo despueacutes de 3050 segundos de bombeo momento en el que
un salto en la curva RGA se observoacute en la graacutefica LFA con reduccioacuten significativa del
nivel de contaminacioacuten del fluido en la liacutenea de muestreo Al cabo de menos de dos
minutos en que la contaminacioacuten alcanzoacute un nivel estimado del 10 se abrioacute la botella
de un galoacuten de capacidad para recolectar una muestra de seguridad una praacutectica
estaacutendar en pozos difiacuteciles Resultoacute prudente porque inmediatamente despueacutes la bomba
de la liacutenea de flujo de muestreo se atascoacute pero se puso en marcha nuevamente
La contaminacioacuten continuoacute reducieacutendose y cuando se niveloacute la RGA se abrioacute llenoacute y
reenvioacute a la superficie una botella para muestras monofaacutesicas El anaacutelisis PVT Express
realizado cuantificoacute un nivel de contaminacioacuten extremadamente bajo lo que indicoacute que
la muestra era pura y la herramienta se desplegoacute en el nivel maacutes profundo con
temperatura mayor Las pruebas de laboratorio independientes realizadas a las pocas
semanas en laboratorio detectaron nivel de contaminacioacuten nulo en esta muestra
En la siguiente zona con hidrocarburos se obtuvo con eacutexito tres muestras con un nivel
de contaminacioacuten bajo pero despueacutes las vaacutelvulas de retencioacuten de lodo en la liacutenea de
flujo de muestreo comenzaron a mostrar signos de taponamiento No obstante quedoacute
por muestrear la zona maacutes profunda con temperatura maacutes elevada Ahiacute en la estacioacuten de
muestreo de agua el moacutedulo LFA detectoacute tapones de lodo y filtrado OBM lo que
indicoacute que el movimiento inesperado del fluido se produjo a traveacutes del orificio de salida
del fluido Transcurrido cierto tiempo este movimiento del fluido proveniente del pozo
habiacutea removido la obturacioacuten de la vaacutelvula de retencioacuten de lodo y el bombeo
sincronizado hacia las liacuteneas de descarte y muestreo se llevoacute a cabo en forma normalmdasha
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pesar de la temperatura de fondo de pozo de 183 degC [361degF] mdash lo que permitioacute
obtener muestras de agua de formacioacuten
La determinacioacuten del nivel de contaminacioacuten de las muestras de agua con OBM en el
fondo del pozo se basoacute en la interpretacioacuten de los datos de los canales cromaacuteticos del
moacutedulo LFA El lodo del pozo filtrado OBM y agua de formacioacuten poseen respuestas
caracteriacutesticas en los rangos de frecuencias visibles y frecuencias de la banda infrarroja
cercana medidos con la herramienta Las dos muestras de agua recolectadas en este
nivel conteniacutean algo de fluido OBM de descarte pero esto no constituyoacute un problema
porque el OBM es inmiscible en el agua de formacioacuten BG estima un ahorro de hasta
US$ 24 millones si se utiliza el meacutetodo de muestreo guiado Quicksilver Probe en lugar
de una prueba de formacioacuten efectuada a traveacutes de la columna de perforacioacuten para
obtener muestras con un nivel de contaminacioacuten nulo
45 Muestreo de aceite viscoso
El aceite viscoso se difiacutecil de muestrear utilizando la tecnologiacutea de muestreo tradicional
Con su viscosidad maacutes baja el filtrado OBM fluye hacia los dispositivos de muestreo
incrementando la contaminacioacuten de las muestras y dejando a menudo fluidos de
formacioacuten de alta viscosidad en la formacioacuten
Cairn Energy India Pty Ltd experimentoacute esos problemas durante la obtencioacuten de
muestras de aceite en su Campo Bhagyam del noroeste de India El Campo Bhagyam es
Figura 19
Deteccioacuten de la contaminacioacuten con OBM en muestras de agua utilizando el moacutedulo LFA en el pozo HPHT de BG en Mar del Norte El carril superior muestra la presioacuten medida con el medidor de cuarzo y la presioacuten medida con el medidor de deformacioacuten junto con la resistividad sin escalar (rosa) y las carreras de la bomba (azul y verde) El segundo carril muestra la fraccioacuten de volumen de los componentes C6+ indicando la contaminacioacuten con filtrado OBM (verde) el OBM y los soacutelidos (rojo) y el agua (azul) A los 2600 segundos despueacutes que las bombas de descarte y muestreo comienzan a bombear en forma sincronizada la liacutenea de muestreo recibe el agua de formacioacuten (azul) El tercer carril contiene 10 canales oacutepticos LFA El canal 0 (negro) detecta el metano Los canales 6 y 9 (azul maacutes oscuro) detectan el agua El carril correspondiente a la fraccioacuten de volumen detecta el agua (azul) cuan do los canales LFA 6 y 9 alcanzan amplitudes altas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 20
Composicioacuten derivada del anaacutelisis de laboratorio de muestras de aceite viscoso obtenidas para Cairn Energy India en el Campo Bhagyam de la Cuenca Barmer Las muestras todas de la misma localizacioacuten fueron recolectadas utilizando un tomador de muestras monofaacutesicas operado con cable (WL) en pozo entubado (verde) un probador de la formacioacuten convencional operado con cable en agujero descubierto (azul) y la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe en agujero descubierto (rojo) El probador de la formacioacuten convencional operado con cable arrojoacute una muestra contaminada mientras que la muestra de agujero descubierto obtenida con el meacutetodo de muestreo guiado se ajustoacute bien a la obtenida en el pozo entubado
uno de los 19 campos de la Cuenca de Barmer que explota la arenisca Fatehgarh de alta
permeabilidad Las reservas de aceite del yacimiento se estiman en 240 millones de m3
[1500 millones de barriles] La propiedad del aceite variacutea entre los distintos campos de
la cuenca y estos del Campo Bhagyam exhiben una variacioacuten composicional desde la
cresta hasta el contacto aguaaceite Cairn planea optimizar el desarrollo del campo y el
disentildeo de las instalaciones de superficie para lo cual necesita un mejor conocimiento de
las propiedades del aceite
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Los aceites Bhagyam poseen un alto contenido de parafinas lo que les confiere un alto
punto de escurrimiento y alta viscosidad a la temperatura del yacimiento La obtencioacuten
de muestras de calidad PVT representativas ha sido un desafiacuteo Antes de la introduccioacuten
del muestreo guiado en la India la mayoriacutea de las muestras obtenidas por Schlumberger
y otras compantildeiacuteas de servicios con probadores de formacioacuten en agujero descubierto
estaban demasiado contaminadas para suministrar propiedades PVT correctas durante el
anaacutelisis de laboratorio
Para obtener muestras sin contaminacioacuten Cairn recurre a la recoleccioacuten de muestras de
pozos entubados utilizando tomadores de muestras monofaacutesicas con cable Estas se
obtienen de esta manera y pueden tener niveles de contaminacioacuten bajos pero se
recolectan despueacutes haber de terminado el pozo
En una campantildea destinada a mejorar la calidad de las muestras el dispositivo
Quicksilver Probe recolectoacute muestras en dos pozos del Campo Bhagyam De las 18
muestras obtenidas 15 fueron de calidad PVT Seis exhibieron un nivel de
contaminacioacuten nulo Se analizoacute una de las muestras para determinar la composicioacuten
quiacutemica y se comparoacute con una muestra obtenida en la misma localizacioacuten con un
probador de formacioacuten en agujero descubierto convencional y con muestra obtenida en
pozo entubado
El meacutetodo tradicional en agujero descubierto Generoacute una muestra contaminada con
diversos componentes OBM La muestra obtenida en el pozo entubado presentoacute una
composicioacuten similar a la muestra Quicksilver Probe sin contaminar con pequentildeas
variaciones en la concentracioacuten de algunos componentes
Luego de la obtencioacuten exitosa de muestras sin contaminacioacuten y la disponibilidad
detallada de datos PVT de fluidos Cairn cuenta con mejores propiedades de fluidos
para llevar a cabo estudios de desarrollo de campos que incluyan estimaciones de
reservas disentildeo de instalaciones y aseguramiento del flujo Estos estudios son un aporte
significativo en la produccioacuten del Campo Bhagyam e indican el potencial para la
ejecucioacuten de estudios mejorados en el desarrollo de campos en todo el mundo
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros
El dispositivo Quicksilver Probe es una herramienta valiosa para evaluar la eficiencia de
recuperacioacuten de hidrocarburos en campos maduros Algunos ejemplos de campos
maduros complejos situados en Medio Oriente muestran coacutemo el meacutetodo de muestreo
guiado permitioacute obtener muestras puras en formaciones de permeabilidad alta-baja y
ayudoacute a evaluar la eficiencia del barrido de gas
El primer pozo se encuentra ubicado en un yacimiento que produce mediante empuje
por expansioacuten de casquete de gas y empuje de agua Recientemente se perforaron varios
pozos de evaluacioacuten para monitorear la eficiencia del barrido Los pozos se perforaron
con OBM y se registraron con la sonda integrada de adquisicioacuten de datos con cable
Platform Express y con la herramienta de resonancia magneacutetica nuclear para anaacutelisis en
agujero des cubierto Se utilizoacute el moacutedulo Quicksilver Probe de la herramienta MDT
para recolectar las muestras de fluidos
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28
El objetivo era evaluar la eficiencia de la expansioacuten del casquete de gas en el
yacimiento principal una formacioacuten de arenisca heterogeacutenea con una permeabilidad de
maacutes de 1 Darcy Si bien las bajas saturaciones de aceite derivadas de las mediciones
de Resonancia Magneacutetica Xpert MRX indicaron un nivel de barrido del aceite por
expansioacuten del gas altamente eficiente se corrioacute el probador de la formacioacuten para
confirmar la ausencia de aceite moacutevil en la zona barrida La identificacioacuten de la
presencia de aceite moacutevil remanente indicoacute un barrido incompleto El moacutedulo una
estacioacuten de la columna de aceite Todas las zonas muestran el incremento caracteriacutestico
RGA cuando el flujo a traveacutes de la liacutenea de descarte se aparta de la liacutenea de muestreo
Se captaron varias muestras de gas sin contaminacioacuten con filtrado OBM y sin aceite
moacutevil lo que indicoacute una recuperacioacuten eficiente
En la zona de aceite la RGA medida con el moacutedulo LFA indicoacute una precisioacuten de 1
con respecto a la RGA conocida en el campo El tiempo de bombeo requerido para una
muestra de aceite limpia extraiacuteda de esta zona fue de unos 1600 segundos
aproximadamente un tercio del tiempo requerido normalmente para la misma zona en
otros pozos El anaacutelisis de laboratorio determinoacute que la contaminacioacuten de la muestra de
aceite obtenida con la herramienta Quicksilver Probe era demasiado escasa para ser
medida
Figura 22
Comparacioacuten de los tiempos de bombeo para obtener muestras de aceite limpio en un campo del Medio Oriente con el moacutedulo Quicksilver Probe y probeta tradicional En esta arenisca de alta permeabilidad la herramienta Quicksilver Probe (rojo) requirioacute 1600 segundos de tiempo de bombeo para hacer pasar el fluido con bajo nivel de contaminacioacuten a la liacutenea de muestreo mientras que la probeta tradicional (azul) demandoacute aproximadamente el triple del tiempo de bombeo para obtener una muestra con baja contaminacioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
29
En un segundo ejemplo del Medio Oriente un pozo de evaluacioacuten penetroacute seis
yacimientos incluyendo uno nuevo Los objetivos eran obtener perfiles de presioacuten
identificar los fluidos en el fondo del pozo y obtener muestras de fluidos limpias
Ademaacutes el operador establecioacute el flujo desde las zonas de baja porosidad que no
habiacutean sido probadas previamente en forma directa para determinar su produccioacuten
potencial El operador seleccionoacute el dispositivo Quicksilver Probe porque la zona
amplia destinada a la probeta estaba mejor provista que las probetas convencionales de
diaacutemetro grande para establecer el flujo y obtener muestras de formaciones de baja
porosidad y permeabilidad
El pozo se perforoacute con OBM y los datos del calibrador mostraron buenas condiciones
de pozo Se seleccionaron los puntos de muestreo del fluido utilizando lecturas de
porosidad sin fluidos del registro de resonancia magneacutetica En la primera carrera de
medicioacuten de la presioacuten y obtencioacuten de muestras la herramienta MDT desplegada con
cable obtuvo perfiles de presioacuten utilizando la probeta de diaacutemetro grande En el
segundo descenso el moacutedulo Quicksilver Probe y las unidades de muestreo fueron
operados con la columna de perforacioacuten muestreaacutendose cinco estaciones
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
30
Muestreo de un nuevo descubrimiento en un campo maduro del Medio Oriente Este pozo de evaluacioacuten penetroacute seis yacimientos incluyendo uno Ademaacutes de obtener muestras de presioacuten la compantildeiacutea realizoacute pruebas en las zonas de baja porosidad pasadas por alto La presioacuten de formacioacuten aparece en el Carril 1 con el aceite identificado en ciacuterculos verdes y el agua en ciacuterculos azules Los ciacuterculos abiertos indican mediciones de presioacuten que no caen en ninguacuten gradiente Las estrellas representan las presiones medidas con la herramienta Quicksilver Probe El Carril 2 contiene la movilidad determinada de la caiacuteda de presioacuten El Carril 3 representa la porosidad y el contenido de fluido intersticial indicando en rojo el aceite y azul el agua La segunda estacioacuten de muestreo a 300 pies fue un descubrimiento La fraccioacuten de volumen LFA y resultados RGA se representan a la derecha del carril de porosidad (extremo superior derecho) La velocidad de bombeo y valores RGA para la tercera estacioacuten se muestra a la derecha del carril de porosidad (centro a la derecha) Tambieacuten se obtuvo una muestra de baja contaminacioacuten en la quinta estacioacuten a 100 pies es la primera vez que fluye aceite desde esta formacioacuten de baja porosidad Se observoacute que la RGP de este intervalo (extremo inferior derecho) era de 250 pies3bbl
Figura 23
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
31
En la segunda estacioacuten de muestreo el anaacutelisis del fluido de fondo de pozo identificoacute
aceite en un intervalo previamente no explotado La movilidad del fluido era tan baja en
esta zona compacta que no fue posible obtener una medicioacuten de la presioacuten No obstante
el moacutedulo LFA de herramienta Quicksilver Probe monitoreoacute con eacutexito la limpieza del
fluido de formacioacuten y detectoacute una RGA baja para el liacutequido lo que se tradujo en
reservas de aceite adicionales
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo
En la mayoriacutea de los yacimientos la composicioacuten de los fluidos variacutea seguacuten su posicioacuten
dentro del yacimiento Los fluidos presentan degradaciones causadas por la fuerza de
Figura 24
Limpieza del fluido en un pozo de aceite del aacuterea marina de Noruega La operacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe comenzoacute con un flujo mezclado a traveacutes de la liacutenea de flujo de descarte como lo indica el incremento de la tasa de bombeo de la liacutenea de flujo de descarte (verde claro carril superior) y luego a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo (verde oscuro carril superior) Despueacutes de 1300 segundos el flujo se divide y la muestra se logra mediante el incremento de velocidad de bombeo en la probeta de proteccioacuten La RGA (carril inferior) responde al estabilizarse despueacutes de 2300 segundos lo que indica que a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo fluye fluido con bajo nivel de contaminacioacuten La RGA de la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo y la RGA de la liacutenea de flujo de descarte en azul A los 2800 segundos se obtiene una muestra en la que no se observan niveles detectables de WBM Los picos de la curva RGA indican presencia de finos producidos por la arenisca de
formacioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
32
gravedad o la biodegradacioacuten o pueden segregarse por procesos de compactacioacuten
estructural o estratigraacutefica Una forma de caracterizar estas
variaciones es recolectar muestras para el anaacutelisis en superficie Otra forma consiste en
analizar los fluidos en el pozo sin necesidad de efectuarse en superficie
El anaacutelisis de fluidos de fondo de pozo (DFA) estaacute surgiendo como teacutecnica para
caracterizar los fluidos El anaacutelisis DFA ayuda a determinar los mejores intervalos para
la recoleccioacuten de muestras El anaacutelisis de la composicioacuten de los fluidos mientras la
herramienta permanece en el pozo permite caracterizar los fluidos en forma maacutes
detallada porque los analistas pueden modificar el programa de barrido de fluidos en
tiempo real para investigar los resultados inesperados
La capacidad del moacutedulo Quicksilver Probe para suministrar fluidos sin contaminacioacuten
asegura la obtencioacuten de resultados DFA oacuteptimos y un tiempo de limpieza maacutes raacutepido
permite efectuar varias estaciones de barrido de fluidos DFA en forma eficaz sin
tiempos de estacioacuten grandes asociados con operaciones de muestreo convencionales
Una combinacioacuten del anaacutelisis DFA con la recoleccioacuten de muestras ayudoacute a un operador
noruego a conocer los fluidos presentes en un pozo perforado en la Plataforma
Continental Noruega El pozo se perforoacute para su evaluacioacuten final antes de desarrollar el
final de un campo petrolero Debido a restricciones ambientales no se planificoacute una
prueba de produccioacuten por tal fue criacutetico obtener muestras no contaminadas y
caracterizar las variaciones de los fluidos del yacimiento en forma exhaustiva El
anaacutelisis de fluidos se usoacute para la seleccioacuten de materiales en las tuberiacuteas submarinas y su
instalacioacuten en superficie disentildeo de proceso y la planeacioacuten de la produccioacuten Debido a
su alta prioridad para captar muestras de hidrocarburos sin contaminacioacuten miscible el
pozo se perforoacute con lodo base agua (WBM)
Se corrioacute la herramienta Quicksilver Probe en las secciones de 121frasl4 pulgadas y 81frasl2
pulgadas para recolectar muestras de gas condensado aceite y agua de formacioacuten y se
llenaron 19 caacutemaras de muestreo de varios niveles Un ejemplo desafiante fuemdashel
muestreo de aceite en una zona compacta con movilidad de 17 mDcPmdashilustra coacutemo la
tecnologiacutea de muestreo conduce al obtener una muestra no contaminada
La limpieza del fluido comenzoacute con flujo mezclado primero a traveacutes de la liacutenea de flujo
de descarte y posteriormente con la liacutenea de flujo de muestreo Despueacutes de 1300
segundos el flujo se divide y se obtiene mediante el incremento con la tasa de flujo en
la probeta de proteccioacuten La RGA en tiempo real detectada con moacutedulo CFA se
estabilizoacute despueacutes de 2300 segundos lo que indicoacute que el fluido fuera limpio No
obstante el bombeo continuoacute y se obtuvo una muestra a los 2800 segundos Los picos
de la curva RGA indican la presencia de finos producidos por la formacioacuten
confirmados cuando se analiza la muestra en superficie El anaacutelisis en el pozo indicoacute
algo de arena en las muestras pero ninguacuten nivel detectable de descarte de WBM
En el mismo pozo el meacutetodo de obtencioacuten de muestras guiadas creoacute las condiciones
oacuteptimas para el anaacutelisis DFA Los analizadores espectroscoacutepicos indican cuaacutendo el
fluido de la liacutenea es suficientemente puro para ser muestreado se caracterizoacute la
composicioacuten de los fluidos en tres grupos de componentes Metano (C1) etano a
pentano (C2 a C5) hexano y los componentes maacutes pesados (C6+) Esto posibilita el
anaacutelisis en el pozo sin necesidad de recolectar muestras y enviarse a superficie
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
33
Las estaciones de barrido de fluidos DFA se obtienen a traveacutes del contacto gasaceite
con una separacioacuten de soacutelo 05 m [16 pie] La estacioacuten inferior a XX460 m indica
aceite negro con densidad aparente de 0868 gcm3 y RGA de 133 m3m3 [740 pies3
bbl] a XX455 m la composicioacuten del fluido presenta gas seco de densidad aparente
0126 gcm3 y un contenido de C1 superior al 1 (porcentaje en peso)
Las mediciones DFA definen el contacto gas-aceite con una precisioacuten de 05 m lo que
implicoacute mayor exactitud que la que se pudo lograr con los gradientes de presioacuten de los
ensayos (pre-tests) efectuados con el probador de formacioacuten La capacidad de
orientacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe aseguroacute que los fluidos analizados eran
representativos de los fluidos del yacimiento otorgando confiabilidad a los resultados
DFA Mediciones similares obtenidas en 15 estaciones DFA adicionales ayudaron a
cuantificar la composicioacuten de los fluidos de yacimiento y delinear los contactos de
fluidos
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM
En otro ejemplo del aacuterea marina de Noruega el muestreo guiado ayudoacute a obtener
muestras de agua de formacioacuten en un pozo de exploracioacuten perforado con WBM En este
pozo la caracterizacioacuten del agua era un factor clave para la descripcioacuten del yacimiento
y su evaluacioacuten econoacutemica El operador capturoacute muestras especiales para estudiar la
composicioacuten del agua en diferentes etapas de la vida productiva del pozo recolectoacute
muestras de agua con la herramienta Quicksilver Probe usoacute una probeta con empacador
dual en la tuberiacutea de revestimiento y realiza finalmente una prueba de formacioacuten a
Figuras 25 y 26
Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo para identificar el contacto gas-aceite entre dos estaciones de barrido de fluidos separadas a una distancia de 05 m Las mediciones con el moacutedulo CFA detectaron que el fluido puro muestreado a XX460 m (izquierda) era aceite negro El carril correspondiente a la composicioacuten (extremo superior) indica un 91
(porcentaje en peso) de C6+ (verde) y un 89 (porcentaje en peso) de C1 (amarillo) con RGA de 133 m3m3 En la estacioacuten situada 05 m maacutes arriba (derecha) el anaacutelisis
composicional indica un contenido de C1 (amarillo) del 91 (porcentaje en peso) y un
contenido de C6+ (verde) de menos del 5 (porcentaje en peso) lo que indica presencia de gas seco con RGA de 56602 m3m3
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
34
traveacutes de la columna de perforacioacuten Para facilitar la cuantificacioacuten de la contaminacioacuten
con filtrado WBM se agregoacute Tritio (Isoacutetopo natural del Hidroacutegeno) al WBM como
trazador Las aguas de formacioacuten no contienen Tritio en cantidades medibles de manera
que los niveles de Tritio detectados en pruebas de laboratorio pudieran convertirse en
niveles de contaminacioacuten
La primera muestra se tomoacute con la herramienta Quicksilver Probe El flujo se dividioacute
despueacutes en 18700 segundos y la muestra se recolectoacute al cabo de 24960 segundos de
bombeo El anaacutelisis de laboratorio del contenido de tritio indicoacute que la muestra poseiacutea
un nivel de contaminacioacuten del 0
El pozo se entuboacute despueacutes con tuberiacutea de revestimiento corta (liner) de 7 pulgadas y se
disparoacute en la zona de intereacutes Se corrioacute un probador de la formacioacuten operado con cable
junto con los empacadores duales inflables dentro de la tuberiacutea de revestimiento corta
para aislar el intervalo de flujo El incremento del aacuterea de flujo proporcionado por los
empacadores minimizariacutea la caiacuteda de presioacuten requerida para extraer las muestras y asiacute
se redujo el riesgo de atascamiento de la herramienta
Luego de un tiempo de limpieza demdash24 horasmdashdurante el cual se bombearon 1700
litros [450 galones] de fluido desde la formacioacuten hacia el pozo el probador de la
formacioacuten recolectoacute dos muestras El anaacutelisis de laboratorio indicoacute que las muestras
conteniacutean concentraciones elevadas de tritio potasio calcio y bromuro que son
indicativos de contaminacioacuten con salmuera de terminacioacuten y filtrado de lodo
La compantildeiacutea operadora realizoacute una prueba DST en una zona de gas situada encima de
una zona de agua El agua que fluiacutea con el gas se recolectoacute para su anaacutelisis observando
que se encontraba contaminada con salmuera de terminacioacuten y que ademaacutes conteniacutea
46 de inhibidor de hidratos
Las muestras obtenidas con la herramienta Quicksilver Probe demostraron ser las de
agua maacutes pura que se recolectaran en el campo sobrepasando la calidad obtenible con
el muestreo de probeta convencional en el pozo entubado o con pruebas DST El
anaacutelisis reveloacute caracteriacutesticas composicionales inesperadas que al principio resultoacute
difiacutecil de creer sin embargo el anaacutelisis posterior de los nuacutecleos y registros corroboroacute
los nuevos resultados de la composicioacuten del agua En otro ejemplo de muestreo de agua
del aacuterea marina de Noruega la aplicacioacuten tanto del meacutetodo de muestreo guiado como
del meacutetodo convencional en la misma formacioacuten ayudoacute a comparar el desempentildeo de la
operacioacuten de limpieza Este pozo de exploracioacuten fue perforado con fluido de
perforacioacuten de cloruro de potasio
[KCl] base agua lo que dificultoacute el programa de muestreo de agua Dado que el agua
de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la calificacioacuten de la
contaminacioacuten en tiempo real no se basoacute en las mediciones espectroscoacutepicas sino en las
diferencias de resistividad Para la determinacioacuten cuantitativa de los niveles de
contaminacioacuten se dividioacute la concentracioacuten de potasio en la muestramdashcorregida
mediante la sustraccioacuten del nivel asumido en el agua de formacioacutenmdashpor la
concentracioacuten conocida en el filtrado de WBM a cada profundidad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
35
En la primera secuencia de muestreo las muestras recolectadas en tres momentos
diferentes durante la operacioacuten de flujo guiado a 1050 segundos 7050 segundos y
7800 segundos mostraron niveles de contaminacioacuten del 835 002 y 0
respectivamente La desconexioacuten temporalmente de la bomba de descarte muestra el
efecto correspondiente sobre la contaminacioacuten Una muestra adicional recolectada a
1550 segundos despueacutes de detener la bomba de descarte arrojoacute una contaminacioacuten del
334
En la siguiente carrera el ingeniero de campo desplazoacute la sarta de herramientas 35 m
[115 pies] hacia arriba en la misma formacioacuten y utilizoacute una herramienta convencional
de una sola probeta con empacador de diaacutemetro grande para muestrear el fluido de
formacioacuten en forma convencional En esta estacioacuten el muestreo fue disentildeado para
permitir la comparacioacuten directa entre el desempentildeo de la probeta de guiado y la probeta
convencional En esta estacioacuten se llenaron tres botellas para muestras despueacutes de los
mismos tiempos de limpieza que los de las tres muestras de la secuencia de muestreo
Figura 27
Muestras guiadas del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega Dado que el agua de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la contaminacioacuten se determinoacute a traveacutes de los cambios producidos en la resistividad (azul) que se niveloacute con el tiempo Esta porcioacuten del registro de muestreo resalta el incremento que se produce en la resistividad del fluido cuando la bomba de la liacutenea de descarte (negro) se desconecta temporalmente operando soacutelo la bomba de la liacutenea de muestreo (verde) La presioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
36
guiado Las muestras obtenidas en forma convencional indicaron niveles de
contaminacioacuten del 262 86 y 82 Las muestras guiadas no soacutelo resultaron maacutes
limpias sino que ademaacutes la muestra guiada obtenida a los 1050 segundos (175
minutos) de indicoacute ser maacutes limpia que la muestra convencional despueacutes de 7050
segundos (2 horas)
49 Con una vista al futuro
La capacidad de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe permite obtener
muestras de fluido de mayor pureza y en mucho menos tiempo que las herramientas de
muestreo tradicionales Los beneficios incluyen datos de fluidos de mejor calidad el
acceso a la informacioacuten de fluidos precisa en las etapas maacutes tempranas del proceso de
caracterizacioacuten de yacimientos reduccioacuten del riesgo de atascamiento de la herramienta
mejoramiento de las capacidades para el anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo y
ahorro asociado en la obtencioacuten de una caracterizacioacuten de fluidos en forma correcta
Para algunos operadores de EampP especialmente aquellos que estaacuten involucrados en
actividades en aguas profundas la tecnologiacutea representa el mejor sustituto existente para
las pruebas DST prohibitivamente costosas o ambientalmente impracticables La
herramienta puede correrse sin la extensiva planeacioacuten inicial requerida para las pruebas
DST Otros operadores han utilizado los resultados Quicksilver Probe de alta calidad
para optimizar los planes de pruebas DST En cualquiera de los casos el meacutetodo de
muestreo guiado incrementa la eficiencia calidad y seguridad en estos ambientes
exigentes
En muchos casos la tecnologiacutea de muestreo Quicksilver Probe ha generado resultados
sorprendentes Esta tecnologiacutea estaacute incentivando a algunos operadores para que revisen
los planes en curso y vuelvan a obtener muestras en zonas en las que otras tecnologiacuteas
proporcionan resultados negativos Las compantildeiacuteas operadoras que han tenido que
perforar con WBM para obtener muestras de aceite limpias ahora pueden perforar con
seguridad utilizando OBM sabiendo que se puede obtener muestras puras sin
contaminacioacuten miscible en el pozo
Como resultado de la alta pureza de las nuevas muestras recibidas algunos laboratorios
han tenido que crear una nueva clasificacioacuten para niveles de contaminacioacuten bajos para ser medidos o TSTM Ahora que se dispone de muestras tan puras para el anaacutelisis de
laboratorio los investigadores y quizaacutes puedan realizar anaacutelisis adicionales y concebir
nuevas mediciones para comprender mejor el comportamiento de los fluidos
Una consecuencia importante de la capacidad para obtener muestras con niveles de
contaminacioacuten nula en el pozo es el mejorar la precisioacuten de las mediciones de pozo en
Figura 28
Muestreo convencional del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega para su comparacioacuten con los resultados de la figura previa (arriba) El sensor de resistividad se revistioacute inicialmente con lodo pero comenzoacute a responder (azul) parcialmente a lo largo del programa de muestreo La resistividad nunca se estabilizoacute lo que indicoacute que las muestras de agua seguiacutean contaminadas Las muestras obtenidas en esta estacioacuten despueacutes de los mismos tiempos de limpieza que las tres muestras de la secuencia de muestreo guiado mostraron niveles de contaminacioacuten del 262 86 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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tiempo real Esto incentivaraacute a las compantildeiacuteas para que realicen anaacutelisis de fluidos en el
pozo con el fin de lograr un mapeo maacutes completo que el actual de los fluidos de
yacimiento y ademaacutes fomentar la incorporacioacuten de nuevas mediciones DFA
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
38
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas desviadas-horizontales
La medicioacuten del flujo multifaacutesico complejo en pozos desviados y horizontales ha
representado siempre un verdadero reto La nueva tendencia para comprender y
diagnosticar estos regiacutemenes de flujo consiste en combinar el disentildeo de materiales la
metodologiacutea de interpretacioacuten y la visualizacioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 29
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Una edad dorada es un tiempo de prosperidad y felicidad En el campo petrolero los
tiempos de iacutempetu exploratorio podriacutean parecer una eacutepoca dorada pero la realidad
cambia de repente cuando comienzan las erogaciones masivas de capital para el
desarrollo de campos Quizaacutes la verdadera edad dorada para un campo productor llegue
tarde en su vida cuando modestas inversiones puedan traducirse en grandes retornos
Una manera eficaz de capitalizar el dinero ya invertido consiste en disentildear oacuteptimas
estrategias de produccioacuten y operaciones de remediacioacuten Los registros de produccioacuten
que identifican los puntos de entrada del fluido y diagnostican los problemas en pozos
productores constituyen las claves para el manejo exitoso del campo petrolero
En los pozos verticales o casi verticales el comportamiento del fluido es relativamente
simple y los sensores convencionales de los registros de produccioacuten son
razonablemente precisos para medir los paraacutemetros del flujo de fluido zona por zona La
situacioacuten puede ser bastante diferente en pozos horizontales y sumamente desviados
donde el uso de registros de produccioacuten para medir el perfil de entrada del fluido y las
contribuciones de cada una de las fases provenientes de cada zona ha significado un reto
mucho mayor Los experimentos de laboratorio de flujos multifaacutesicos en varios tamantildeos
y desviaciones de pozos revelan perfiles y regiacutemenes de flujo complejos incluyendo la
estratificacioacuten de fases el flujo en bache el flujo tapoacuten el flujo con burbujas dispersas
y el flujo anular
Estos experimentos demuestran una sensibilidad extrema del reacutegimen de fluido con
respecto a la desviacioacuten del pozo particularmente en o cerca de la orientacioacuten
horizontal En tales casos una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
convencional puede conducir a una interpretacioacuten ambigua y resultados menos que
oacuteptimos
Para encarar este problema los investigadores del Centro de Investigaciones de
Schlumberger en Cambridge Inglaterra y del Centro de Productos Riboud de
Schlumberger en Clamart Francia (SRC y SPRC por sus siglas en ingleacutes
respectivamente) llevaron a cabo cientos de pruebas en el circuito de flujo y
simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del flujo para comprender maacutes
profundamente los mecanismos del flujo multifaacutesico en pozos desviados y horizontales
Estos experimentos y simulaciones proveyeron a los ingenieros y cientiacuteficos la
informacioacuten necesaria para optimizar la arquitectura de la herramienta y la instalacioacuten
de los sensores para minimizar la perturbacioacuten del fluido como resultado de la
presencia de la herramienta en el pozo para entender la respuesta de la herramienta y
para proporcionar una metodologiacutea efectiva de interpretacioacuten de datos
Esta amplia investigacioacuten condujo al desarrollo del sistema de registros de produccioacuten
de pozos horizontales y desviados con la herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de
Flujo FloScan que incorpora muacuteltiples minimolinetes que abarcan la seccioacuten
transversal de un pozo junto con sondas oacutepticas y eleacutectricas ubicadas muy cerca de los
molinetes
La herramienta FloScan mide la velocidad del fluido en cinco puntos distribuidos a
traveacutes del diaacutemetro vertical de un pozo y ofrece una estimacioacuten de la fraccioacuten
volumeacutetrica (holdup) del agua del gas y del aceite con una uacutenica herramienta Se trata
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
41
del primer dispositivo que ofrece una medicioacuten directa de la velocidad del gas en un
flujo multifaacutesico
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico complejo en tuberiacuteas desviadas y horizontales
El flujo de fluidos en el pozo estaacute influenciado por varios factores incluyendo el
diaacutemetro de la tuberiacutea la velocidad de flujo el tipo de fluido y las caracteriacutesticas del
mismomdashdensidad y viscosidadmdashy la desviacioacuten del pozo En SCR se llevaron a cabo
varios experimentos en el circuito de flujo con un diaacutemetro de tuberiacuteas de 6 pulgadas
con dos fases de fluidomdashaceite y aguamdashfluyendo con la misma velocidad
Con la tuberiacutea horizontal el flujo se estratifica naturalmente ocupando el aceite la parte
superior la tuberiacutea y el agua la parte inferior Ambas fases viajan a velocidades
similares y la fraccioacuten volumeacutetrica estaacute cerca de 5050 Bajo estas condiciones una
herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional mediriacutea la
velocidad de fase promedio de la combinacioacuten de las fases Multiplicando la fraccioacuten
volumeacutetrica medida por la velocidad de la combinacioacuten de las fases es posible deducir
Principales regiacutemenes de flujo para sistemas liacutequido-gas Los factores que influyen en los regiacutemenes de flujo incluyen la desviacioacuten del pozo y la proporcioacuten de cada fase las diferencias relativas en las densidades de las fases la tensioacuten superficial y viscosidad de cada fase y la velocidad promedio En un sistema liacutequido-gas cuando las pequentildeas burbujas de gas estaacuten uniformemente distribuidas el reacutegimen de flujo se denomina flujo con burbujas dispersas Cuando algunas de estas burbujas se agregan para formar burbujas maacutes grandes conduce a flujo tapoacuten o flujo en bache El flujo anular es caracteriacutestico del flujo de gas a altas velocidades en el centro del pozo con el fluido confinado a una fina peliacutecula en las paredes del pozo El flujo estratificado ocurre en pozos horizontales cuando dos o maacutes fases se separan debido a la atraccioacuten gravitatoria El flujo ondulante resulta en sistemas estratificados cuando se produce interferencia entre las dos fases viajando a diferentes velocidades
Figura 30
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
42
la velocidad de flujo de cada fase pero es difiacutecil hacer esto en forma exacta si el pozo
no es horizontal
Los pozos rara vez son perfectamente horizontales Una inclinacioacuten de 2ordm provoca una
distribucioacuten del fluido diferente al de un caso horizontal y el flujo variacutea de gran manera
que depende de la direccioacuten de inclinacioacuten de la tuberiacutea A una inclinacioacuten de 88ordm los
fluidos fluyen en forma ascendente El agua el fluido maacutes denso experimenta un
incremento de fraccioacuten volumeacutetrica y se moviliza maacutes lentamente que en un caso de
inclinacioacuten de 90ordm
El aceite se mueve en una banda maacutes estrecha en la parte superior y con una mayor
velocidad A una desviacioacuten de 92ordm pasa lo contrario la fase de aceite queda detraacutes de
la del agua y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrece considerablemente En ambos
casos el mayor deslizamiento entre las fases incrementa la combinacioacuten en la interfase
y tambieacuten conduce a una interfase no tan bien definida Inclusive desviaciones maacutes
pequentildeas de menos de 1ordm respecto a la horizontal tambieacuten causan este efecto dramaacutetico
en el comportamiento del flujo particularmente a velocidades de flujo bajas
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43
Figura 31
Ubicacioacuten de los minimolinetes y sondas La herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan incorpora 17 sensores cuatro minimolinetes en un brazo cinco sondas eleacutectricas y cinco sondas oacutepticas en otro brazo y un juego de sensores incluyendo un molinete y sondas eleacutectricas y oacutepticas en el cuerpo de la herramienta que se asienta en el fondo del pozo La herramienta se transporta dentro del pozo con los brazos retraiacutedos dentro del cuerpo de la misma El cuerpo de la herramienta se asienta en el fondo de la tuberiacutea durante la adquisicioacuten de registros y el brazo motorizado se extiende cubriendo el diaacutemetro completo del pozo
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44
A una desviacioacuten de 70ordm el aceite viaja a lo largo de la parte superior de la tuberiacutea a una
velocidad auacuten maacutes alta que la del caso de 88ordm y el agua cae detraacutes hacia el fondo del
pozo conduciendo a la recirculacioacuten del agua y a una velocidad del agua negativa en la
parte baja de la tuberiacutea Estos experimentos de laboratorio ilustran cuaacuten desafiante es
obtener una velocidad de fase representativa con la presencia de dos fases
La presencia de gas en el pozo agrega una complejidad auacuten mayor en los patrones de
flujo aparecen flujos tales como flujo en bache flujo tapoacuten flujo disperso y flujo
anular Una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional con
un molinete de diaacutemetro completo responde tanto a la velocidad como a la cantidad de
movimiento de la fase en la porcioacuten central del pozo a una profundidad y tiempo
determinado haciendo que la velocidad del gas no se detecte Cuando vuelve a circular
el flujo un molinete de diaacutemetro completo puede variar en la direccioacuten de rotacioacuten o no
girar del todo En tales casos el flujo de fluido proveniente de diversos intervalos no
puede ser cuantificado distorsionando severamente los resultados de los registros
Las soluciones tales como el servicio avanzado de diagnoacutestico del flujo de pozo PL
Flagship se desarrollaron para evaluar los perfiles de flujo entrante en regiacutemenes de
flujo complejos en pozos horizontales y sumamente desviados Presentado en 1996 este
juego integrado de herramientas para la adquisicioacuten de registros de produccioacuten consiste
en una sonda de presioacuten y temperatura un detector de rayos gamma una herramienta de
activacioacuten de pulsos de neutrones dos herramientas alineadas de generacioacuten de
imaacutegenes del fluido un inyector de marcador de fluido y uno o dos molinetes
centralizados Cada uno de estos dispositivos mide una parte especiacutefica de la
informacioacuten del flujo La informacioacuten se combina e interpreta luego para derivar el tipo
y velocidad de fluido proveniente de cada intervalo de produccioacuten
Este juego de medicioacuten de flujo abarca desde 305 hasta 427 m [100 a 140 pies] de
largo dependiendo de la configuracioacuten de la herramienta En un reacutegimen de flujo no
estacionario complejo tal como aquellos ilustrados por los experimentos de laboratorio
los sensores pueden estar posicionados en diferentes regiacutemenes de flujo al variar la
desviacioacuten del pozo La situacioacuten dinaacutemicamente cambiante hace difiacutecil la
Figura 32
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
45
interpretacioacuten de los registros de produccioacuten Otra dificultad con las herramientas de
adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales es la incapacidad para medir
directamente la velocidad del gas Una nueva herramienta especiacuteficamente disentildeada
para pozos sumamente desviados y pozos horizontales encara estos retos en los
regiacutemenes de flujo complejos
51 Tecnologiacuteas avanzadas
El dispositivo FloScan es la primera herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten desarrollada utilizando simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del
fluido para optimizar su forma y estudiar la perturbacioacuten del fluido en flujos
ascendentes y descendentes con diferentes diaacutemetros de pozos y distintas viscosidades
del fluido El disentildeo de la sonda fue sujeto a simulaciones y experimentos cinemaacuteticos
Las simulaciones de resistencia mecaacutenica utilizando el programa de computacioacuten
ANSYS verificaron la compatibilidad de la herramienta para las operaciones con tuberiacutea
flexible
La herramienta ha sido disentildeada para operar descentralizada lo cual simplifica su
transporte en pozos horizontales y sumamente desviados y garantiza la instalacioacuten
correcta de los sensores a traveacutes del eje vertical del pozo Las mediciones de la
orientacioacuten de la herramienta y el calibrador permiten el caacutelculo de la posicioacuten de los
sensores en tiempo real
Un aspecto de la herramienta es que el arreglo de los sensores permite ubicar los
mismos lo suficientemente cerca entre siacute para medir el mismo reacutegimen de fluido a la
misma profundidad y tiempo Por lo tanto a una profundidad determinada se obtiene un
perfil de flujo de tres fases completo con velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en tiempo
real
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
46
La compantildeiacutea Schlumberger ha desarrollado sensores de rotacioacuten de baja energiacutea que
presentan miacutenima friccioacuten Los molinetes poseen un diaacutemetro aproximado de 25 cm [1
pulgada] La optimizacioacuten de los molinetes llevada a cabo en varios meses incluyoacute
pruebas en flujos arenosos fluidos corrosivos y fluidos de alta velocidad Numerosas
pruebas muestran una respuesta de velocidad precisa cuando el brazo se extiende dentro
de tuberiacuteas con diaacutemetro interno de entre 27frasl8 y 9 pulgadas
Mientras los molinetes determinan la velocidad del fluido las sondas determinan la fase
del fluido y sus fracciones volumeacutetricas Las sondas eleacutectricas en la herramienta de
medicioacuten de la fraccioacuten volumeacutetrica FloView discriminan el agua de los hidrocarburos
utilizando una medicioacuten de resistencia eleacutectrica del fluido mientras que la herramienta
con Sensor Oacuteptico para Determinar la Fraccioacuten Volumeacutetrica del Gas GHOST distingue
el gas del liacutequido utilizando una medicioacuten oacuteptica del iacutendice de refraccioacuten Las
herramientas GHOST y FloView son tecnologiacuteas probadas en el campo y sus sensores
han sido integrados en el disentildeo de la herramienta FloScan
Al pasar el fluido por la punta de las sondas eleacutectricas en la herramienta FloScan la
herramienta mide la conductividad en el agua o la conductividad debajo de cierto
umbral en el aceite o gas La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula a partir de la
cantidad de tiempo que toma completar el circuito en comparacioacuten con el tiempo total
de medicioacuten
Figura 33
Operacioacuten de la sonda eleacutectrica La sonda FloView posee una punta conductiva separada de tierra Cuando se rodea por un medio conductor como el agua fluye la corriente Cuando la punta encuentra gas o aceite el circuito se interrumpe La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula en base al tiempo en que se completa el circuito
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
47
La fraccioacuten volumeacutetrica del gas se obtiene oacutepticamente El aceite y el agua poseen
iacutendices de refraccioacuten altos mientras que el gas posee un iacutendice de refraccioacuten bajo y
refleja maacutes del 80 de luz Cuando la reflectividad excede un umbral predeterminado
la sonda indica gas Ahora bien con sondas en la herramienta FloScan indicando la
posicioacuten del gas y pequentildeos molinetes midiendo el flujo a traveacutes del diaacutemetro del pozo
es posible determinar la velocidad del gas en forma precisa
Las mediciones se toman mientras se mueve la herramienta con los brazos extendidos
para tocar el tope de la tuberiacutea mientras que el cuerpo de la herramienta yace en el
fondo Resortes de flejes operan la abertura de los brazos y un activador hidraacuteulico
motorizado opera su cierre La posicioacuten de cada sensor se determina en tiempo real en
base a la posicioacuten relativa de los brazos y las mediciones del calibrador Cuando se
desea se pueden obtener datos con la sonda sujeta a una estacioacuten En flujos
estratificados la ubicacioacuten de las interfases del fluido se puede determinar
precisamente haciendo mediciones mientras se cierra el brazo utilizando la funcioacuten de
escaneo con el brazo en una posicioacuten determinada con resultados disponibles en
tiempo real
La sonda FlowScan es de 34 m [11 pies] de largo e idealmente adaptada para pozos no
verticales A diferencia de la sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten tiacutepica de
100 pies la longitud total de la sarta es aproximadamente de 76 m [2 5 pies ] cuando se
halla combinada como la tiacutepica sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
incluyendo sensores de presioacuten y temperatura La herramienta se puede operar en pozos
con diaacutemetro interno de 27frasl8 a 9 pulgadas y puede transportarse mediante tuberiacutea
flexible cable de acero o con un sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC Opera
a temperaturas por encima de 149ordmC [300ordmF] y bajo presiones de 103 MPa [15000 lpc]
Figuras 34 y 35
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
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52 Perfil de flujo en tiempo real
Cuando la sonda FloScan opera los datos en tiempo real se generan en 17 sensores el
calibrador y el dispositivo de orientacioacuten relativa de la sarta Una novedosa tendencia
hacia la interpretacioacuten de datos incorpora un programa de computacioacuten para la
visualizacioacuten en tiempo real de la velocidad de la fase y las fracciones volumeacutetricas a lo
largo del diaacutemetro vertical de la seccioacuten del pozo Otro paquete de computacioacuten ofrece
un faacutecil despliegue de datos no procesados durante la operacioacuten de adquisicioacuten de
registros o maacutes tarde durante su reproduccioacuten
El programa de computacioacuten emplea una moderna teacutecnica de modelado utilizando una
calibracioacuten del molinete que tiene en cuenta la inclinacioacuten teoacuterica del mismo y los
valores del umbral de rotacioacuten en el aceite agua y gas Esta teacutecnica automatizada
provee un procesamiento de datos en tiempo real en una sola pasada durante la
adquisicioacuten de registros La precisioacuten del molinete se verifica al comparar los resultados
del procesamiento en muacuteltiples pasadas a diferente velocidad de adquisicioacuten de datos y
los valores predeterminados pueden ser reemplazados si es necesario por valores
derivados subsecuentemente de un graacutefico de calibracioacuten del molinete tradicional La
calibracioacuten mediante muacuteltiples pasadas de los molinetes generalmente conduce a
resultados maacutes precisos que los valores predeterminados
Este programa de computacioacuten tambieacuten se utiliza para convertir los datos de la
herramienta FloScan en datos promedios a cada profundidad de medicioacuten y como valor
de entrada al algoritmo de inversioacuten del programa de computacioacuten de adquisicioacuten del
registro de produccioacuten BorFlow El programa BorFlow realiza calibraciones del
molinete y caacutelculos del flujo multifaacutesico en estado estacionario respaldando las nuevas
mediciones de los registros de produccioacuten incluyendo la herramienta FloScan
El meacutetodo de procesamiento es secuencial Los perfiles de las fases de la fraccioacuten
volumeacutetrica del gas y del agua se generan en base a las lecturas de una sonda eleacutectrica y
una oacuteptica El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se deduce luego de aquellas de
Figura 36
Brazo de la herramienta FloScan escaneando a traveacutes de la interfase del fluido La herramienta FloScan provee una funcioacuten de escaneo de estacioacuten para la determinacioacuten precisa de las ubicaciones y velocidades de la interfase El calibrador y dispositivo de orientacioacuten relativa provee las posiciones del sensor durante el escaneo La herramienta se posiciona en una zona de intereacutes y los sensores graban las fracciones volumeacutetricas continuas y las respuestas del molinete a traveacutes de la seccioacuten transversal del pozo al irse cerrando el brazo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
49
gas y de agua El liacutemite superior e inferior de las interfases del flujo se definen como
regiones en donde el flujo es multifaacutesico La velocidad de cada fase se deriva despueacutes
de una calibracioacuten del molinete La velocidad de cada fase se multiplica por la fraccioacuten
volumeacutetrica para determinar la velocidad de flujo
Se llevoacute a cabo experimentos de laboratorio adicionales en SCR y SRPC con la
herramienta FloScan con flujo trifaacutesico y con la tuberiacutea a diferentes desviaciones para
verificar la respuesta de la herramienta en flujos complejos
Los datos no procesados son continuamente actualizados en la caja del monitor de
despliegue ofreciendo una toma en cualquier instante de tiempo El programa de
procesamiento calcula la distribucioacuten del fluido a traveacutes del diaacutemetro de la tuberiacutea en
tiempo real (figuras 38 39 y 40)
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten
Una nueva secuencia de tareas de procesamientomdashel Asesor de Registros de
Produccioacuten PLAmdashha sido disentildeada por el Centro de Geociencia de Schlumberger en
Pekiacuten para evaluar el comportamiento del flujo en el fondo del pozo en terminaciones
de muacuteltiples horizontes y guiar las decisiones de reparacioacuten de manera oportuna Esta
secuencia de tareas incorpora herramientas interactivas para tener en cuenta varios
paraacutemetros de terminacioacuten y yacimiento asiacute como para visualizar sus efectos en el
Figura 37
Flujo de procesamiento en tiempo real La secuencia de tareas del procesamiento utiliza un algoritmo secuencial (izquierda) El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica y el perfil de velocidad se estaacuten actualizando y mostrando continuamente en tiempo real (derecha) La pantalla muestra el caacutelculo de la fraccioacuten volumeacutetrica velocidad y tasa de flujo del agua aceite y gas dentro de la caja negra en la parte inferior derecha Los datos desplegados provienen de una prueba efectuada en el circuito de flujo equipado con una tuberiacutea de 6 pulgadas a 88ordm de desviacioacuten con aceite y agua fluyendo a 240 m3d y gas fluyendo a 352 m3d [124 MpcD]
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50
perfil de produccioacuten Los resultados graacuteficos permiten obtener una raacutepida seleccioacuten de
posibles escenarios y mostrar el perfil pronosticado despueacutes de la intervencioacuten La
entrega de datos combina la productividad del yacimiento definida por las
mediciones de los registros de produccioacuten con el anaacutelisis de sistemas de produccioacuten
NODAL
Las teacutecnicas del anaacutelisis NODAL proveen un meacutetodo para modelar los efectos de las
caracteriacutesticas del fluido y la configuracioacuten de la terminacioacuten del pozo al producir los
fluidos a la superficie La combinacioacuten de las respuestas de los registros de produccioacuten
con el anaacutelisis NODAL ofrece un panorama uacutenico para entender mejor el
comportamiento de la terminacioacuten del yacimiento y el potencial para introducir mejoras
Se puede modelar raacutepidamente el impacto de modificar una terminacioacuten para
pronosticar los cambios resultantes en el perfil de produccioacuten Cuando los costos de la
intervencioacuten son altos la capacidad para evaluar el posible resultado de una reparacioacuten
y para tomar decisiones sensatas de manera oportuna se vuelve crucial
54 Retos en pozos desviados y horizontales
Los campos petroleros del Golfo de Suez presentan una variedad de retos para las
mediciones de los registros de produccioacuten Esta madura regioacuten productora contiene
cerca de 100 plataformas en 45 campos con maacutes de 300 pozos de produccioacuten y 100
inyectores de agua Los registros de produccioacuten ayudan a mantener la produccioacuten
corriente de aceite de 20657 m3d [130000 BD] Los yacimientos viejos producen
aceite viscoso con alto corte de agua combinados con terminaciones desviadas u
horizontales que se encuentran tiacutepicamente en ambientes marinos conducen a
regiacutemenes de flujo complicados En muchos casos les resulta difiacutecil proveer las
respuestas necesarias bajo estas condiciones con las herramientas de adquisicioacuten de
registros de produccioacuten convencionales
Un campo del Golfo de Suez que se puso en produccioacuten en 1978 tiene una estructura
anticlinal inclinada caracterizada por areniscas homogeacuteneas bien conectadas La
permeabilidad del yacimiento generalmente aumenta con la profundidad y abarca desde
200 hasta 1000 mD en la base En 1996 se inicioacute un programa de inyeccioacuten de agua
para proveer el influjo limitado del acuiacutefero con mantenimiento de presioacuten Cuando el
campo se va aproximando a su liacutemite econoacutemico los registros de produccioacuten juegan un
rol importante en el reconocimiento de las aacutereas para el aislamiento del agua (WSO por
sus siglas en ingleacutes) para maximizar la recuperacioacuten del aceite
Uno de los pozos en este campo considerado para un posible WSO posee una
inclinacioacuten de 37ordm y produce con la ayuda de levantamiento artificial por gas a traveacutes de
seis intervalos abiertos Las pruebas de pozos efectuadas a fines de 2003 indicaron un
gasto total de produccioacuten de 327 m3d [2058 BD] con un corte de agua del 97 Fue
necesario adquirir registros de produccioacuten para evaluar las contribuciones del intervalo
individual y para identificar las fuentes de produccioacuten de agua La utilizacioacuten de
registros de produccioacuten convencionales para determinar las contribuciones del intervalo
produjo resultados ambiguos debido a los regiacutemenes de flujo complejos asociados con
alto corte de agua y desviacioacuten relativamente alta En un intento por superar estas
limitaciones y proveer un anaacutelisis de flujo cuantitativo se puso en funcionamiento la
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
51
herramienta FloScan el 29 de enero de 2004 utilizando cable de acero para transportar la
herramienta dentro del pozo
Los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica obtenidos con las herramientas FloScan y FloView
indican claramente estructuras de flujo complejas a lo largo del pozo Los resultados de
la imagen de velocidad muestran varias aacutereas de agua recirculante en la parte baja del
pozo Los datos de la herramienta FloView demuestran claramente que el aceite estaacute
fluyendo en una pequentildea aacuterea en la parte superior del pozo Los datos de la herramienta
GHOST indican que no se detectoacute gas a lo largo de la seccioacuten analizada
Figuras 38 39 y 40
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 40
Experimentos efectuados en el circuito de flujo utilizando la sonda FloScan con procesamiento en tiempo real El despliegue muestra la fraccioacuten volumeacutetrica y las velocidades en tiempo real en un flujo de tres fases El aceite y el agua estaacuten fluyendo en una tuberiacutea de 6 pulgadas a 240 m3d y el gas estaacute fluyendo a 352 m3d Los cinco minimolinetes atraviesan la seccioacuten transversal vertical de la tuberiacutea A 92ordm el agua tiene una velocidad mayor que el aceite y el gas y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua es baja (arriba) Las fases del fluido aparecen bien separadas con el gas y el aceite ocupando la mayor parte de la tuberiacutea A 88ordm de desviacioacuten el agua se retarda debido a la atraccioacuten gravitatoria mientras el flujo se mueve en forma ascendente (centro) El aceite y el gas ocupan la mitad superior de la tuberiacutea y se mueven mucho maacutes raacutepido que el agua A 70ordm de desviacioacuten del pozo el flujo es complejo (abajo) El agua que se muestra en azul es una fase dominante con gotitas de aceite (verde) dispersas en todas partes y el gas (rojo) principalmente en la parte superior El agua queda atraacutes movieacutendose mucho maacutes lento que el aceite y el gas Los dos molinetes del fondo leen una velocidad negativa indicando recirculacioacuten de agua
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Esquema metodoloacutegico
Figura 41
Secuencia de tareas de interpretacioacuten del sistema Asesor de Registros de Produccioacuten PLA Utilizando la informacioacuten de la presioacuten de la formacioacuten (izquierda) como punto de partida el programa de computacioacuten define los paraacutemetros zonales del yacimiento en teacuterminos del iacutendice de productividad el corte de agua y la relacioacuten gasaceite (arriba al centro) Estos datos se pasan al paquete de anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL al programa de anaacutelisis del sistema de produccioacuten PIPESIM (derecha) crea un modelo para aparejar las velocidades medidas y las presiones tan cercanamente como sea posible El modelo resultante se utiliza para evaluar varias actividades de modificacioacuten de terminacioacuten en teacuterminos de los resultados de produccioacuten La interfase incluye herramientas interactivas para ingresar datos de varias modificaciones de terminacioacuten y paraacutemetros del yacimiento permitiendo la visualizacioacuten de los efectos en el perfil de produccioacuten Los resultados son entregados en despliegues de registros graacuteficos y datos tabulares
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Figura 42
Respuesta de los minimolinetes individuales y fraccioacuten volumeacutetrica del agua con la herramienta FloView Las respuestas del molinete para ocho pasadas a cinco velocidades diferentes del cable se observan a la izquierda Las curvas soacutelidas representan cinco pasadas descendentes y las curvas punteadas indican tres pasadas ascendentes La respuesta del molinete aumenta desde el molinete 0 en el lado inferior del pozo desviado a 37ordm al molinete 4 en el lado superior del pozo De modo similar los valores de la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrecen desde la sonda 0 a la sonda 5 (derecha) Se despliegan las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica para una de las pasadas con la parte baja a la izquierda y la parte alta a la derecha La imagen de velocidad del molinete muestra una velocidad positiva en la parte superior del pozo desde el fondo del levantamiento La imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica con FloView (bien a la derecha) muestra claramente algo de aceite presente en la parte alta del pozo desde el fondo del levantamiento El aceite maacutes liviano que fluye a lo largo de la parte superior del pozo establece aacutereas de recirculacioacuten local corroboradas por valores bajos y negativos en la imagen de velocidad
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Figura 43
Comparacioacuten de las herramientas de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales (PL) y los perfiles del flujo de la herramienta FloScan Cada carril muestra la parte baja del pozo a la izquierda y la parte alta del pozo a la derecha La imagen de velocidad generada por la herramienta FloScan muestra el rango de color desde el azul al rojo con el rojo indicando la velocidad negativa (Carril 2) El perfil de flujo resultante (Carril 6) de la combinacioacuten de la imagen de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica (Carril 4) obtenida con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 de aceite y el 85 de agua se producen de los disparos ubicados debajo de X400 pies de profundidad El resto del agua y algo de aceite provienen de los disparos localizados a X390 pies de profundidad Los dos disparos superiores estaacuten produciendo aceite seco y maacutes de la mitad de la produccioacuten de aceite del pozo proviene del disparo superior El molinete de diaacutemetro completo estaacute fuertemente influenciado por la recirculacioacuten del agua en la parte baja del pozo Las estaciones del molinete en el tope del intervalo muestran gran evidencia de ello El resultado es que las velocidades del molinete de diaacutemetro completo son insensibles a las pequentildeas entradas de aceite que se mueve a lo largo de la parte alta del pozo De modo similar la densidad del fluido obtenida con el gradiomanoacutemetro (Carril 3) posee una pobre resolucioacuten para detectar los pequentildeos cambios en la fraccioacuten volumeacutetrica del agua que son detectados por la sonda FloView ubicada en la parte alta
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El perfil de flujo derivado de la combinacioacuten de los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica y
velocidad obtenidos con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 del aceite
y el 85 del agua son producidos de los disparos ubicados debajo de los X 400 pies
de profundidad El resto del agua y alguna contribucioacuten de aceite provienen de disparos
ubicados a 390 pies de profundidad Los disparos superiores estaacuten produciendo aceite
limpio con maacutes de la mitad de la produccioacuten del aceite proveniente del disparo menos
profundo
Resultados pronosticados del registro para la operacioacuten de remediacioacuten planificada Un tapoacuten (cuadrado azul en el diagrama esquemaacutetico del pozo) colocado a X400 pies de profundidad elimina la produccioacuten de los tres disparos maacutes profundos El Carril 4 despliega la presioacuten de flujo inicial junto con el pronoacutestico del anaacutelisis NODAL de la presioacuten de flujo luego de colocar el tapoacuten (presioacuten de reparacioacuten) Al no requerirse que el pozo levante artificialmente la produccioacuten de agua de las zonas maacutes profundas se observa una presioacuten de flujo decreciente a traveacutes de las zonas maacutes altas Esteacute incrementado en la caiacuteda de presioacuten en las zonas maacutes altas provee un aumento nueve veces mayor en la produccioacuten de aceite
Figura 44
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Los sensores de los registros de produccioacuten convencionales pierden la entrada
significante de aceite de los disparos superiores debido al efecto de recirculacioacuten del
agua en el molinete La baja resolucioacuten del gradiomanoacutemetro para determinar la
densidad del fluido resulta en una pobre determinacioacuten de las contribuciones de aceite
Esto lleva a una interpretacioacuten erroacutenea que atribuye el 90 de la entrada de aceite a los
disparos maacutes profundos
En base a los resultados de la herramienta FloScan se planificoacute una operacioacuten de
reparacioacuten de pozo para optimizar la produccioacuten de aceite El intervalo entre X375 y
X400 pies de profundidad se evaluoacute para una posible colocacioacuten de tapoacuten para aislar la
mayoriacutea de las zonas con alto corte de agua La excelente correspondencia entre los
resultados del registro de produccioacuten con la informacioacuten geoloacutegica respecto de la
ubicacioacuten de la arcilla sellante motivoacute al operador a colocar el tapoacuten a X400 pies de
profundidad
Se utilizoacute un programa de computacioacuten para pronosticar los resultados en la operacioacuten
de remediacioacuten Los resultados pronosticaron una produccioacuten de aceite de 97 m3d [609
BD] y una produccioacuten de agua de 389 m3d [2447 BD] Estos valores estaacuten muy cerca
de los resultados reales de 88 m3d [556 BD] para el aceite y 402 m3d [2532 BD]
para el agua Un incremento de nueve veces maacutes en la produccioacuten de aceite y una
recuperacioacuten de la inversioacuten en menos de una semana demuestran la efectividad de la
herramienta FloScan
En otro campo en el Golfo de Suez la presioacuten del yacimiento declinoacute de una presioacuten
inicial de 179 MPa [2600 lpc] a una presioacuten muy baja cercana a 76 MPa [1100 lpc]
en algunos pozos La columna de 37 m [120 pies] de aceite de alta viscosidad queda
entre la capa de gas y un acuiacutefero bastante activo y existe conificacioacuten de gas-agua Las
lecturas en la prueba muestran que el corte de agua puede abarcar desde 70 hasta
98 Esto significa que la produccioacuten de aceite variacutea entre el 2 y el 30 del flujo
total un factor de 15 en la variacioacuten
El operador corrioacute la herramienta FloScan para obtener una evaluacioacuten precisa del corte
de agua y localizar los puntos de entrada del fluido para el aceite y el agua El costo de
intervencioacuten del pozo es tiacutepicamente cercano a US$ 250000 por lo tanto es vital evitar
una intervencioacuten innecesaria o ineficaz
La terminacioacuten de pozos de gran diaacutemetro los regiacutemenes de flujo multifaacutesico y los
pozos horizontales con perfiles desafiantes representan una complicacioacuten para obtener
una estimacioacuten exacta de queacute es lo que estaacute fluyendo en el pozo Para planificar una
intervencioacuten eficaz el operador bajoacute la herramienta FloScan con tuberiacutea flexible
equipada con cable eleacutectrico junto con la herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten de nueva generacioacuten PS Platform para poder efectuar comparaciones Las
pasadas ascendentes-descendentes se condujeron a tres velocidades distintas del cable
En otra pasada se corrioacute la herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimientos
RSTPro con una sonda FloScan para determinar los contactos aceiteagua y gasaceite
El perfil del pozo muestra un punto bajo en la trayectoria maacutes allaacute del taloacuten del pozo el
pozo sube nuevamente Las zonas perforadas estaacuten en la seccioacuten horizontal del pozo La
imagen de velocidad muestra un aumento en velocidad en el lado bajo del pozo cerca de
los 120 pies de profundidad Mientras que el incremento en velocidad se atribuye en
gran medida al agua la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica muestra claramente algo de
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aceite a esta profundidad El molinete convencional de diaacutemetro completo muestra poca
actividad con pequentildeas indicaciones de recirculacioacuten a la misma profundidad y no
detecta la zona de produccioacuten maacutes importante Los datos de la herramienta FloScan
indican que los disparos ubicados a una profundidad vertical verdadera maacutes profunda
(TDV por sus siglas en ingleacutes) producen la mayor cantidad de agua El contacto
aguaaceite determinado por la medicioacuten de la herramienta RSTPro confirmoacute este
resultado En base a estos resultados el programa de reparacioacuten recomendado implicoacute
cerrar las zonas maacutes bajas y volver a disparar cerca de 244 a 305 m [800 a 1000 pies]
menos profundo sobre el taloacuten del pozo a cerca de 70ordm de desviacioacuten La produccioacuten
total de aceite aumentoacute de 48 m3d [300 BD] a 79 m3d [500 BD] El aumento de
produccioacuten pagoacute las intervenciones en otros dos pozos
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo
Siendo que el 70 de la produccioacuten actual de aceite proviene de los campos maduros
los avances tecnoloacutegicos cumplen un rol siempre creciente en prolongar la vida de los
campos y en maximizar el retorno de las inversiones Estos campos tienen la capacidad
de aumentar su produccioacuten en el futuro con una miacutenima inversioacuten Como lo demuestran
estos ejemplos de Medio Oriente la herramienta FloScan identifica correctamente los
puntos de entrada del fluido en regiacutemenes de flujo complejos en pozos desviados y
horizontales Los aumentos en la produccioacuten y los retornos raacutepidos ilustran la
efectividad operacional y en costos de esta tecnologiacutea Es a traveacutes de este tipo de
innovacioacuten que tiende a integrar el disentildeo de herramientas el procesamiento de datos y
los programas de computacioacuten de interpretacioacuten que la industria puede resolver los
retos para incrementar la productividad en los campos maduros
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59
Figura
45
Un ejemplo de un pozo horizontal del Golfo de Suez Las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica obtenidas con la herramienta FloScan se despliegan para una de las pasadas de la herramienta en la parte superior del pozo a 153 mmin [50 piesmin] El perfil de velocidad muestra poca actividad hasta 120 pies de profundidad donde la velocidad aumenta en la parte baja del pozo y el agua aparece en la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica A pesar de que la mayor parte de la velocidad se atribuye al agua en la parte baja los niveles de la fraccioacuten volumeacutetrica indican que algo de aceite estaacute tambieacuten fluyendo en este punto El molinete de diaacutemetro completo convencional indica un leve flujo ascendente en este intervalo posiblemente atribuido a alguna recirculacioacuten reversa del aceite que estaacute siendo arrastrado abajo del pozo y luego circula de vuelta hacia arriba El perfil de flujo derivado de la herramienta FloScan (arriba) resulta de la combinacioacuten de los perfiles de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica La herramienta convencional de adquisicioacuten de registros de produccioacuten no detecta la entrada de aceite maacutes significante proveniente del disparo ubicado cerca de los Y100 pies de profundidad
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60
6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en el fondo del pozo
Estaacuten a disposicioacuten sistemas de transferencia especiales para colocar equipos en pozos
lejos de superficie y extraer informacioacuten en localizaciones de fondo de pozo Las nuevas
formas de sistemas de operacioacuten de herramientas proveen acceso confiable en pozos
profundos o con trayectorias complejas
Figura 46
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61
Durante gran parte en la historia de la industria de exploracioacuten-produccioacuten (EampP) los medios para la operacioacuten o transporte de herramientas y equipos hasta una
localizacioacuten en el subsuelo y nuevamente a su lugar de procedencia han suscitado similares
hipoacutetesis taacutecitas Cuando los pozos en su mayor parte eran verticales y no demasiado
profundos las herramientas de adquisicioacuten de registros y otros equipos se
transportaban a la profundidad deseada a traveacutes de cables estaacutendar La mayoriacutea de los
usuarios dejaban los detalles de la operacioacuten de herramientas en manos de las compantildeiacuteas
de servicios
La situacioacuten ha cambiado si bien todaviacutea existe un gran nuacutemero de pozos casi verticales
someros hoy en diacutea muchos pozos son extremadamente profundos tienen grandes aacutengulos
de inclinacioacuten o exhiben ambas caracteriacutesticas al mismo tiempo Las opciones en lo que
respecta a la operacioacuten de herramientas en el pozo se han expandido para satisfacer estos
desafiacuteos crecientes
Durante muchos antildeos se han utilizado las columnas de perforacioacuten para operar las barrenas y equipo de perforacioacuten se empleado cable eleacutectrico para obtener registros de
pozo efectuar disparos e instalar los componentes de terminacioacuten de pozos Hoy en diacutea
se obtienen mediciones durante la perforacioacuten se perfora o se operan equipos en el fondo
del pozo con tuberiacutea flexible datos obtenidos en tiempo real sustentan la operacioacuten de
geonavegacioacuten durante la perforacioacuten los cables de acero son maacutes resistentes y maacutes
largos los tractores de fondo de pozo arrastran equipos a traveacutes de grandes distancias
en secciones de pozos cuyo acceso seriacutea de otro modo difiacutecil o muy oneroso En pozos
profundos con trayectorias complejas los operadores y las compantildeiacuteas de servicios
participan activamente en la seleccioacuten de meacutetodos de operacioacuten de herramientas y en la
planeacioacuten de las tareas subsiguientes
61 Coacutemo llegar al lugar
El transporte de un equipo a lo largo de una distancia de varias millas o kiloacutemetros a traveacutes de un agujero pequentildeo practicado en el terreno hasta alcanzar un punto en particular
es una proeza notable pero que sucede diariamente en la industria de EampP Una vez en la
localizacioacuten de fondo de pozo requerida se espera que el equipo lleve a cabo tareas
complejas que a menudo deben ser vigiladas rutinariamente y controladas en tiempo
real en superficie lejos del pozo La eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas
forma parte de la provisioacuten de estas capacidades
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62
El objeto operado puede ser una barrena de perforacioacuten una sarta de herramientas de
adquisicioacuten de registros pistolas para perforacioacuten de tuberiacuteas fluidos de fracturamiento o
de otro tipo dispositivos de vigilancia rutinaria y de registros o diversos tipos de equipos de
terminacioacuten de pozos En algunos procesos de operacioacuten de herramientas el instrumento se
embarca en un viaje de ida y vuelta mientras que en otras es transportado en una sola
direccioacuten es decir hacia el interior o bien hacia el exterior de un pozo
El transporte de dispositivos es una de las funciones de un sistema de operacioacuten de
herramientas Por ejemplo el sistema debe ser capaz de soportar el peso de las
herramientas y del equipo que se introduce Y se extraen de un pozo ademaacutes de su
propio peso y la resistencia a la friccioacuten asociada Ademaacutes debe existir un meacutetodo para
determinar como miacutenimo de la localizacioacuten del fondo del pozo Algunos tipos de
sistemas de operacioacuten de herramientas ofrecen la posibilidad de desprenderse de las
herramientas atascadas en situaciones de emergencia o contingencia Como uacuteltimo
ejemplo en un nuacutemero creciente de situaciones se requiere la transmisioacuten de la
informacioacuten a superficie por medio de sistemas de telemetriacutea
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63
Un cable de acero simple o liacutenea de acero constituye quizaacutes la forma menos complicada de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo Suele usarse liacutenea de acero para
operar equipos en la terminacioacuten de pozos Hasta su liacutemite de carga la liacutenea de acero
puede bajar herramientas en el fondo del pozo a traveacutes de la fuerza de gravedad Un
motor en superficie vuelve a enrollar la liacutenea de acero en un malacate La localizacioacuten
del dispositivo adosado al extremo inferior de la liacutenea de acero se determina al menos
en forma aproximada considerando el tramo de la liacutenea de acero desenrollado en un
pozo ademaacutes de un cierto estiramiento de la liacutenea de acero resultante de su propio peso y
del peso del dispositivo operado
Figura 47
Equipo de operacioacuten de herramientas
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64
Los cables de acero con conductores eleacutectricos agregan mayor funcionalidad Un hilo
eleacutectrico suministra energiacutea a los dispositivos de fondo de pozo y ademaacutes puede transmitir
informacioacuten directamente a superficie Estos cables pueden tener un solo conductor un
conductor coaxial o conductores muacuteltiples El exterior de un cable de este tipo consta de
varios hilos de acero lo que se conoce como armadura del cable Esta armadura transporta
la carga y protege a los conductores eleacutectricos alojados dentro del cable
El cable de acero es raacutepido de montar y econoacutemico de correr No obstante debido a que depende de la fuerza de gravedad para desplegar las herramientas en el fondo del pozo el
cable de acero no se utiliza para operar equipos en pozos de gran inclinacioacuten u horizontales
Habitualmente las herramientas operadas con cable de acero pueden ser transportadas en
pozos con inclinaciones de hasta 65deg aunque en ciertos casos este tipo de cable ha sido
utilizado con eacutexito en pozos con inclinacioacuten de hasta 75deg
Tanto el cable de acero como la liacutenea de acero poseen limitaciones en lo que respecta
a la carga pero los cables ultra resistentes que se describen maacutes adelante tienen un liacutemite
significativamente superior El peso de un dispositivo operado junto con el cable se
conoce antes de ingresar al pozo no obstante la fuerza extra que puede requerirse para
liberar una herramienta atascada o compensar por el efecto de la friccioacuten durante la
recuperacioacuten de la herramienta excede la capacidad de carga nominal del cable En
consecuencia en el cabezal de la herramienta entre el cable y la sarta de herramientas se
coloca un punto deacutebil Este dispositivo de desconexioacuten ante contingencias estaacute disentildeado
Figura 48
Cables de acero simples Un monocable tiene un cable de acero conductor protegido por un aislamiento una envoltura y dos capas de armadura (izquierda) Las capas de la armadura se enroscan en direcciones opuestas de manera que una torsioacuten que abre una capa tensa la otra capa Un cable coaxial es un monocable con un blindaje coaxial entre el aislamiento y la envoltura (centro) Un heptacable tiene siete conductores (derecha) El heptacable tiene hilos de relleno que le confieren una forma maacutes redondeada y un relleno intersticial que impide la formacioacuten de aire y lo hace maacutes riacutegido La envoltura y dos capas en la armadura completan las capas externas En este caso el conductor 1 tiene una envoltura verde para distinguir los conductores cuando se realiza la conexioacuten
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65
para romperse antes de que lo haga el cable La alternativa de un pozo que contiene un
cable roto que se mantiene adosado a la sarta de herramientas dificulta la pesca o
recuperacioacuten de la herramienta
Los tubulares que se usan en campos petroleros tambieacuten se emplean para operar herramientas Los perforadores suelen usan la tuberiacutea para operar las barrenas de
perforacioacuten en un pozo porque es suficientemente resistente como para sustentar las
fuerzas que surgen durante el proceso de perforacioacuten Hoy en diacutea se utiliza incluso la
tuberiacutea de revestimiento para operar las barrenas de perforacioacuten en operaciones de
perforacioacuten con tuberiacutea de revestimiento pero la funcioacuten sigue siendo la misma Los
perforadores obtienen una localizacioacuten aproximada de la profundidad medida mediante el
conteo de los tramos de la columna perforadora medidos y del registro de su longitud en un
libro de registro de tuberiacuteas
A menudo se colocan dispositivos detraacutes de la barrena para obtener mediciones durante la
perforacioacuten La informacioacuten se transmite a superficie mediante pulsos de presioacuten enviados a
traveacutes del lodo de perforacioacuten
Las tuberiacuteas de la columna de perforacioacuten tambieacuten se usan en otras aplicaciones de operacioacuten de herramientas en las que se dispone de equipo de perforacioacuten y suficiente
tuberiacutea como para alcanzar el punto de destino en el fondo del pozo No obstante el
proceso de operacioacuten de herramientas a traveacutes de la tuberiacutea es lento ya que es preciso
empalmar cada tramo de la tuberiacutea cuando se baja en el pozo para proceder a su
desconexioacuten cuando se sale del mismo El costo del tiempo de equipo de perforacioacuten y de las
herramientas en siacute lo convierte en un meacutetodo de operacioacuten costoso Sin embargo puede
resultar exitoso auacuten en condiciones extremasmdashde profundidad desviacioacuten o entorno del
pozo mdashque excede la capacidad de otros sistemas de operacioacuten
El uso de tuberiacutea la flexible (CT por sus siglas en ingleacutes) como dispositivo de operacioacuten de herramientas continuacutea expandieacutendose Se utiliza CT para transportar fluidos hasta una
determinada profundidad medida en un pozo Tambieacuten se emplea CT para operar
equipos de perforacioacuten y de terminacioacuten de pozos Dado que no se basa exclusivamente en la
fuerza de gravedad para introducirla en el pozo la tuberiacutea flexible puede utilizarse en
pozos horizontales y de gran inclinacioacuten Ademaacutes se puede correr un cable de acero dentro
de la tuberiacutea flexible lo que le confiere mayor proteccioacuten al cable de la que se dispone con
el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC si bien la adquisicioacuten
de registros mediante tuberiacutea de perforacioacuten tiene mayor capacidad de carga que la
adquisicioacuten de registros con tuberiacutea flexible
La tuberiacutea flexible tiene la capacidad de impulsar sartas de herramientas largas maacutes allaacute de obstrucciones y patas de perro en las que el cable de acero convencional queda
colgado Si la tuberiacutea flexible se utiliza ocasionalmente en la adquisicioacuten de registros en
agujero descubierto la mayor parte de su aplicacioacuten se centra en la adquisicioacuten de
registros en pozo entubado En situacioacuten de agujero descubierto normalmente se
garantiza una operacioacuten con TLC
Las aleaciones utilizadas para fabricar la tuberiacutea flexible tienen cierto estiramiento que alcanza varios pies cada 10000 pies cuando se encuentra cargada aunque estos valores
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66
pueden cambiar dependiendo de la temperatura presioacuten y desviacioacuten del pozo Un
medidor de longitud de tuberiacuteas universal (UTLM por sus siglas en ingleacutes) mide la seccioacuten
de tuberiacutea flexible que sale del malacate ubicado en la superficie y la ovalidad del tubo Si la
imprecisioacuten debida al estiramiento de la tuberiacutea es insignificante el UTLM puede usarse
para medicioacuten de la profundidad Se recomienda el registro de correlacioacuten de la
profundidad DepthLOG CT cuando se requiere mayor precisioacuten tal es el caso de operacioacuten
de disparos o colocacioacuten de tapones de cemento El dispositivo DepthLOG determina la
localizacioacuten de los collares de la tuberiacutea de revestimiento al pasar por los mismos
proveyendo mediciones de la profundidad maacutes precisas que el UTLM de superficie
La operacioacuten de herramientas con CT exhibe un alto iacutendice de eacutexito y no requiere equipo de perforacioacuten o terminacioacuten de pozos pero siacute demanda la movilizacioacuten de la unidad
CT y de suficiente personal Sin embargo el sistema de control de pozos de superficie
permite que las operaciones sean ejecutadas bajo presioacuten es decir en condiciones de
pozo activo
La operacioacuten de herramientas con CT tiene un alcance limitado A medida que se
desenrolla el tubo pasa a traveacutes de un cuello de cisne y de un cabezal inyector accionado
a cadena que hace que la tuberiacutea exceda su liacutemite elaacutestico Esta operacioacuten ayuda a
eliminar la curvatura residual que la sarta desarrolloacute mientras se encontraba en el malacate
CT No obstante la tuberiacutea retiene una pequentildea cantidad de curvatura Esta curvatura
sumada a las curvas y desviacioacuten del pozo pone la sarta de tuberiacutea flexible en contacto
con la pared del pozo en muchos puntos Los contactos generan resistencia a la friccioacuten y
a medida que se introduce maacutes tuberiacutea del pozo la sarta se flexiona contra la pared del
pozo formando un largo rizo helicoidal La fuerza necesaria para impulsar la tuberiacutea
flexible dentro del pozo se incrementa a medida que maacutes sarta entra en contacto con la
pared del pozo Finalmente la resistencia a la friccioacuten aumenta al punto tal que no
puede seguir introducieacutendose maacutes tuberiacutea flexible dentro del pozo Esta situacioacuten se
conoce como atascamiento helicoidal
En pozos horizontales y de gran inclinacioacuten en los que el cable de acero no resulta adecuado y la tuberiacutea flexible experimenta situaciones de atascamiento helicoidal funciona
bien una forma relativamente nueva de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo el
sistema de tractor Un sistema de tractor puede ser armado raacutepidamente por una brigada
de campo estaacutendar El tractor se disentildea para ser usado en pozos entubados si bien se ha
empleado ocasionalmente en agujeros descubiertos Los tractores se operan habitualmente
con cable de acero pero ciertos tractores pueden operar con tuberiacutea flexible Este sistema es
analizado en mayor detalle maacutes adelante
La trayectoria y las condiciones del pozo asiacute como las restricciones conocidas deben ser
evaluadas y analizadas con anticipacioacuten para garantizar la operacioacuten de un tractor El hecho
de basar la eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas en reglas generalizadas puede
dar lugar a problemas El programa planificador de herramientas de Schlumberger guiacutea la seleccioacuten de la forma de operacioacuten y del punto deacutebil a utilizar Los datos de entrada del
programa de computacioacuten incluyen informacioacuten sobre la trayectoria del pozo y su
terminacioacuten ademaacutes sobre la sarta de herramientas
La salida del programa proporciona paraacutemetros criacuteticos para la planeacioacuten de la forma de
operacioacuten de las herramientas Las graacuteficas de salida son presentadas generalmente en base a
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
67
la profundidad medida de la sarta de herramientas a medida que se desplaza hacia la
superficie y hacia el fondo del pozo Estos paraacutemetros incluyen la severidad de la pata de
perro la maacutexima tensioacuten posible sobre el cabezal de la herramienta sin exceder la
capacidad nominal del cable en la superficie la tensioacuten de superficie necesaria para
romper el punto deacutebil y la fuerza del tractor requerida para desplazar la sarta de
herramientas de adquisicioacuten de registros hacia el fondo del pozo El programa calcula
ademaacutes la tensioacuten a lo largo del cable para cualquier profundidad de la sarta de
herramientas En los ejemplos presentados a continuacioacuten se incluyen casos que
demuestran el empleo de esta aplicacioacuten en situaciones de campo
El sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es un meacutetodo
operado con tuberiacutea en el que se utilizan equipos especiales para conectar las
herramientas de adquisicioacuten de registros a la columna de perforacioacuten Este sistema se
utiliza para registrar pozos con condiciones de pozo dificultosas tales como grandes
aacutengulos de desviacioacuten patas de perro muacuteltiples o formacioacuten de cavernas Tambieacuten es
utilizado con sartas de herramientas cuyo peso se aproxima al liacutemite del punto deacutebil de
un cabezal de adquisicioacuten de registros Las herramientas de adquisicioacuten de registros de
la sarta pueden ser protegidas del peso de la columna de perforacioacuten mediante la
vigilancia continua de la compresioacuten de la herramienta Un cabezal de anclaje TLC
(DWCH por sus siglas en ingleacutes) fija la sarta de herramientas a la columna de
perforacioacuten Se bajan en el pozo algunos tiros de la sarta hasta alcanzar la cima del
intervalo de registro que se encuentra habitualmente ubicada justo encima de la zapata
inferior de la tuberiacutea de revestimiento El cable de adquisicioacuten de registros se enrosca a
traveacutes de un adaptador de entrada lateral de cable (CSES por sus siglas en ingleacutes) El
CSES permite que el cable cruce desde el interior de la columna de perforacioacuten por
debajo del CSES hasta el exterior de la misma por encima del CSES A continuacioacuten
se adosa al cable un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten TLC (PWCH) que se bombea
hacia el fondo del pozo a traveacutes de la sarta de perforacioacuten Una vez que el PWCH queda
asegurado en el DWCH se establece una conexioacuten eleacutectrica entre la unidad de
adquisicioacuten de registros y la sarta de herramientas y se suministra energiacutea a eacutesta uacuteltima
Luego el sistema puede adquirir registros en direccioacuten al fondo del pozo mediante el
agregado de tuberiacuteas a la columna de perforacioacuten
El CSES no se utiliza habitualmente en pozos sin entubar porque esto incrementa la
posibilidad de dantildear el cable de acero en la parte externa de la tuberiacutea que se encuentra
por encima del mismo Este hecho normalmente limita la adquisicioacuten de registros con el
sistema TLC en agujeros descubiertos a una distancia equivalente a la longitud del
pozo entubado Existe un sistema TLC mejorado para ser utilizado en ambientes de alta
presioacuten y alta temperatura Este sistema puede operar a 260degC [500degF] y 25000 lpc
[172 MPa] y tiene estabilidad quiacutemica eleacutectrica y mecaacutenica mejorada a altas
temperaturas Ademaacutes mediante la inclusioacuten de dos vaacutelvulas de seguridad en el sistema
para aislar la tuberiacutea del espacio anular se provee control adicional del pozo Estas
vaacutelvulas pueden manejar una presioacuten diferencial de hasta 20000 lpc [138 Pa] En
situaciones en la situacioacuten en la que la adquisicioacuten de registros con cable suele ser
exitosa pero implica riesgos el sistema de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten
de pesca LWF ofrece una alternativa con respecto a una operacioacuten TLC En condiciones
de adquisicioacuten de registros difiacuteciles el servicio LWF y se intenta realizar una operacioacuten
de adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar Si resulta exitosa el operador se ahorra
tiempo y la erogacioacuten que implica una corrida TLC Si alguna herramienta se atasca en
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el pozo el servicio LWF ofrece una forma de recuperarla y seguir adquiriendo registros
como si se tratara de una operacioacuten con el sistema TLC
Una operacioacuten LWF es un procedimiento de pesca de tipo corte y roscado Una
herramienta especial sujeta y corta el cable de acero en superficie El extremo cortado
del cable se enrosca a traveacutes de un primer tramo de la columna de perforacioacuten Con la
tuberiacutea suspendida en el pozo el cable de acero se enrosca a traveacutes de otro tramo de
columna de perforacioacuten que se atornilla al tramo suspendido en el pozo Este proceso se
reitera La necesidad de enroscar el cable la convierte en un a operacioacuten mas lenta que
la ejecutada con el sistema TLC hasta que la tuberiacutea alcanza el punto de instalacioacuten de
un CSES Justo debajo del CSES se instala una herramienta corta cable (CCTS por sus
siglas en ingleacutes) Pasando este punto el proceso se ejecuta la misma velocidad que en
una operacioacuten con el sistema TLC y posee las mismas restricciones de profundidad con
mantener el CSES dentro de la tuberiacutea de revestimiento
Procesos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea Una operacioacuten con el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es similar a una operacioacuten de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten de pesca pero ambas difieren por cuanto utilizan equipos diferentes En los dos casos se trata de meacutetodos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea En el sistema TLC la tuberiacutea y la sarta de herramientas se enroscan entre siacute con un cabezal de anclaje (DWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a la sarta (extremo inferior derecho) Se baja la tuberiacutea hasta que la sarta de herramientas alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento Luego se enrosca el cable a traveacutes de un adaptador de entrada lateral de la tuberiacutea de revestimiento (CSES por sus siglas en ingleacutes) (parte central a la derecha) A continuacioacuten se bombea un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten (PWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a un cable de acero para establecer la conexioacuten eleacutectrica con la sarta de herramientas a traveacutes del DWCH (extremo inferior derecho) Durante la adquisicioacuten de registros se baja maacutes tuberiacutea En una operacioacuten LWF la herramienta se atasca en el pozo al comienzo de la operacioacuten El cable es cortado en la superficie y se enrosca a traveacutes de la tuberiacutea que se baja en el pozo Cuando la columna alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento se agrega una herramienta corta-cables (CCTS por sus siglas en ingleacutes) y un CSES (parte central a la izquierda) Luego se baja maacutes tuberiacutea hasta llegar a la herramienta Una cuntildea en espiral situada en la parte inferior de la tuberiacutea sujeta la herramienta y se ejerce tensioacuten sobre el cable de acero para asegurar la conexioacuten (extremo inferior izquierdo) Se vuelve a conectar el cable a la unidad de adquisicioacuten de registros utilizando un torpedo LWF de dos extremos (extremo superior izquierdo) y la operacioacuten de adquisicioacuten de registros continuacutea Al final de la operacioacuten LWF se requiere la unidad CCTS para cortar el cable y recuperar la sarta de herramientas sostenida por la cuntildea en espiral
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62 de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo
Los cables constituyen una forma importante y confiable de introducir y extraer
herramientas y equipos en el pozo El registro de los pozos muy profundos que se
perforan comuacutenmente en el Golfo de Meacutexico en el aacuterea marina de EUA y en otros
lugares requiere cables de acero especiales de maacutes de 7300 m [24 000 pies] de
extensioacuten Se han desarrollado nuevos sistemas que manejan hasta 12200 m [40000
pies] de cable de acero
Figura 49
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Schlumberger introdujo el cable 7-48Z US ultra resistente en el antildeo 2001 A nivel
mundial se han concretado maacutes de 200 descensos con cables 7 - 4 8 Z US En
diciembre de 2003 se alcanzoacute una profundidad reacutecord para la adquisicioacuten de registros
con cable en el pozo Tonga 1 de ChevronTexaco situado en el Golfo de Meacutexico unos
240 km [150 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens El cable 7-48Z US ultra resistente
permitioacute operar una herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes Microeleacutectricas en Lodos
Base Aceite OBMI y una plataforma de adquisicioacuten de registros en pozos de alta
presioacuten y alta temperatura Xtreme hasta una profundidad de 9700 m [31824 pies]
transmitiendo los datos a la superficie en tiempo real
Estas profundidades reacutecord requieren cables ultra resistentes La resistencia de carga de
un cable es proporcionada por la armadura de acero que rodea al conductor o a los
conductores La armadura estaacute compuesta por dos capas de hilos metaacutelicos enrollados
en forma helicoidal uno en sentido horario y el otro en sentido antihorario Los cables
ultra resistentes tales como el 7-48Z US tienen una armadura fabricada mediante un
proceso de moldeado en friacuteo para que los cables tengan una relacioacuten resistenciapeso
superior a la de otros cables La capacidad de estos cables se fija en 18000 lbf [80 kN]
El siguiente tipo de cable maacutes resistente puede soportar 15500 lbf [69 KN]
Figura 51
Equipo de superficie para el sistema de cable ultra resistente Para lograr todos los beneficios de los cables ultra resistentes se necesitan equipos adicionales en la superficie Las poleas estaacuten hechas de materiales compuestos especialmente desarrollados y la polea inferior tiene un anclaje de alta resistencia El malacate de doble tambor con cable (WDDC por sus siglas en ingleacutes) provee alivio de la tensioacuten entre el cable que sale del pozo y la unidad de adquisicioacuten de registros La distancia recomendada entre el malacate y la unidad de adquisicioacuten de registros es de 15 m [50 pies] sin un arreglo especial y de 3 m [10 pies] con el arreglo La desviacioacuten angular entre el malacate y la polea inferior se limita a 2deg
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Los cables convencionales soportan cargas menores Las compantildeiacuteas de servicio utilizan
los cables ultra resistentes que ofrecen diversos fabricantes para registrar pozos
verticales profundos no obstante para obtener todos los beneficios de esta capacidad de
carga adicional se necesitan poleas mas resistentes un malacate especial y un punto
deacutebil mejorado
El cable de acero convencional que soporta cargas pequentildeas tiacutepicamente sale de la
unidad de adquisicioacuten de registros pasa a traveacutes de dos poleas y se introduce en el
pozo Para soportar cargas mayores de hasta 24000 lbf [107 kN] de tensioacuten de liacutenea se
utilizan poleas para servicio pesado hechas de materiales compuestos especialmente
desarrollados La polea inferior debe estar soportada por anclajes resistentes especiales
El equipo de perforacioacuten y las poleas para servicio pesado pueden soportar una tensioacuten
del cable de 18000 lbf pero el malacate de la unidad de adquisicioacuten de registros soacutelo
puede aplicar una fuerza sostenida de hasta 8500 lbf [378 kN] durante la operacioacuten de
enrollado y soacutelo puede ejercer traccioacuten hasta el liacutemite maacuteximo del motor de la unidad
que habitualmente es de unas 12000 lbf [534kN]
Para reducir o disminuir la tensioacuten del cable entre el equipo de perforacioacuten y la unidad
de adquisicioacuten de registros se puede colocar entre ambos un malacate de doble tambor
(WDDC por sus siglas en ingleacutes) La operacioacuten de un malacate se basa en el contacto
por friccioacuten entre sus tambores y un cable para reducir la tensioacuten en el cable Cuanto
Figura 50
Fuerza en el cabezal de la herramienta para varios cables El cable ultra resistente 7-48Z US (azul) tiene una traccioacuten maacutexima de 18000 lbf [80 kN] en la superficie maacutes que los cables convencionales (XS) y extra resistentes (XXS) La magnitud de la traccioacuten disponible decrece con la profundidad La pendiente de cada liacutenea queda determinada por el peso del cable en el lodo
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mayor es la superficie de contacto mayor es la reduccioacuten de la tensioacuten El cable que
pasa por el malacate WDDC de Schlumberger se enrolla varias veces en dos grandes
tambores generando un alivio de tensioacuten de 20000 lbf [89 kN] o un valor superior a
velocidades de adquisicioacuten de registros de hasta 6100 mh [20000 piesh] Este sistema
de malacate ha sido utilizado fundamentalmente en el Golfo de Meacutexico En el distrito de
Larose Luisiana EUA se utilizoacute el sistema WDDC para maacutes de 400 descensos de
cables 7-48Z XXS extra resistentes y cables 7-48Z US ultra resistentes entre mayo de
2002 y agosto de 2004
Figura 52
Deformacioacuten del cable Un cable tiacutepico de siete conductores (extremo superior) se contrae cuando es sometido a esfuerzo (centro) La capa externa de la armadura se afloja levemente y la capa in- terna se tensa Los conductores y el relleno se comprimen Si un cable se enrolla en un tambor en condiciones de gran tensioacuten tambieacuten se puede deformar quizaacutes lo suficiente para fallar con el tiempo (extremo inferior) La deformacioacuten se muestra ampliada en esta graacutefica
Utilizacioacuten del malacate en el Golfo de Meacutexico El malacate de doble tambor (WDDC) ha sido utilizado en maacutes de 500 descensos (rojo) en el Golfo de Meacutexico Maacutes de la mitad de los trabajos superaron la profundidad medida de 6220 m [20400 pies]
Figura 53
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Ademaacutes reducir la tensioacuten del cable antes de volver a enrollarlo prolonga la vida uacutetil
del mismo Si un cable se enrolla en un tambor bajo gran tensioacuten se deforma El exceso de
deformacioacuten puede producir roturas dentro del cable con la posibilidad de provocar
cortocircuitos o contactos entre los conductores o con la armadura del cable Por lo
tanto es importante aliviar el exceso de tensioacuten antes de enrollar un cable ultra resistente
en un tambor
Schlumberger examina regularmente todos los cables Los cables de alta resistencia se desenrollan se limpian y se reajustan en lo que respecta a esfuerzo de torsioacuten
transcurrida una semana o un mes de ejecutada una operacioacuten dependiendo del cable y
del lodo empleados Luego los cables son examinados para controlar el posible aflojamiento
de la armadura y verificar la ductilidad y el desgaste La aprobacioacuten de la utilizacioacuten del
cable en aplicaciones posteriores estaacute sujeta al cumplimiento de pautas estrictas
Los cables ultrarsistentes son sometidos a este procedimiento de calificacioacuten aun con
mayor frecuencia ndashdentro de la semana ultima semana de cada operacioacuten Es importante
observar qu una operacioacuten implica multiples viajes dentro del pozo En la medida que el
cable no haya excedido su capacidad nominal de 18000 lbf puede ser utilizado para
carreras repetidas dentro de la misma operacioacuten
Mantenimiento del cable Los cables ultra resistentes utilizan un malacate para aliviar la tensioacuten del cable antes de enrollarlo en un tambor Para garantizar el alivio del esfuerzo de torsioacuten del cable despueacutes de cada operacioacuten se restituye el esfuerzo de torsioacuten y se vuelven a enrollar los cables de Schlumberger El cable pasa por un torsor y una unidad de malacate Este torsor se hace girar constantemente para eliminar la torsioacuten propia del cable sometido a esfuerzo Este procedimiento de torsioacuten restituye el bobinado de la armadura El cable tambieacuten pasa por dos unidades de limpieza de cables para eliminar los materiales extrantildeos y si es necesario agregar aceite a la armadura del cable
Figura 54
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
74
Ademas de la deformacion del cable cuando se vuelve a enrollar bajo gran tension el
estiramiento del cable tiende a tensar una de las capas de la armadura helicoidal y a
aflojar la otra El sistema de aseguramiento de la calidad de Schlumberger incluye la
torsioacuten del cable ultra resistente durante el procedimiento de desenrrollado para
reestablecer el embobinado de la armadura
Una segunda caracteriacutestica necesaria para trabajar con cables con grandes tensiones
consiste en disponer de un punto deacutebil especial Si una herramienta se atasca en el pozo
resulta sumamente conveniente poder separar el cable lo maacutes cerca posible de la
herramienta atascada La alternativa de tener un cable roto caoacuteticamente retorcido en el
pozo dificulta auacuten maacutes la ejecucioacuten de una operacioacuten de pesca destinada a recuperar la
herramienta atascada Para evitar esta situacioacuten se implementa un punto deacutebil como
parte del cabezal de la herramienta que se emplaza entre la sarta de herramientas y el
cable El punto deacutebil se rompe cuando es sometido a un esfuerzo de traccioacuten que supera
su capacidad nominal desprendiendo asiacute el cable de la herramienta y permitiendo la
extraccioacuten de todo el cable del pozo
El programa planificador de herramientas o planificador de la operacioacuten de herramientas predice las cargas a ser ejercidas sobre un cable de acero En un pozo profundo la tensioacuten
de fondo de pozo requerida para superar un punto deacutebil mecaacutenico puede exceder el
esfuerzo maacuteximo aplicado en la superficie Si esto sucediera el punto deacutebil no puede
Figura 55
Operacioacuten del punto deacutebil controlada eleacutectricamente Un dispositivo de liberacioacuten controlado eleacutectricamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) es activado por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Una vez armada una varilla de accionamiento sostiene un reteacuten en su lugar impidiendo que la unidad se desplace La varilla de accionamiento es mantenida contra un resorte por una bobina de cuatro piezas que a su vez son sostenidas por una placa de berilio-niacutequel (Be-Ni) La soldadura en la unioacuten externa de la placa delgada la sostiene en su lugar alrededor de la bobina Cuando una sentildeal de activacioacuten eleacutectrica es enviada al dispositivo ECRD el elemento calefactor derrite la soldadura liberando la placa de berilio-niacutequel y permitiendo que las cuatro piezas de la bobina se separen El accionador a resorte puede desplazarse en sentido descendente liberando el reteacuten Un leve impulso separa el reteacuten del alojamiento del dispositivo ECRD liberando el cable de la herramienta
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
75
romperse al quedar atascada una herramienta y por el contrario la sobre traccioacuten causa la
ruptura del cable
Este problema condujo a Schlumberger a desarrollar un dispositivo de desconexioacuten
controlado electroacutenicamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) para reemplazar el punto
deacutebil mecaacutenico en el cabezal de la herramienta Con este dispositivo la tensioacuten en el
cabezal de la herramienta puede alcanzar 8000 lbf [356 KN] que es el limite de carga del
dispositivo ECRD Hasta su activacioacuten un punto deacutebil del dispositivo ECRD tolera grandes
esfuerzos de traccioacuten por la tensioacuten del cable y grandes impactos
Si un operador necesita liberar el cable de la sarta de herramientas dispositivo es activado
por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Luego el dispositivo ECRD se desconecta raacutepidamente
separando el cable del cabezal de la herramienta Los puntos deacutebiles del dispositivo ECRD
estaacuten regulados para operar a una temperatura de hasta 204deg C [400degF] y una presioacuten de
20000 lpc [138 MPa] Ademaacutes existe una versioacuten capaz de operar a 260degC [500degF] y
30000 lpc [207 MPa]
63 Desafiando las profundidades
Unocal decidioacute reingresar en un pozo de aguas profundas situado en el Golfo de Meacutexico
EUA para perforar hasta una mayor profundidad Los pozos vecinos habiacutean hallado
hidrocarburos en estratos maacutes profundos El pozo original no estaba disentildeado para
continuar con la perforacioacuten de manera que el diaacutemetro del agujero de la nueva seccioacuten se
limitoacute a 61frasl8 pulgadas La profundidad medida hasta la base de la seccioacuten planificada
era de aproximadamente 8870 m [29100 pies]
Unocal trabajoacute con Schlumberger para determinar la mejor manera de evaluar la nueva seccioacuten de agujero descubierto Para ello debieron afrontar diversos desafiacuteos
incluyendo la profundidad extrema del pozo y el diaacutemetro severamente restringido del
agujero ademaacutes de la adecuacioacuten al tamantildeo y el peso de las sartas de adquisicioacuten de
registros que la compantildeiacutea queriacutea correr Las tarifas diarias de la embarcacioacuten para
perforacioacuten eran muy elevadas de manera que la eficiencia resultaba un paraacutemetro
importante
El pozo era esencialmente vertical pero la nueva seccioacuten de agujero descubierto incluiacutea
unos 300 m [1000 pies] en los que la desviacioacuten aumentaba hasta aproximadamente 15deg
y la severidad de las patas de perro en ese tramo llegaba a 4deg30 m [4deg100 pies]
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
76
Para la planeacioacuten de este trabajo Schlumberger utilizoacute el programa planificador de herramientas que indicoacute que un sistema de cable ultra resistente permite bajar las
herramientas hasta la profundidad requerida en este agujero de pequentildeo diaacutemetro Los
datos provenientes de carreras de adquisicioacuten de registros previas ejecutadas en el
mismo pozo verificaron las predicciones del planificador de herramientas En cada una de
las tres carreras se modeloacute el cable y la sarta de herramientas efectivamente utilizados Los
datos correspondientes a la tensioacuten del cable provenientes de estas carreras de adquisicioacuten de
registros previas coincidiacutean con las predicciones del programa de computacioacuten Los
resultados obtenidos dieron confianza a Unocal en cuanto a la precisioacuten de la salida del
programa que cubriacutea la nueva seccioacuten en agujero descubierto
Unocal y Schlumberger trabajaron a fin de disentildear las carreras de adquisicioacuten de
registros para el nuevo tramo del pozo Se utilizoacute un dispositivo WDDC con poleas y
anclajes para servicio pesado en la superficie y la sarta incluyoacute un punto deacutebil ECRD
Ambos elementos permiten el aprovechamiento maacuteximo de las 18000 lbf de capacidad
nominal del cable
Figura 56
Pata de perro en un pozo de Unocal La maacutexima severidad de la pata de perro que se experimentariacutea en la extensioacuten del pozo de Unocal fue de 4deg30 m [4deg100 pies] Esta pata de perro se produce en una seccioacuten de agujero descubierto con una desviacioacuten que alcanza aproximadamente 15deg
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
77
En once de los doce descensos con fines de adquisicioacuten de registros se utilizoacute el mismo
cable 7-48Z US No se requirioacute tiempo inactivo entre las carreras para intercambiar o
reacondicionar el cable La secuencia de adquisicioacuten de registros incluyoacute diversos
desafiacuteos La sarta de herramientas maacutes larga teniacutea una extensioacuten de 448 m [147 pies]
La sarta maacutes pesada teniacutea un peso de aproximadamente 1800 kg [4000 lbm] en el aire
En siete de estos descensos se utilizoacute el Probador Modular Dinaacutemico de Formacioacuten
MDT que es una sarta de herramientas pesada La herramienta de mayor diaacutemetro
utilizada en el agujero de 61frasl8 pulgadas teniacutea 51frasl2 pulgadas con lo que quedoacute una
Figura 57
Comparacioacuten de la tensioacuten real con la tensioacuten predicha Las mediciones de tensioacuten efectuadas durante tres carreras de adquisicioacuten de registros (puntos de medicioacuten) en el pozo original se correlacionan favorablemente con las predicciones del programa planificador de herramientas (liacuteneas) La primera carrera de adquisicioacuten de registros cubrioacute unos 4600 m [15000 pies] del pozo entubado (extremo superior) La segunda y tercera carreras se ejecutaron a lo largo de distancias maacutes cortas una dentro de la tuberiacutea de revestimiento (centro) y la otra debajo de la tuberiacutea de revestimiento (extremo inferior) El programa predice la tensioacuten tanto para el desplazamiento hacia el fondo del pozo (azul) como para la extraccioacuten fuera del pozo (rojo) El escaloacuten que se observa en la tensioacuten se debe a una velocidad de adquisicioacuten de registros maacutes lenta cuando la sarta de herramientas se encuentra fuera de la tuberiacutea de revestimiento Las tensiones difieren entre los tres casos debido a las diferentes sartas de herramientas utilizadas en las tres carreras de adquisicioacuten de registros
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78
separacioacuten alrededor de la herramienta de tan soacutelo 08 cm [03 pulgadas] La tensioacuten del
cable en la superficie alcanzoacute entre 17000 y 18000 lbf [76 y 80 kN] en maacutes de 20
oportunidades durante las 11 carreras de adquisicioacuten de registros Hubiera sido
imposible lograr tensiones por traccioacuten tan grandes sin el sistema de cable ultra
resistente completo incluyendo el WDDC y las poleas especiales emplazadas en la
superficie
La tercera carrera de adquisicioacuten de registros resultoacute problemaacutetica En su primera
carrera la herramienta MDT permanecioacute 75 horas en la estacioacuten para la ejecucioacuten de
una prueba de interferencia finalizada la cual la herramienta quedoacute atascada en el
agujero La brigada tensionoacute el cable hasta su maacuteximo nivel nominal de 18000 lbf pero
no logroacute recuperar la herramienta Pudieron ocurrir dos cosas el cable estaba atascado
en una hendidura (canaleta) o la presioacuten del pozo excediacutea la presioacuten de formacioacuten y se
habiacutea formado un revoque de filtracioacuten (enjarre) alrededor del cable al forzar el lodo de
perforacioacuten dentro de la formacioacuten situacioacuten que se conoce como atascamiento
diferencial
Unocal activoacute el punto deacutebil ECRD para soltar el cable de la herramienta Luego aplicoacute
una tensioacuten en superficie de 18500 lbf [823 kN] que logroacute liberar el cable Antes de
proceder a la pesca de la herramienta Unocal ejecutoacute una operacioacuten de adquisicioacuten de
registros siacutesmicos verticales (VSP por sus siglas en ingleacutes) utilizando el mismo cable
ultra resistente
Al cabo de unos diacuteas un viaje LWF permitioacute recuperar la herramienta MDT Cuando la
herramienta fue reconectada a una fuente de energiacutea emplazada en el fondo del pozo
luego de pasar maacutes de tres diacuteas en el pozo de alta presioacuten se activoacute y comenzoacute a enviar
sentildeales a superficie
Las herramientas de adquisicioacuten de registros operadas mediante la utilizacioacuten de un
cable ultra resistente con la unidad WDDC en superficie proporcionaron a Unocal
informacioacuten del yacimiento que de lo contrario hubiera sido difiacutecil sino imposible de
obtener Otros cables u otros sistemas de superficie menos robustos habriacutean requerido
sartas de herramientas maacutes cortas y maacutes livianas para mantenerse dentro de liacutemites
operativos seguros Esto llevoacute a Unocal a optar por un programa de evaluacioacuten de
formaciones abreviado o habriacutea prolongado la operacioacuten de adquisicioacuten de registros La
prolongacioacuten de la operacioacuten de adquisicioacuten de registros constituyoacute una propuesta
costosa cuya implementacioacuten implicoacute el empleo de una embarcacioacuten para perforacioacuten
de la clase del Discoverer
Desde el inicio de su programa de perforacioacuten en aguas profundas Unocal ha sido
usuario activo de los cables maacutes modernos La compantildeiacutea conserva permanentemente
dos de los cables maacutes resistentes junto con una unidad WDDC a bordo de su
embarcacioacuten para perforacioacuten
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores
Mientras el cable de acero constituye uno de los meacutetodos maacutes antiguos de operacioacuten de
herramientas los tractores de fondo de pozo representan uno de los maacutes modernos
Un tractor arrastra la sarta de operacioacuten hacia el fondo del pozo eacutesa es su diferencia
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
79
fundamental con respecto a otros medios de operacioacuten de herramientas Un tractor
puede ser emplazado de manera tal de empujar o arrastrar la sarta de herramientas pero
la sarta de herramientas es corta comparada con el cable que conecta el tractor y la sarta
con la superficie El hecho de colocar la fuerza motriz cerca del frente de la sarta de
operacioacuten le permite mover las herramientas y dispositivos a lo largo de secciones
horizontales de alcance extendido Incluso en aquellos puntos en los que la desviacioacuten
del pozo supera los 90deg el tractor mueve la sarta de herramientas en sentido ascendente
La friccioacuten es enemiga de la operacioacuten de herramientas ya que debe vencer una fuerza
adicional cuando los objetos operados rozan la pared del pozo No obstante un tractor
aprovecha la friccioacuten en su propio beneficio ejerciendo contra la pared del pozo una
fuerza suficiente como para que la friccioacuten impida que el mismo se deslice nuevamente
a lo largo de la pared a medida que desplaza la carga hacia adelante
El sistema de accionamiento tiene que proveer suficiente fuerza de traccioacuten como para
superar el arrastre de la carga incluyendo la sarta de herramientas operada y el cable de
adquisicioacuten de registros u otros dispositivos necesarios para la operacioacuten de las
herramientas Ademaacutes la fuerza de friccioacuten generada por la presioacuten contra la pared del
pozo debe superar a esta fuerza de traccioacuten En consecuencia la resistencia a la friccioacuten
que puede lograrse es un liacutemite que se impone sobre la fuerza que puede aplicar
efectivamente un tractor
Actualmente se dispone de dos mecanismos de accionamiento de tractores baacutesicos para
obtener esta resistencia accionamiento continuo o sujecioacuten alternativa Los disentildeos de
accionamiento continuo constan de ruedas comunes ruedas helicoidales cadenas o
bandas de rodamiento que hacen contacto con la pared del pozo Es necesario un
sistema de suspensioacuten para mantener el mecanismo de accionamiento en contacto con el
pozo cuando el tractor encuentra cambios de diaacutemetro pequentildeos Los cambios de
diaacutemetro grandes resultan difiacuteciles de sortear para los tractores de accionamiento
continuo particularmente cuando el diaacutemetro se reduce el mecanismo de
accionamiento debe ejecutar dos acciones un impulso hacia afuera para lograr la
sujecioacuten contra la pared del pozo y un esfuerzo de traccioacuten hacia adentro para dar
cabida al diaacutemetro que se ha reducido
Un tractor con sujecioacuten alternativa requiere como miacutenimo dos unidades de
accionamiento que alternen entre el accionamiento y la restauracioacuten del mecanismo La
unidad de accionamiento presiona su mordaza de sujecioacuten contra la pared fijaacutendose en
su lugar Luego desplaza la sarta de herramientas hacia adelante con respecto a la
mordaza de sujecioacuten fijada Mientras tanto la unidad de restauracioacuten se suelta de la
pared y se auto-desplaza hacia adelante con respecto a la sarta de herramientas Al final
de la carrera estas dos unidades intercambian sus funciones
Si bien pueden desarrollarse tractores con sujecioacuten alternativa que utilicen soacutelo un
motor el movimiento de la sarta de herramientas es discontinuo lo que crea una gran
carga inercial cuando la sarta se pone en movimiento y se detiene La utilizacioacuten de
motores independientes provee un movimiento traslapado al final de cada carrera de
modo que la sarta de herramientas se sigue moviendo a una velocidad constante
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
80
A diferencia de los modelos de accionamiento continuo el disentildeo con sujecioacuten
alternativa no requiere de un sistema de suspensioacuten para moverse a traveacutes de los
pequentildeos cambios de diaacutemetro del pozo porque la mordaza de sujecioacuten fijada estaacute
estaacutetica Tanto en el disentildeo continuo como en el alternativo el mecanismo se repliega
dentro del cuerpo del tractor para su transporte antes y despueacutes de usarse Ambos
disentildeos deben retraerse los brazos en caso de interrupcioacuten del suministro de energiacutea
para evitar atascamiento en el pozo
El desplazamiento del tractor y su carga requiere energiacutea la cual se suministra por cable
desde superficie Dado que los cables conductores transmiten una cantidad limitada de
energiacutea el consumo de energiacutea del tractor de fondo tambieacuten es limitado La energiacutea es
el producto de la velocidad de movimiento por la carga que desplaza el tractor Esto
significa que un tractor puede tirar de una carga pesada o moverse raacutepidamente pero no
ejecuta ambas acciones en forma simultaacutenea Lamentablemente no toda la energiacutea que
se suministra en la superficie se usa para mover el tractor y tirar de la carga En el cable
de acero se producen peacuterdidas resistivas Ademaacutes el sistema de accionamiento del
tractor no es 100 eficaces en lo que respecta a conversioacuten de la energiacutea eleacutectrica en
movimiento Muchos tractores exhiben entre un 10 y un 20 de eficiencia solamente
convirtieacutendose la energiacutea remanente en calor de desecho
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten
El sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC corresponde a un tractor de fondo de
pozo de sujecioacuten alternativa cuya eficiencia es superior al 40 Este tractor de alta
eficiencia tiene energiacutea disponible para mayores velocidades o cargas maacutes grandes que
otros tractores de acuerdo a su energiacutea
Figura 58
Velocidad del tractor y fuerza de empuje disponible Existe una compensacioacuten entre la velocidad y carga para los tractores Para una cantidad de energiacutea suministrada al tractor en el fondo del pozo eacuteste se puede mover raacutepidamente u operar una carga pesada El tractor MaxTRAC (azul) es mucho maacutes eficaz que un tractor convencional (rojo) lo que le permite moverse raacutepidamente u operar cargas maacutes grandes
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
81
Una caracteriacutestica esencial de este tractor es el disentildeo del tipo leva-mordaza de sujecioacuten
Tres conjuntos de brazos centralizan cada unidad de tractor Cada brazo del tractor
presiona una leva y dos ruedas contra la pared del pozo La leva es un dispositivo en
forma de corazoacuten que gira alrededor de su propio eje Al girar la leva la distancia D que
media entre el eje y el borde exterior que estaacute en contacto con la pared cambia
permanentemente
Cuando los brazos se encuentran desplegados pero la unidad no desplaza la sarta de
herramientas una pequentildea fuerza hidraacuteulica radial los mantiene contra la pared del
pozo pero no los fija en su lugar Los brazos se montan sobre ruedas a lo largo de la
pared De este modo se desplazan hacia adentro y afuera para adaptarse a los cambios
de diaacutemetro de pozo
El borde de la leva va en contacto con la pared con dientes de sujecioacuten Se mantienen contra la pared mediante resorte de poca tensioacuten pero el movimiento de la herramienta
Figura 59
Principio de una mordaza con sujecioacuten de levas La parte giratoria de la mordaza de sujecioacuten de levas tiene forma de corazoacuten (insertos) La distancia vertical D entre el eje y la pared puede cambiar continuamente al rotar la leva Cuando la unidad inicia su carrera de propulsioacuten el empuje de la sarta de herramientas hacia la derecha produce un movimiento reactivo hacia la izquierda contra la tuberiacutea de revestimiento Esto hace rodar la leva hacia una distancia D maacutes grande sujetando sus dientes en la pared (extremo superior) Los brazos del tractor se cierran de manera que este aumento de diaacutemetro de la leva tiene el efecto de mantener los brazos en su lugar contra la fuerza de traccioacuten FP resistiendo el deslizamiento inverso a medida que la unidad desplaza la sarta de herramientas (no mostrada aquiacute) hacia la derecha (centro) En una carrera de retorno de una unidad una fuerza FR tiende a hacer rodar la leva de modo que adquiere un diaacutemetro maacutes pequentildeo y se deslice por la pared (extremo inferior) Una pequentildea fuerza de resorte FS mantiene la leva contra la tuberiacutea de revestimiento pero sus dientes no se sujetan
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
82
hacia adelante tiende a hacer rodar la leva hacia un extremo a una distancia D maacutes corta
La leva se desliza a lo largo de la pared del pozo sin sujetarse
Justo antes de que el tractor inicie su carrera de impulsioacuten el sistema hidraacuteulico cambia para mantener los brazos en tensioacuten constante presionados contra la pared
Cuando el sistema de accionamiento del tractor empieza a empujar la sarta de
herramientas una fuerza reactiva intenta deslizar los brazos hacia atraacutes con respecto a la
pared del pozo Esto hace rodar la leva dentada a una distancia D adicional Como hay
tres brazos que mantienen centralizada la herramienta esta distancia D empuja la leva
con mayor firmeza contra la pared los dientes proveen un aseguramiento seguro que
impide que la unidad se deslice hacia atraacutes Esto convierte a este disentildeo en un
amplificador mecaacutenico natural que rota automaacuteticamente como para proporcionar la
fuerza radial necesaria para evitar el deslizamiento del tractor
Figura 60 Visualizacioacuten del MaxTRAC en pozo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
83
Con la unidad de accionamiento sostenida un motor impulsa el tractor y su carga hacia
adelante Esto continuacutea hasta el final de la carrera de desplazamiento en la que otro tractor
asume las funciones de accionamiento El motor de impulsioacuten invierte su marcha a fin de
retomar su posicioacuten para la siguiente carrera Este proceso hace rodar la leva en una
direccioacuten para reducir la distancia D soltando la mordaza de sujecioacuten y permitiendo el
deslizamiento de la unidad
El sistema de leva proporciona una presioacuten de contacto constante de acuerdo a las limitaciones del diaacutemetro interno (DI) del pozo el disentildeo del mismo La unidad MaxTRAC
aplica la fuerza de impulsioacuten en cualquier diaacutemetro del pozo dentro de un rango DI que
oscila de 61 a 244 cm [24 y 9625 pulgadas] La herramienta pasa a traveacutes de una
restriccioacuten de 56 cm [221 pulgadas] sin cambiar sus piezas El tractor se sujeta en tres
puntos discretos a lo largo del pozo cada 06 m [2 pies] lo que reduce la posibilidad de dantildeo
en la tuberiacutea de revestimiento Si bien el sistema MaxTRAC impulsa la sarta de
herramientas hacia atraacutes esto se hace a lo largo de una distancia corta para sortear una
restriccioacuten a fin de evitar el dantildeo al cable de acero se utiliza para extraer la sarta de
herramientas del pozo
Este tipo de tractor se adecua en formaciones consolidadas en agujero descubierto
Mediante el uso de maacutes de dos unidades de tractores tambieacuten puede accionarse a traveacutes
Figura 61
Tractor con accioacuten de leva alterna Dos secciones del tractor se sincronizan para desplazar la sarta hacia adelante (extremo inferior) Con el tractor posterior en una carrera de propulsioacuten (negro) las levas de sus brazos (rojo) se sujetan a la pared Mientras los brazos permanecen fijos el mecanismo de accionamiento impulsa la sarta de herramientas hacia adelante (1 a 3) Mientras tanto el tractor frontal se restablece con los brazos destrabados y las levas rotadas para evitar la sujecioacuten y el motor de impulsioacuten del tractor mueve sus brazos hacia el frente de la seccioacuten Cuando la unidad posterior llega al final de su movimiento la unidad delantera toma el mando proporcionando un movimiento continuo (4) Ahora la unidad delantera sujeta e impulsa la sarta mientras que la unidad posterior se restablece (5 a 6) Luego se repite el ciclo (7) La imagen 60 una seccioacuten del tractor MaxTRAC con brazos extendidos y otra con brazos plegados
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de cavernas formadas en el pozo con diaacutemetros que sobrepasan el alcance de los brazos de
la herramienta siempre que la seccioacuten del tractor sea desplazada con una separacioacuten tal
como miacutenimo que dos unidades puedan sujetarse a la pared en cualquier momento
En un arreglo de tractor se incluyen hasta cuatro unidades de accionamiento
El sistema MaxTRAC es compatible con la plataforma de servicios de produccioacuten de nueva
generacioacuten PS Platform Tiene el mismo sistema de telemetriacutea de manera que la sarta de
herramientas puede adquirir registros durante la operacioacuten con tractores Esta capacidad
constituye una ventaja importante del sistema MaxTRAC En condiciones pobres de
adquisicioacuten de registros la adquisicioacuten de datos en sentido descendente ndashhasta en final del
pozomdashconstituye la uacutenica oportunidad para adquirir datos cruciales El tractor MaxTRAC
es compatible con la herramienta de registros de produccioacuten en direccioacuten descendente y
ademaacutes es compatible con varias herramientas cuando se registra en direccioacuten ascendente
El sistema MaxTRAC provee una importante retroalimentacioacuten en tiempo real sobre las condiciones operativas El sistema transmite la corriente del motor esfuerzo de
torsioacuten del motor velocidad computada en cada seccioacuten del tractor la tensioacuten del cabezal
del cable localizacioacuten de los coples de la tuberiacutea de revestimiento desviacioacuten y orientacioacuten
relativa
Varios operadores en Mar del Norte usan el sistema de operacioacuten de herramientas MaxTRAC Despueacutes de ejecutar diversas operaciones con la herramienta de
Adquisicioacuten de Registros de Produccioacuten PLT para Statoil en el Campo Heidrun el
operador prescindioacute correr el diaacutemetro del calibre antes de obtener los datos en la
corrida correspondiente de registros Con el sistema MaxTRAC la serie de adquisicioacuten de
registros puede ser un calibre que identifique un aacuterea problemaacutetica antes de que la
sarta de herramientas se introduzca en la misma ahorrando el costo de la carrera de
calibracioacuten
La adquisicioacuten de registros de produccioacuten es maacutes efectiva cuando se registra en sentido
descendente ya que las sondas de las herramientas que miden la fraccioacuten volumeacutetrica de
las distintas fases necesitan un diferencial positivo entre la velocidad del fluido y la
velocidad de las sondas Esto es relevante en pozos o secciones de pozos con bajas
velocidades de flujo La combinacioacuten tractor MaxTRAC con una sonda de generacioacuten de
Imaacutegenes de Flujo FloScan constituye una excelente alternativa para determinar la
velocidad de flujo y fraccioacuten volumeacutetrica de los fluidos presentes en pozos horizontales o
desviados (Veacutease la seccioacuten de FloScan)
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y
La compantildeiacutea Hydro requeriacutea correr la herramienta de produccioacuten en un pozo del Campo
Brage para determinar el volumen de produccioacuten del aceite y agua proveniente del pozo
principal y de uno lateral Este campo se encuentra ubicado a 125 km [78 millas] al oeste de
Bergen Noruega en el Mar del Norte es un campo maduro que ha producido
aproximadamente el 85 de su recuperacioacuten calculada
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
85
El pozo fue terminado con una unioacuten Y El operador reconocioacute un problema potencial
que impediacutea pasar la unioacuten entre el pozo principal y el lateral Situada en una seccioacuten
horizontal del pozo la Y de unioacuten se orientoacute en sentido vertical estando situada la
continuacioacuten de pequentildeo diaacutemetro del pozo principal debajo del tramo lateral
Los ingenieros de Hydro queriacutean estar seguros de que la sonda de adquisicioacuten de
registros podiacutea bajar maacutes allaacute de la unioacuten Y e introducirse en el pozo principal antes de
comprometerse a iniciar un trabajo Una replica de la conexioacuten Y que se proporcionoacute
por Halliburton se instaloacute en el campamento base de la compantildeiacutea de servicios
Stavanger Noruega En este sitio se probaron el tractor MaxTRAC de Schlumberger asiacute
como un tractor perteneciente a un tercero Solo la unidad MaxTRAC logroacute atravesar la
unioacuten y lo hizo sin dificultad
La sarta de herramientas incluye tres unidades de sujecioacuten MaxTRAC para operar la sarta
de adquisicioacuten de registros con la sonda FloScan Los ingenieros se prepararon para el
trabajo con el programa planificador de herramientas basado en la trayectoria conocida
del pozo y en la configuracioacuten de las herramientas El programa indicoacute que el sistema
ejecutariacutea el trabajo en forma segura Se determinoacute que la fuerza del tractor requerida se
ajustaba a la capacidad de la herramienta
Unioacuten Y en el Campo Brage El pozo se divide en dos partes en un conector Y (abajo) En la seccioacuten transversal la apertura inferior es la continuacioacuten del pozo principal y la superior conduce a un lateral (arriba a la derecha) Foto tomada para la prueba del sistema en superficie (arriba a la izquierda)
Figura 62
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La sarta de herramientas se bajoacute en el pozo hasta que el aacutengulo de inclinacioacuten se tornoacute demasiado grande como para que la fuerza de gravedad venciera la resistencia a la friccioacuten
En ese punto las herramientas se bajaron con los tractores MaxTRAC Las secciones
correspondientes al segundo y el tercer tractor bajaron la sarta de herramientas el
primer tractor permanecioacute cerrado o plegado hasta que la sarta alcanzoacute la unioacuten Y
Entre la herramienta FloScan y el primer tractor se colocoacute una articulacioacuten o unioacuten
flexible A medida que la sarta se aproximaba al conector Y la sonda de produccioacuten se
bajaba hacia el fondo del pozo horizontal El resalto del conector Y guiaba la sonda hacia
el interior lateral inferior seguida por el primer tractor que permaneciacutea plegado
Una vez que el primer tractor estuvo dentro del lateral inferior se colocaron sus brazos de
sujecioacuten contra la pared del mismo y se plegaron los brazos de sujecioacuten del segundo tractor
El primer y el tercer tractor se alternaron como unidades de accionamiento para desplazar
la sarta de herramientas hacia adelante hasta que el segundo tractor estuvo dentro del
lateral El proceso continuoacute con el tercer tractor plegado y los primeros dos desplazando la
sarta hacia adelante Luego se plegoacute el primer tractor y la operacioacuten continuoacute con el
segundo y el tercer tractor suministrando la fuerza motriz
Figura 63
Fuerza de tractor en un pozo del Campo Brage La desviacioacuten del pozo (azul)excede los 80deg cerca de la base del mismo donde el tractor MaxTRAC comenzoacute a operar la sarta de herramientas La fuerza de tractor requerida (verde) fue escasa a lo largo de toda la operacioacuten
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Unos 40 m [130 pies] maacutes allaacute de la unioacuten el ingeniero colocoacute las mordazas de sujecioacuten del tractor para obtener un registro de la herramienta FloScan mientras se encontraba en
estado estacionario El primer registro de produccioacuten en esta estacioacuten fue corrido con
el pozo cerrado en superficie Si bien no hubo flujo neto a superficie este registro obtenido
con pozo cerrado indicoacute la presencia de flujo cruzado desde el lateral principal hacia el otro
lateral
El pozo fue abierto al flujo El programa planificador de herramientas indicoacute que el flujo no generaba suficiente empuje hacia arriba o fuerza ascendente para mover la
herramienta pero esto se aseguroacute a traveacutes de la sujecioacuten de las levas del tractor contra la
pared del pozo En esta misma estacioacuten se llevoacute a cabo otro levantamiento Los
resultados de la herramienta FloScan indicaron que todo el fluido que circulaba en la
estacioacuten era agua
Con las presiones y gastos de estas dos carrerasmdashcierre y flujomdashmediante un anaacutelisis
Figura 64
Operacioacuten de tractores en la unioacuten Y Una sarta de herramientas de 111frasl16 pulgadas incluyendo una sonda de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan (verde) y tres unidades MaxTRAC (rojo) pudo ser bajada con eacutexito en una dificultosa unioacuten Y Aquiacute se muestra la tuberiacutea de revestimiento movieacutendose hacia la izquierda pero la herramienta en realidad se mueve hacia la derecha Los dos tractores posteriores operaron la sarta de herramientas a traveacutes del agujero de 774 pulgadas hasta la unioacuten (1) y empujaron la herramienta FloScan y el tractor delantero dentro del agujero inferior de 3437 pulgadas en la unioacuten (2 a 3) El tractor del medio fue replegado y el frontal habilitado (4) El primer tractor y el uacuteltimo bajaron el tractor del medio en el agujero maacutes pequentildeo (5) Ahora se replegoacute el uacuteltimo tractor y el primero y el segundo tiraron de la sarta de herramientas introducieacutendola en el agujero pequentildeo (6) Una vez que las secciones de tractor estaacuten dentro del agujero pequentildeo el primero se replegoacute el segundo y el tercero proporcionaron la fuerza motriz (7) Por razones de simplificacioacuten no se muestran otras partes de la sarta de herramientas de adquisicioacuten de registros Se requirieron espaciadores entre los tractores para montar la sarta En esta graacutefica la escala vertical estaacute amplificada
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selectivo de rendimiento del pozo se determinoacute que existe una diferencia de presioacuten de 16
bares [232 lpc] entre los dos laterales que produce el flujo cruzado durante el cierre
Se plegaron los brazos del tractor y se sacoacute la sarta de herramientas a traveacutes del cable
hasta que el arreglo quedoacute ubicado por encima de la conexioacuten Y En ese momento
se desplegaron las mordazas de sujecioacuten del tractor hacia la pared del pozo para
estabilizar la sarta de herramientas Otra herramienta FloScan midioacute los regiacutemenes de
flujo y la fraccioacuten de fluidos en esta estacioacuten Aproximadamente un 6 de la produccioacuten
del pozo por encima de la unioacuten era aceite Dado que toda la produccioacuten del lateral
principal por debajo de la unioacuten Y era agua Hydro determinoacute que se cerrara el pozo
principal en la unioacuten para mejorar la productividad del pozo
Incluyendo la conexioacuten Y el tractor arrastroacute la sarta de herramientas a traveacutes de 18 cambios de DI en una distancia de 325 m [1066 pies] sorteando estos cambios sin
dificultad
Sin el sistema MaxTRAC Hydro no hubiera logrado determinar que el pozo principal no produciacutea aceite debajo de la conexioacuten Y Este ejemplo de Mar del Norte indica las
ventajas aportadas por la nueva tecnologiacutea en la operacioacuten de estas herramientas
Figura 65
Resultados de fraccioacuten de fluidos y velocidad en tiempo real por encima de la unioacuten Y La salida de la herramienta de generacioacuten de perfiles InFlow de la herramienta FloScan indica un perfil de velocidad bastante plano y un perfil de fraccioacuten de fluidos constante (arriba)
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Aproximadamente un 6 del flujo corresponde a aceite y el resto es agua Las sondas eleacutectricas de la herramienta de medicioacuten de la fraccioacuten de fluidos FloView midieron pequentildeas gotitas de aceite en agua como se indica en el Cuadro del Monitor de la herramienta FloScan
Figura 66
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90
7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico
La tecnologiacutea de medicioacuten de flujos trifaacutesicos en la superficie ha experimentado una revolucioacuten silenciosa Los medidores multifaacutesicos de
avanzada proveen a los ingenieros de produccioacuten y yacimientos los datos
necesarios para comprender y optimizar el desempentildeo de los pozos sin
separar una corriente de flujo en sus tres fases individuales gas aceite y
agua
Figura 67
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91
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta transformacioacuten es
impulsada por la nueva tecnologiacutea que permite medir con exactitud las variaciones
raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten
espuma y emulsiones estables que previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar La
capacidad de medir el fluido multifaacutesico en tiempo real aumenta la eficiencia
operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Ahora es posible asignar la produccioacuten sin la separacioacuten convencional de fases y
superar las restricciones de procesamiento o cuellos de botella que tienen lugar en las
instalaciones de superficie La cuantificacioacuten exacta del flujo en cada una de las fases de
fluidos de una produccioacuten permite a los operadores tomar mejores decisiones acerca del
desempentildeo de los pozos Ahora los ingenieros pueden identificar comprender y
remediar mejor los problemas asociados con el flujo de pozos muacuteltiples optimizar la
operacioacuten de levantamiento artificial y construir mejores modelos dinaacutemicos de
yacimientos
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos
Los separadores de prueba convencionales son versiones reducidas de los separadores
de produccioacuten grandes que segregan y miden el gas aceite y agua en las instalaciones
superficiales de procesamiento Las operaciones de campo establecidas separadores de
prueba son instalaciones permanentes Para pozos exploratorios y en declinacioacuten las
compantildeiacuteas deben desplegar separadores de prueba modulares A veces es necesario
tener varios separadores de prueba en serie o en paralelo para manipular pozos con alto
reacutegimen de produccioacuten aceites pesados o gas rico en condensado es decir gas huacutemedo
Habitualmente los separadores de prueba son recipientes ciliacutendricos que se despliegan
en forma horizontal Estos recipientes poseen una longitud que oscila entre 46 y 91 m
[15 y 30 pies] y una altura que fluctuacutea entre 24 y 4 m [8 y 13 pies] y pesan hasta 9072
kg [10 toneladas] Los separadores reciben los fluidos producidos de los pozos
individuales y segregan las diferentes fases de fluidos a traveacutes de un proceso basado en
la fuerza de gravedad Los recipientes bifaacutesicos separan el gas de los liacutequidos y los
recipientes trifaacutesicos separan posteriormente los liacutequidos en aceite y agua Estos
sistemas miden las fases de fluidos independientes en forma individual cuando salen del
recipiente antes de mezclar y hacer retornar los fluidos a una liacutenea de flujo Las
condiciones operacionales normales para un separador de prueba se limitan a presiones
que oscilan entre 200 y 1000 lpc [14 y 69 MPa] con presiones de trabajo maacuteximas de
hasta 1440 lpc [99 MPa]
Los separadores de prueba no se disentildean para pozos especiacuteficos sino que por el
contrario deben manejar una amplia variedad de tasas de flujo o gasto En el momento
de la instalacioacuten los separadores de prueba a menudo se sobredimensionan en forma
intencional para que sirvan como separadores de produccioacuten auxiliar o complementaria
y procesen cualquier incremento de produccioacuten en el futuro
La obtencioacuten de mediciones confiables mediante un separador de prueba requiere que
existan condiciones relativamente estables dentro del recipiente lo que demanda varias
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92
horas El protocolo de prueba de pozo asociado con unidades que generalmente
enfatizan la eficiencia operacionalmdashun enfoque de tipo ―uacutenicomdashen lugar de configurar
sistemas de medicioacuten y regular las tasas de flujo en base a las condiciones de pozos
individuales Las restricciones de tiempo y limitaciones del personal a menudo impiden
la optimizacioacuten del proceso de separacioacuten
Ademaacutes condiciones operacionales impiden una separacioacuten total las fases de fluidos
Siempre queda aceite en el agua o agua en aceite algo de gas en liacutequidos y liacutequido en el
gas Estas condiciones producen errores en los sistemas de medicioacuten del separador
disentildeados para medir corrientes de gas aceite o agua en estado monofaacutesico Los
separadores de prueba tienen problemas para medir ciertos regiacutemenes de flujo anoacutemalos
debido a la necesidad de contar con condicioacuten estable de procesamiento y al hecho de
que la respuesta en condiciones de flujo dinaacutemico siempre se demora
Los regiacutemenes de flujo problemaacuteticos incluyen fluidos tipo tapoacuten en los que una fase es
interrumpida por otra fase espumas que no pueden ser tratadas por los separadores
convencionales y emulsiones estables que requieren calor adicional o tratamiento
quiacutemico para separar la fase suspendida y dispersa en otra Ademaacutes los fluidos viscosos
tales como aceite pesado dificultan la separacioacuten y obtencioacuten de mediciones maacutes
precisas
Figura 68
Separadores convencionales y medicioacuten de fluidos La separacioacuten de la produccioacuten se inicia cuando los fluidos de los pozos ingresan en un recipiente horizontal y chocan con una serie de placas perpendiculares Esto hace que los liacutequidos caigan al fondo del recipiente mientras que el gas (rojo) sube a la parte superior La fuerza de gravedad separa los liacutequidos en petroacuteleo (marroacuten) y agua (azul) Las fases de gas petroacuteleo y agua son medidas por separado a medida que salen de la unidad a traveacutes de liacuteneas de salida independientes Los fluidos son medidos por medidores mecaacutenicos mientras que el gas se detecta por una placa-orificio Ambos dispositivos requieren calibracioacuten perioacutedica
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93
72 Mediciones multifaacutesicas
A diferencia de los separadores convencionales los medidores de flujo multifaacutesico
miden continuamente el flujo de gas aceite y agua sin separar fiacutesicamente la corriente
de flujo en fases individuales de fluidos Los medidores de flujo multifaacutesico reciben los
fluidos trifaacutesicos directamente desde una liacutenea de flujo realizan las mediciones e
inmediatamente devuelven los fluidos a la liacutenea de flujo Estos medidores muestran los
resultados de las mediciones a los pocos minutos de ser puestos en operacioacuten
Figura
69
Medicioacuten de flujo multifaacutesico La medicioacuten del flujo trifaacutesico en los tubulares de los pozos o en tuberiacuteas de las instalaciones de superficie (izquierda) requiere de una deteccioacuten continua de los cambios en la posicioacuten y velocidades del gas (g) el petroacuteleo (o) y el agua (w) (Ag Ao Aw y Vg Vo Vw respectivamente) Las unidades de monitoreo de produccioacuten multifaacutesica de avanzada pueden ser integradas con las tuberiacuteas de la instalacioacuten (extremo superior derecho) o montarse sobre patines (extremo inferior derecho)
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94
La caiacuteda de presioacuten producida en los medidores de flujo multifaacutesico es
significativamente menor que la que se genera en los separadores convencionales lo
cual permite que las pruebas de pozos se realicen en condiciones de produccioacuten
similares a las reales En mediciones permanentes los dispositivos ocupan un espacio
miacutenimo en la localizacioacuten de superficie o en la plataforma marina En este momento
existen maacutes de 1300 instalaciones de medidores multifaacutesicos en todo el mundo lo que
refleja la importante expansioacuten acaecida en los uacuteltimos seis antildeos
Las pruebas a cargo de terceros y proyectos industriales ayudan a comprobar la
tecnologiacutea de medicioacuten de flujos multifaacutesicos Los responsables del desarrollo de
Figura 70
Figura 71
Expansioacuten de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico Si la instalacioacuten de medidores de flujo multifaacutesico aparecioacute en 1994 el nuacutemero estimado de instalaciones crecioacute en forma asombrosa aproximadamente a partir de 1999 (extremo superior) En la aplicacioacuten de mediciones permanentes estos dispositivos ocupan menos espacio que los separadores de prueba convencionales (extremo inferior)
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95
medidores de flujo trifaacutesico tambieacuten han demostrado la eficacia de estos sistemas a
traveacutes de extensas pruebas de laboratorio efectuadas en circuitos cerrados de flujo Una
prueba en circuito cerrado de flujo consiste en medir con precisioacuten los fluidos
monofaacutesicos (gas aceite y agua) en forma controlada mezclaacutendolos para generar una
corriente multifaacutesica y circulando a traveacutes de un medidor de flujo multifaacutesico
Los resultados de estas mediciones en los circuitos cerrados de pruebas de flujo se
comparan con los voluacutemenes individuales de fluidos constituyentes que conforman el
flujo de prueba Estas pruebas evaluacutean el desempentildeo del medidor frente a una amplia
gama de mezclas de fluidos El desempentildeo del medidor en condiciones de campo
previstas se extrapola a partir de datos de circuitos cerrados de pruebas
Los usuarios realizan pruebas extensivas de los medidores de flujo multifaacutesico a fin de
habilitar los sistemas para aplicaciones de campo especiacuteficas A menudo es necesaria
dicha habilitacioacuten porque los distintos sistemas de medicioacuten reaccionan en forma
diferente a los cambios producidos en condiciones de proceso como tasas de flujo
propiedades de fluidos presencia de depoacutesitos de incrustaciones o parafina y
voluacutemenes de arena o gas presentes en una corriente de flujo
Hasta la fecha no existe ninguacuten procedimiento de prueba aceptado Los socios de
proyectos organismos gubernamentales y otros titulares de participacioacuten de riesgo
compartido deben acordar los procedimientos de habilitacioacuten apropiados cada vez que
se usa un sistema de medicioacuten para asignar o distribuir la produccioacuten mezclada de
acuerdo donde provenga la produccioacuten Sin embargo diversos organismos industriales
y reguladores como el Instituto Americano del Petroacuteleo (API) Sociedad Americana de
Ingenieros Mecaacutenicos (ASME) Comisioacuten de Conservacioacuten de Aceite y Gas (OGCC)
Organizacioacuten Internacional de Normalizacioacuten (ISO) Departamento de Comercio e
Industria del Reino Unido (DTI) y Sociedad Noruega de Medicioacuten desarrollan
directrices para la aplicacioacuten y habilitacioacuten de mediciones de flujo multifaacutesico
Ademaacutes de los circuitos cerrados de pruebas de flujo la ejecucioacuten de pruebas en
condiciones de campo es otra alternativa a los fines de la habilitacioacuten de sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico para aplicaciones especiacuteficas El desempentildeo del medidor
de flujo se compara con las mediciones de los separadores de prueba en un campo en el
que la composicioacuten del fluido presioacuten de liacutenea tasas de flujo se aproximan a los de una
presunta aplicacioacuten La realizacioacuten de pruebas a condicioacuten de campo a menudo
establece un mayor nivel de aceptacioacuten respecto al desempentildeo de los medidores
multifaacutesicos Sin embargo las pruebas de campo consumen maacutes tiempo que los
circuitos cerrados de pruebas de flujo tiacutepicas y tienden a ser maacutes costosas Por otra
parte es esencial que los operadores presten especial atencioacuten a la calibracioacuten y
operacioacuten de los separadores de prueba para garantizar la obtencioacuten de datos de
referencia de alta calidad
En lo que respecta a desarrollos submarinos con cabezales o aacuterboles de produccioacuten de
pozo y equipo de control de produccioacuten emplazado en el fondo del mar las pruebas de
campo a menudo son impracticables Ademaacutes los procedimientos en circuitos cerrados
de pruebas de flujo quizaacutes no logren reproducir las condiciones de presioacuten-temperatura
extremas prevalecientes en ciertos proyectos tales como desarrollos en aguas profundas
y ultraprofundas A menudo la mejor opcioacuten en estos casos es comparar los datos de un
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
96
programa acelerado de vigilancia rutinaria (monitoreo) posterior a la instalacioacuten con los
datos en un proceso monofaacutesico convencional en puntos de exportacioacuten durante la
ejecucioacuten de pruebas de produccioacuten mensual
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo
Debido a las limitaciones propias de los separadores de prueba convencionales
Schlumberger y Framo Engineering AS desarrollaron la tecnologiacutea de pruebas de pozos
multifaacutesicos Vx a traveacutes de la empresa conjunta 3-Phase Measurements AS Este
sistema de medidores de flujo multifaacutesico se aplica a instalaciones permanentes pruebas
moacuteviles y optimizacioacuten de operaciones de levantamiento artificial La tecnologiacutea Vx ha
sido habilitada en maacutes de 1500 circuitos cerrados de pruebas de flujo llevadas a cabo
por terceros en cinco instalaciones independientes que generaron 5000 puntos de
prueba de regiacutemenes de flujo
Los componentes principales del medidor de flujo multifaacutesico Vx son un medidor
venturi provisto de sensores de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial ademaacutes de un
detector de rayos gama espectral de energiacutea dual acoplado a una fuente quiacutemica
radioactiva unitaria de baja intensidad para medir el flujo total y las fracciones de gas
aceite y agua
La tecnologiacutea Vx funciona sin necesidad de contar con un dispositivo de mezcla de
fluidos de agua Lo que minimiza el tamantildeo y peso de la unidad Estos sistemas no
poseen partes moacuteviles y baacutesicamente no necesitan mantenimiento El flujo en liacutenea pasa
a traveacutes de un orificio de admisioacuten a una seccioacuten recta y corta de tuberiacutea horizontal que
conduce a una ―T invertida con un extremo horizontal cerrado Esta ―T ciega
preacondiciona y dirige el flujo hacia arriba a traveacutes de una seccioacuten de tipo Venturi del
medidor Vx La presioacuten se mide justo antes de que los fluidos ingresen en el medidor
Venturi y a medida que la corriente de flujo pasa por la garganta estrecha de dicho
medidor
El detector de rayos gama espectral de energiacutea dual se encuentra instalado en uno de los
lados de la seccioacuten de tipo venturi opuesto a una fuente de bario que emite rayos gama
con distintos niveles de energiacutea aproximadamente 32 81 y 356 keV El detector mide
las tasas de conteo radioactivas asociadas con la atenuacioacuten de rayos gama a traveacutes de la
mezcla de fluidos en los niveles de energiacutea correspondientes a 32 y 81 keV El nivel de
energiacutea maacutes alto mide principalmente la densidad de la mezcla que es afectada por la
relacioacuten gasliacutequido el nivel de energiacutea maacutes bajo corresponde a la composicioacuten del
fluido en la que incide la mezcla de agualiacutequido
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
97
Dado que el flujo total y las fracciones individuales se miden simultaacuteneamente en el
mismo lugarmdashen la garganta tipo venturimdash los sistemas de medicioacuten dual de los
medidores Vx evaluacutean el mismo flujo Esta configuracioacuten y las ecuaciones utilizadas en
la dinaacutemica de fluidos asociada con el flujo condicionado por una garganta tipo venturi
proporcionan una capacidad de medicioacuten robusta que no se ve afectada por el reacutegimen
de flujo aguas
Este tipo de detector se usoacute en la sonda de adquisicioacuten de registros con cable Platform
Express que posee la capacidad de procesar maacutes de 1 milloacuten de mediciones por
segundo En consecuencia el detector realiza caacutelculos completos de las fracciones de
gas aceite y agua cada 22 milisegundos o un poco maacutes de 45 mediciones de densidad
de la mezcla de fluidos y la fraccioacuten trifaacutesica por segundo
Figura 72
Tecnologiacutea de pruebas en pozos multifaacutesicos La forma del medidor venturi responde al estaacutendar industrial Las mediciones de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial se obtienen en el mismo lugar en la garganta tipo venturi Las ventanas transparentes nucleares del medidor venturi permiten que los rayos gama pasen de la fuente al detector con una peacuterdida insignificante causada por la tuberiacutea lo que incrementa la precisioacuten en mediciones La fuente nuclear corresponde a bario 133 y posee una vida uacutetil promedio de aproximadamente 105 antildeos Una computadora de flujo provee datos de procesamiento del sensor y tasas de flujo ademaacutes de maacutes de 30 paraacutemetros adicionales en condiciones estaacutendar y condiciones de liacutenea Esta computadora permite almacenar maacutes de 200 perfiles de pozos que incluyen las caracteriacutesticas de fluidos especiacuteficas de cada pozo lo que posibilita que el flujo de muacuteltiples pozos pase a traveacutes del mismo medidor
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Atenuacioacuten de rayos gama Los diferentes fluidos atenuacutean los rayos gama en distinto grado El detector de alta velocidad produce una tasa de conteo indicativa en las bandas de energiacutea superior e inferior que constituyen una funcioacuten del medio medido (extremo superior) Estas tasas de conteo posibilitan una solucioacuten triangular de la fraccioacuten de fase (extremo inferior) Para cada fase la relacioacuten de la tasa de conteo de alta energiacutea en funcioacuten de la intensidad de la fuente o tasa de conteo en tuberiacutea vaciacutea se representa graacuteficamente en funcioacuten de la relacioacuten de la tasa de conteo de baja energiacutea versus la intensidad de la fuente en un diagrama de coordenadas x e y Estos puntos se convierten en los veacutertices de un triaacutengulo La fraccioacuten de la fase se determina en la interseccioacuten de dos liacuteneas dentro del triaacutengulo La primera liacutenea representa la relacioacuten gasliacutequido (verde) la segunda conecta el punto correspondiente al 100 de gas con el punto correspondiente a la relacioacuten petroacuteleoagua (rojo)
Figura 73
Figura 74
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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La velocidad raacutepida de muestreo medicioacuten permite que el medidor de flujo obtenga la
velocidad de la fase liacutequida y gaseosa de una corriente de flujo y compense la
inestabilidad en alta frecuencia en la garganta tipo venturi Por lo tanto el medidor Vx
mide las condiciones de flujo causadas por la condicioacuten en el fondo del pozo y la tuberiacutea
de superficie incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten espuma y emulsioacuten
El servicio de vigilancia rutinaria en la produccioacuten de pozos multifaacutesicos PhaseWatcher
es la principal aplicacioacuten de monitoreo permanente de la tecnologiacutea Vx Este sistema se
encuentra disponible con gargantas cuyas dimensiones oscilan entre 29 mm [11
pulgadas] 52 mm [2 pulgadas] y 88 mm [35 pulgadas] dependiendo de la tasa de flujo
Para aplicaciones moacuteviles de pruebas de pozos el equipo portaacutetil de pruebas perioacutedicas
de pozos multifaacutesicos PhaseTester se encuentra disponible con gargantas de 29 mm o 52
mm Este sistema compacto pesa aproximadamente 1700 kg [3750 lbm] y puede ser
transportado faacutecilmente en camiones remolques o patines modulares Tambieacuten se
dispone de un moacutedulo de pruebas de gas para aplicaciones de monitoreo permanente y
moacuteviles
74 Oportunidades de medicioacuten permanente
La medicioacuten de flujo multifaacutesico ayuda a distribuir la produccioacuten entre los titulares de
participacioacuten econoacutemica y de regaliacuteas para registrar voluacutemenes en la transferencia de la
custodia de las estaciones de bombeo de los oleoductos o en las terminales portuarias
Esta informacioacuten resulta esencial para los socios de proyectos y tambieacuten para los
gobiernos que poseen necesidades de ejecucioacuten de pruebas para el caacutelculo preciso del
Pruebas perioacutedicas de pozos El sistema portaacutetil de pruebas perioacutedicas en pozos multifaacutesicos PhaseTester puede ser montado sobre patines para ser transportado a de pozos en tierra en la parte posterior de un camioacuten o como paquete modular para ser elevado con gruacuteas en las plataformas marinas La unidad PhaseTester es maacutes pequentildea y compacta que los separadores de prueba convencionales
Figuras 75 y 76
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
100
pago de impuestos y regaliacuteas Por ejemplo pueden obtenerse mediciones en un pozo
determinado durante una semana de manera de extrapolar los resultados para distribuir
la produccioacuten a lo largo de un periacuteodo maacutes extenso
Ademaacutes los datos de los separadores de prueba sirven de base en las estrategias de
optimizacioacuten de la produccioacuten No obstante a medida que avanzan los desarrollos de
campos petroleros y se ponen en operacioacuten maacutes pozos la capacidad de los separadores
de prueba a menudo resulta inadecuada y se debe diferir la produccioacuten para dar lugar a
la prueba de pozo Estas limitaciones constituyen un factor disuasivo en lo que respecta
a probar maacutes pozos de lo que se requiere desde el punto de vista comercial o legal
Figura 77
Comparacioacuten entre los datos del medidor multifaacutesico y los datos del separador Los datos de medicioacuten continua de un medidor de flujo multifaacutesico identifican claramente la presencia de bolsones de gas perioacutedicos en el pozo Los puntos de medicioacuten del separador de prueba indican que el separador detecta o no este gas dependiendo de la frecuencia del procedimiento de recoleccioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
101
Una situacion similar se produce cuando se incorpora nueva produccion tal como
sucede con la terminacion de zonas previamente pasadas por alto o la ejecucion de
tratamientos correctivos en pozos existentes o cuando se implementan metodos de
mantenimiento de la presion y metodos de recuperacion asistida En estos casos los
cuellos de botella provicados en los separadores de prueba limitan la evaluacion del
campo y la optimizacion de la produccion
Una alternativa es agregar capacidad de separacion pero cada separador llega a costar
hasta US$ 500000 La instalacion de un medidor de flujo multifasico cuesta tan solo
Figura 78
Separadores de prueba subdimensionados A medida que los operadores aumentan las tasas de flujo de los pozos con estranguladores de diaacutemetros cada vez maacutes grandes (rojo) se observan diferencias significativas entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por un medidor de flujo multifaacutesico (verde) y medidas por un separador de prueba convencional (azul) Con tasas de flujo altas los separadores de prueba demasiado pequentildeos a menudo no logran la separacioacuten completa Un gran volumen de liacutequido permanece en el gas y deja de medirse con los liacutequidos La operacioacuten del separador puede incluso volverse inestable debiendo pasar por alto lo que resulta en periacuteodos breves de flujo cero La correlacioacuten entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por el medidor de flujo multifaacutesico y las configuraciones de los estranguladores brinda confiabilidad en lo que respecta a la calidad de las mediciones de las tasas de flujo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
102
alrededor de un 40 de este importe Los sistemas de medicion multifasicos no
almacenan ni separan o tratan los fluidos del pozo sino que miden los flujos en las
mismas condiciones en que se encuentran las corrientes de flujo en la liacutenea de
produccion y los devuelven e inmediato a la liacutenea de flujo Esto elimina la formacion de
cuellos de botella
En ciertos casos los medidores multifasicos permiten a los operadores convertir los
separadores de prueba a ser utilizados como separadores de produccion Esta capacidad
agregada incrementa los regimenes de produccion de campo y mejora la flexibilidad
operacional El emplazamiento de los medidores de flujo multifasico en las
proximidades de las lineas de flujo y su operacioacuten con perdida minima de presion
permite efectuar las mediciones en condiciones similares al punto de funcionamiento o
ambiente de produccion de cada pozo El ambiente submarino es otra de las
aplicaciones en la medicion de flujo multifaacutesico
Los sistemas submarinos Phase Watcher proporcionan un ahorro significativo en
termino de costo a traves de la reduccion a escala o eliminacion en la instalacion de
prueba de pozo en superficie y linea de prueba submarina Dado que los separadores de
pruba no son desplegados en este entorno la medicion de la produccion en pozos
submarinos desde superficie require de la instalacion de costosas lineas de prueba
submarina Ademas las instalaciones con base en plataformas a menudo poseen
capacidad suficiente para conectar los pozos submarinos a los separadores de prueba
existentes en la parte superior disentildeados en un principio para alojar la produccion
proveniente de los cabezales en las plataformas
La ampliacioacuten de la instalacioacuten de plataformas quizaacutes no constituya una alternativa vaacutelida dada las limitaciones de iacutendole espacial y econoacutemica existentes Ademaacutes debido
a su longitud las liacuteneas de prueba submarinas aumentan los tiempos de estabilizacioacuten de
los separadores obstaculizando la capacidad de seguimiento de condiciones de
produccioacuten dinaacutemicas desde la superficie y reducen la frecuencia en las pruebas de
pozos La produccioacuten mezclada proveniente de diversos pozos submarinos oculta el
desempentildeo de pozos individuales
Si la mezcla se produce a traveacutes de un colector de produccioacuten submarino sin ninguna
liacutenea de prueba la medicioacuten del desempentildeo de los pozos individuales requiere la
ejecucioacuten de ―pruebas por diferencia Esto implica cerrar perioacutedicamente uno de los
pozos mientras se miden los otros y obtener finalmente datos de pozos individuales por
deduccioacuten lo que se traduce inevitablemente el aplazamiento de la produccioacuten y una
precisioacuten pobre
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
103
La reduccioacuten de los cuellos de botella no siempre es una justificacioacuten importante para la
instalacioacuten de medidores permanentes de flujo multifaacutesico A veces el problema radica
en la accesibilidad Este es el caso de las plataformas marinas automatizadas y de
ciertos pozos terrestres ubicados en aacutereas remotas Los pozos que se encuentran alejados
de la bateriacutea de produccioacuten maacutes cercana con un separador de prueba pueden ser
conectados directamente a una liacutenea de flujo mezclaacutendose con la produccioacuten
proveniente de otros pozos especialmente si se trata de productores grandes
La uacutenica forma de medir el flujo multifaacutesico de estos pozos es a traveacutes del meacutetodo de
prueba por diferencia En teacuterminos praacutecticos algunos pozos quizaacutes nunca sean
sometidos a pruebas No obstante la planeacioacuten el disentildeo y la puesta en operacioacuten de
pozos nuevos con monitoreo permanente de flujo multifaacutesico ofrecen nuevas
posibilidades para obtener datos adicionales sobre el flujo de gas aceite y agua
proveniente de pozos de desarrollo incluyendo los que se encuentran ubicados en
localizaciones remotas
Los sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico aumentan la frecuencia de ejecucioacuten de
las pruebas de pozos pero tambieacuten mejoran la calidad de las mediciones El flujo de
ciertos pozos es tan inestable que no puede ser medido en forma precisa con un
separador de prueba convencional Los medidores de flujo multifaacutesico son maacutes precisos
Figura 79
Medidor de flujo submarino La unidad de monitoreo submarina PhaseWatcher se baja al lecho marino para instalarse en un aacuterbol de produccioacuten sumergido o en un colector (derecha) Este sistema reduce significativamente los costos de desarrollo de campos petroleros mediante la eliminacioacuten de la instalacioacuten de prueba de
dispositivos en superficie y la instalacioacuten de liacuteneas de prueba submarinas (izquierda)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
104
que los separadores de prueba convencional y se ven menos afectados por los regiacutemenes
de flujo complejo
Las mediciones de flujo multifaacutesico identifican condiciones de fase que probablemente
no son detectadas por las mediciones exclusivamente volumeacutetricas del separador de
prueba convencional Por otra parte a diferencia de los separadores de prueba de pozos
los medidores de flujo multifaacutesico no poseen partes moacuteviles ni requisitos de
mantenimiento asociados para mantener la precisioacuten en la medicioacuten
Los medidores de flujo multifaacutesico incrementan la seguridad operacional porque se
elimina la necesidad de contar con vaacutelvulas de alta presioacuten y liacuteneas de alivio de presioacuten
Ademaacutes se evita el almacenamiento de voluacutemenes sustanciales de hidrocarburos en
condiciones potencialmente inestables de los separadores de prueba Eacuteste es un tema
importante si las pruebas de pozos se llevan a cabo en aacutereas sensibles desde el punto de
vista ambiental Ademaacutes no existen problemas de disposicioacuten de fluidos asociados con
medidores de flujo multifaacutesico lo que aumenta la seguridad y proteccioacuten del medio
ambiente
Figura 80
Pruebas en condiciones de inestabilidad Los medidores de flujo multifaacutesico pueden ser utilizados para realizar pruebas de pozos que previamente resultaban dificultosas para los fines praacutecticos imposibles de ejecutar Los datos de un pozo tiacutepico con flujos tipo tapoacuten indican un aumento abrupto de la tasa de flujo de petroacuteleo de 159 m3d [1000 BD] a maacutes de 953 m3d [6000 BD] condiciones que no pueden ser medidas con precisioacuten por los separadores de prueba convencionales porque el tiempo de respuesta es demasiado lento Ademaacutes de esta variedad de flujo tipo tapoacuten los medidores de flujo multifaacutesicos pueden medir los flujos compuestos de espumas y emulsiones que tambieacuten plantean condiciones esencialmente inestables para los separadores convencionales
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
105
Los medidores de flujo multifaacutesico eliminan los obstaacuteculos para lograr consistencia
confiabilidad y calidad en la medicioacuten sino que el proceso de medicioacuten en siacute se
convierte en una funcioacuten de monitoreo continuo Si bien los pozos no se miden todo el
tiempo habitualmente estas son maacutes frecuentes y se llevan a cabo durante periacuteodos maacutes
extensos
Debido a esto los operadores obtienen datos de flujo multifaacutesico dinaacutemico Esta
capacidad de observar los flujos multifaacutesicos en liacutenea durante un periacuteodo prolongado
permite mejorar la calidad y cantidad de datos disponibles para las decisiones
relacionadas con la optimizacioacuten de la produccioacuten La unidad PhaseWatcher se puede
conectar en forma segura a traveacutes de Internet para permitir el monitoreo y la toma de
decisiones remotas acerca de las operacioacuten de los pozos y campos petroleros desde
cualquier lugar del mundo
Los datos de los medidores de flujo multifaacutesico permiten a los operadores determinar si
los pozos producen seguacuten lo previsto y si se deben programar operaciones de reparacioacuten
de iacutendole correctiva en base a las tasas de produccioacuten de gas aceite y agua Si la
produccioacuten de campo se limita por la presencia de cuellos de botella en las instalaciones
de tratamiento de gas y agua en superficie los medidores de flujo multifaacutesico ayudan a
identificar queacute pozos se deben optimizar y cuaacuteles cerrar
Otra oportunidad de optimizar corresponde a la operacioacuten de levantamiento artificial
donde habitualmente los sistemas de bombeo electrosumergibles (ESP por sus siglas en
ingleacutes) o los sistemas de inyeccioacuten de gas llevan los fluidos a superficie El servicio
LiftPRO de Schlumberger para el mejoramiento de pozos sujetos a sistemas de
levantamiento artificial con desempentildeos deficientes aborda esta necesidad con
aplicaciones tanto para mediciones permanentes como para pruebas moacuteviles perioacutedicas
Los pozos individuales son vigilados rutinariamente con medidores de flujo multifaacutesico
mientras que las tasas de bombeo o de inyeccioacuten de gas son monitoreadas en forma
independiente con diferentes sistemas a fin de identificar los niveles oacuteptimos
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial
Apache Energy Limited utilizoacute el sistema PhaseWatcher para optimizar las operaciones
de levantamiento artificial durante el desarrollo de campos marinos en Australia El
sistema Vx logroacute satisfacer numerosos objetivos importantes incluyendo la reduccioacuten
de las erogaciones de capital y los gastos operativos asiacute como el mejoramiento de la
asignacioacuten de produccioacuten y manejo de los campos petroleros
Un elemento clave de estos esfuerzos de desarrollo fue la instalacioacuten de cinco
plataformas automatizadas con instalaciones miacutenimas sin capacidad de procesamiento
y por lo tanto sin separacioacuten en la parte superior La produccioacuten proveniente de cada
plataforma se mezcla en una liacutenea de flujo de produccioacuten unitaria lo que requiere la
medicioacuten exacta de cada fluido Los pozos de cada campo petrolero producen mediante
la utilizacioacuten de un sistema de levantamiento artificial por gas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
106
La medicioacuten con el sistema PhaseWatcher con el uso de la infraestructura de Internet
en cada cabeza de pozo permitioacute a Apache optimizar raacutepidamente el sistema de
levantamiento artificial por gas y el sistema de produccioacuten realizar ajustes operacionales
en respuesta a los cambios producidos en la configuracioacuten de los estranguladores
(orificios) o la productividad de los pozos Esto permitioacute eliminar el periacuteodo de espera
para la estabilizacioacuten de los flujos de los tanques para inventario que es necesario con
un separador de prueba
El proceso de optimizacioacuten comenzoacute durante la limpieza del pozo de manera que los
sistemas Vx proporcionan el monitoreo continuo de la produccioacuten Los pozos alcanzan
sus regiacutemenes de produccioacuten objetivo en pocas horas despueacutes de iniciar la operacioacuten El
monitoreo del flujo multifaacutesico ademaacutes a eliminar las interrupciones de la produccioacuten
gracias a la identificacioacuten inmediata de incremento en los cortes de agua y flujos tipo
tapoacuten lo que mejoroacute la capacidad para mantener un proceso de produccioacuten estable La
raacutepida identificacioacuten de los factores de flujo dinaacutemico se logroacute con medidores
PhaseWatcher y permitir mejorar el diagnoacutestico del pozo en forma continua
Mediante la provisioacuten de un medidor de flujo multifaacutesico para cada liacutenea de flujo
Apache eliminoacute la necesidad de contar con un separador de prueba en los sistemas de
produccioacuten de campo Con aproximadamente 370 kg [815 lbm] los sistemas
Levantamiento artificial por gas optimizado Estas miniplataformas automatizadas fueron algunas de las numerosas instalaciones del aacuterea marina de Australia en las que Apache Energy Limited instaloacute el sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico PhaseWatcher La tecnologiacutea PhaseWatcher permitioacute a Apache optimizar la operacioacuten de levantamiento artificial por gas generando al mismo tiempo ahorros en teacuterminos de erogaciones de capital y gastos operativos
Figuras 81 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
107
PhaseWatcher representaron un ahorro en teacuterminos de peso de aproximadamente el 9 0
frente a la alternativa de los separadores de prueba convencionales que pesan unos
3175 kg [35 toneladas] cada uno excluyendo el soporte estructural y los componentes
utilitarios Esta reduccioacuten de peso ayudoacute a minimizar las erogaciones de capital que se
redujeron auacuten maacutes con la limitacioacuten del tamantildeo de las estructuras de las plataformas y la
extensioacuten de las tuberiacuteas Esta reduccioacuten de la estructura ocasiona ademaacutes un ahorro de
capital relacionado con la logiacutestica La reduccioacuten del tamantildeo peso y complejidad de las
estructuras superiores de cada plataforma permite el transporte por carretera y un solo
viaje hasta el lugar de descarga La eliminacioacuten de los separadores de prueba y el
mantenimiento miacutenimo de los medidores de flujo multifaacutesico redujeron los costos
operativos La capacidad de operacioacuten remota lograda mediante la integracioacuten de los
sistemas de medicioacuten y telemetriacutea reducen maacutes la necesidad de mantenimiento intrusivo
visitas del personal La instalacioacuten de sistemas de medidores de flujo multifaacutesico
desempentildeoacute un juego importante en la optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento
artificial por gas y reducir de los costos de capital y operativos objetivos cruciales en el
desarrollo de estos campos petroleros
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten
Los reguladores y los organismos en la industria del aceite y gas incluyendo el Servicio
de Administracioacuten de Minerales de Estados Unidos (MMS) API ASME Direccioacuten
Noruega del Aceite (NPD) y DTI del Reino Unido reconocen el rol de los datos de alta
calidad provenientes de los medidores de flujo multifaacutesico en lo que respecta a las
pruebas de pozos y desarrollan normas para la utilizacioacuten de estos equipos En
consecuencia el empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico para
distribuir la produccioacuten de petroacuteleo y gas se estaacute generalizando
Los nuevos proyectos en aguas profundas reflejan cada vez maacutes las estrategias de
desarrollo con un distribuidor de procesamiento que recibe la produccioacuten proveniente de
uno o maacutes yacimientos sateacutelites con terminaciones submarinas El nuacutemero de campos
petroleros distantes a menudo aumenta a medida que se desarrollan nuevos
descubrimientos que luego se vinculan directa o indirectamente con la instalacioacuten
central
Para estos desarrollos la asignacioacuten de la produccioacuten suele ser maacutes compleja dado que
la titularidad puede variar en cada campo o yacimiento La utilizacioacuten de la teacutecnica de
separacioacuten de prueba basada en distribuidores para mediciones de flujo multifaacutesico
puede resultar cada vez maacutes problemaacutetica En primer lugar por el tamantildeo y peso de los
separadores de prueba que afectan el costo y los paraacutemetros operacionales de la
instalacioacuten central tales como el nuacutemero de bocas (slots) para los cabezales de
produccioacuten de las plataformas y seguridad operacional
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
108
Estrategia de desarrollo de campos satelitales en aguas profundas Un distribuidor de produccioacuten instalacioacuten central recibe la produccioacuten adicional directa o indirectamente a traveacutes de colectores submarinos desde uno o maacutes campos sateacutelites con pozos submarinos A medida que evoluciona este escenario los cuellos de botella producidos en la capacidad de separacioacuten de prueba conducen a pruebas de pozos menos frecuentes y a mediciones de menor calidad al aumentar las distancias de flujo Los sistemas de medicioacuten eliminan estos cuellos de botella lo que mejora la calidad de las mismas y permite la ejecucioacuten de pruebas de pozos con la periodicidad necesaria Estos factores mejoran la distribucioacuten de la produccioacuten y aumentan las oportunidades de optimizacioacuten de la misma
Figura 83
La expansioacuten de la produccioacuten a traveacutes de empalmes sateacutelites puede hacer que la
demanda de pruebas de los pozos exceda la capacidad y disponibilidad de los
separadores de prueba lo que se traduce en una menor frecuencia de pruebas de pozos
individuales La capacidad de separacioacuten en un distribuidor de procesamiento suele ser
imposible Por otra parte a medida que aumenta la distancia entre los pozos y el
distribuidor el proceso de medicioacuten y obtencioacuten de la medicioacuten con los separadores de
prueba se vuelve maacutes difiacutecil
El tiempo de estabilizacioacuten de los separadores de prueba en pozos aumenta cuando las
liacuteneas de prueba son maacutes largas Estas liacuteneas enmascaran la dinaacutemica del flujo del pozo
y contribuyen a la formacioacuten de flujo tipo tapoacuten cuando el agua se acumula en las zonas
bajas a lo largo de su trayectoria A medida que declina la eficiencia de las instalaciones de separacioacuten de prueba tambieacuten lo hace la calidad de los datos obtenidos para la
distribucioacuten y optimizacioacuten de la produccioacuten Contrariamente los sistemas de medicioacuten
de flujo multifaacutesico eliminan los problemas asociados con la calidad de medicioacuten y
frecuencia de las pruebas de pozos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
109
El nuacutemero de medidores de flujo multifaacutesico desplegados en el desarrollo de aguas
profundas es limitado pero su efectividad en lo que respecta al mejorar la distribucioacuten
de la produccioacuten genera aplicaciones potenciales en aguas profundas Los medidores
son disentildeados en forma econoacutemica para formar parte de las nuevas instalaciones de
produccioacuten a medida que se desarrollan campos sateacutelites A luz de estos factores la
tecnologiacutea Vx se convierte en una necesidad praacutectica en numerosos desarrollos marinos
y es esencialmente una tecnologiacutea que apoya algunos proyectos de aguas profundas
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos
Shell instaloacute el sistema PhaseWatcher en el Complejo Auger del Golfo de Meacutexico para
superar los cuellos de botella producidos en la separacioacuten de prueba y las dificultades
planteadas por la asignacioacuten de la produccioacuten como resultado del crecimiento de la
misma Numerosos campos submarinos existentes en el aacuterea se han vinculado al
Complejo Auger para el procesamiento de la produccioacuten
El Campo Auger produce desde una plata-forma de cables tensados (TLP por sus siglas
en ingleacutes) que comenzoacute a operar en el antildeo 1994 con capacidad para procesar 7950 m3d
[50000 BD] de aceite y 396 millones de m3d [140 MMpcD] de gas de pozos de
acceso vertical directo (DVA por sus siglas en ingleacutes) Al avanzar las actividades de
desarrollo la produccioacuten superoacute las expectativas Las instalaciones TLP del Campo
Auger se mejoraron y ampliaron Ademaacutes el desarrollo de diversos campos submarinos
adyacentes condujo a una serie de empalmes en la plataforma del Campo Auger en
2000 2001 y 2004 Esto convirtioacute a las instalaciones de ese campo en un distribuidor de
procesamiento y exportacioacuten de la produccioacuten que hoy manipula la produccioacuten de seis
Figura 84
Estrategias de desarrollo de campos submarinos Los voluacutemenes de produccioacuten superiores a los previstos obtenidos en la plataforma del Campo Auger de Shell en el Golfo de Meacutexico condujeron a varias expansiones de la instalacioacuten seguidas de una serie de empalmes desde los campos submarinos cercanos que demandaban instalaciones adicionales Esto convirtioacute al Campo Auger en un distribuidor de procesamiento y exportacioacuten de gran volumen Los medidores de flujo multifaacutesico ayudaron a eliminar los costosos cuellos de botella en el distribuidor del Campo Auger permitiendo a Shell satisfacer en forma econoacutemica las complejas necesidades de medicioacuten y distribucioacuten de la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
110
campos diferentes
A traveacutes de diversos empalmes y expansiones la capacidad de procesamiento llegoacute a ser
maacutes del doble que la existente previamente y la red de instalaciones se volvioacute maacutes
compleja Debido a la capacidad limitada del separador de prueba y la complejidad de
las necesidades de medicioacuten y de asignacioacuten de la produccioacuten la ejecucioacuten de pruebas
de pozos comenzoacute a demandar aplazamiento de la produccioacuten y tiempo inactivo en
ciertos pozos Esto incrementoacute auacuten maacutes la susceptibilidad a un cierre del sistema Ante
la dificultad de conseguir espacio en la plataforma la capacidad de separacioacuten resultaba
a la vez compleja y costosa
Mediante la instalacioacuten de cuatro medidores de flujo multifaacutesico Shell redujo tanto las
interrupciones del flujo de produccioacuten como la necesidad de desviar y diferir la
produccioacuten debido a la ejecucioacuten de las pruebas de pozos La utilizacioacuten de la
tecnologiacutea Vx en un ambiente de produccioacuten continua aportoacute un concepto maacutes simple
para los nuevos pozos de produccioacuten submarina Shell instaloacute seis dispositivos de
medicioacuten PhaseWatcher adicionales en los empalmes de las liacuteneas de flujo de
produccioacuten entrante y en el colector de produccioacuten DVA Esto permite el monitoreo
continuo de las tasas de flujo en las liacuteneas submarinas sin necesidad de disponer de
separadores individuales
El empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico en el Complejo Auger
condujo a la aprobacioacuten por parte del MMS de esta tecnologiacutea combinada con el
anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL para aplicaciones de medicioacuten y asignacioacuten
de la produccioacuten La tecnologiacutea de medicioacuten permitioacute resolver problemas importantes
en la plataforma Auger y proporcionoacute una alternativa econoacutemica para la medicioacuten de la
produccioacuten futura en esta instalacioacuten
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra
En Aacutefrica del Norte las instalaciones de superficie correspondientes a cinco campos
petroleros sateacutelites se encuentran ubicadas en emplazamientos de perforacioacuten en tierra
esparcidos por toda el aacuterea de desarrollo La produccioacuten se distribuye entre varios socios
de acuerdo con los porcentajes de participacioacuten y regaliacuteas de cada compantildeiacutea
La planeacioacuten de desarrollos futuros trajo consigo dificultades de diversa iacutendole para el
operador debido a las crecientes complicaciones asociadas con la integracioacuten de nuevos
pozos en el sistema de separacioacuten de prueba existente y los elevados costos
involucrados en la expansioacuten de ese sistema La operacioacuten del separador de prueba
perioacutedicamente causaba peacuterdidas de presioacuten significativas en la red colectora de
superficie lo que exigiacutea el empleo de compresores de campo para compensar estas
peacuterdidas Ocasionalmente era necesario quemar el gas en antorcha para controlar los
incrementos de presioacuten resultantes
Los operadores instalaron una serie de 12 sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico
PhaseWatcher incluyendo medidores de 52 y 88mm de diaacutemetro en todo el campo
Siete medidores fueron asignados a la distribucioacuten fiscal de la produccioacuten y cinco a la
ejecucioacuten de pruebas de pozos con fines de manejo de yacimientos Las
especificaciones clave de los nuevos medidores incluyeron el almacenamiento interno
de los datos el enlace directo con una computadora de servicio y la compatibilidad con
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
111
los sistemas de supervisioacuten control y adquisicioacuten de datos (SCADA por sus siglas en
ingleacutes) existentes El operador implementoacute el moacutedulo Identificador de Fluido Vx ID con
un conjunto de datos de propiedades de fluidos especiacuteficos del campo cargados en los
paraacutemetros de configuracioacuten del medidor El despliegue de los medidores Vx simplificoacute
considerablemente los planes de desarrollo del campo
Los primeros cuatro sistemas PhaseWatcher fueron entregados y puestos en servicio en
octubre de 2004 El proceso de aceptacioacuten del sitio incorporoacute varias pruebas de campo
para evaluar el desempentildeo de los medidores Hasta la fecha los sistemas Vx han
demostrado poseer alta precisioacuten y respetabilidad de las mediciones Mediante la
utilizacioacuten de estos medidores el operador evita el bombeo de la produccioacuten y su
quema en antorcha La entrega y la puesta en servicio de los sistemas de medidores de
flujo multifaacutesico Vx estuvieron previstas para fines de 2004 y principios de 2005
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros
En otra localizacioacuten de Aacutefrica del Norte varios socios poseen participaciones
econoacutemicas en tres campos sateacutelites que estaacuten siendo desarrollados y empalmados a
una instalacioacuten de produccioacuten centralizada La instalacioacuten de los sistemas de monitoreo
de la produccioacuten de pozos multifaacutesicos de 52 mm PhaseWatcher se tradujo en un
importante ahorro de costos gracias a la eliminacioacuten de estaciones de medicioacuten y
separacioacuten remotas
Figura 85
Instalacioacuten miacutenima de un medidor de flujo multifaacutesico El sistema de monitoreo de la produccioacuten de 52 mm PhaseWatcher fue instalado en un campo de Aacutefrica del Norte a fin de modernizar la infraestructura de superficie para medir y distribuir la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
112
A fin de abordar la creciente necesidad de mejorar la medicioacuten de flujo multifaacutesico para
la distribucioacuten de la produccioacuten y asignacioacuten fiscal para la optimizacioacuten de los campos
la compantildeiacutea operadora puso en servicio el primer sistema de medicioacuten PhaseWatcher en
agosto de 2003 Este medidor inicialmente distribuyoacute la produccioacuten entre los socios del
Pozo 1 durante el desarrollo del primer campo Seis meses despueacutes el operador puso en
operacioacuten el Pozo 2 a traveacutes del mismo medidor Los dos pozos se encuentran a una
distancia de aproximadamente 12 km [75 millas] de la estacioacuten colectora principal
El sistema de monitoreo PhaseWatcher permitioacute un ahorro estimado de US$ 10
millones a traveacutes de la eliminacioacuten de una estacioacuten de campo intermedia Numerosas
pruebas de campo compararon el desempentildeo de los medidores en funcioacuten de las
mediciones convencionales obtenidas con tres separadores de prueba de terceros y
tanques medidores asociados Los resultados indicaron una diferencia maacutexima de menos
del 17 con regiacutemenes de produccioacuten de petroacuteleo diaria que oscilaban entre 715 y 954
m3d [4500 y 6000 BD]
Sobre la base de este registro en enero de 2004 se instaloacute un segundo dispositivo
PhaseWatcher ideacutentico para medir dos pozos del segundo campo El desempentildeo fue
comparable con el del sistema inicial En noviembre de 2004 se puso en servicio un
tercer medidor de flujo PhaseWatcher de 52 mm para monitorear la produccioacuten del
tercer campo Los datos de este sistema de medicioacuten facilitan la operacioacuten de un pozo
provisto de terminacioacuten inteligente que tiene incorporadas cuatro vaacutelvulas de control de
flujo de fondo de pozo Estaacute previsto que el segundo pozo de este campo sea puesto en
operacioacuten en el antildeo 2005 y que produzca a traveacutes del mismo medidor
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles
Los medidores de flujo multifaacutesico han transformado la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo
permanente y ademaacutes estaacuten generando nuevas oportunidades en lo que respecta a
pruebas de pozos moacuteviles y perioacutedicas El sistema moacutevil PhaseTester adquiere los
mismos datos dinaacutemicos de alta calidad que el sistema PhaseWatcher permanente Se
pueden obtener mediciones con relativa frecuencia lo que constituye una solucioacuten ideal
en las localizaciones que previamente no se obteniacutean datos de flujo multifaacutesico o soacutelo
en forma esporaacutedica
Por primera vez no existe ninguacuten obstaacuteculo logiacutestico o teacutecnico decisivo para la
realizacioacuten de pruebas en cualquier pozo de produccioacuten que un operador necesite
evaluar Los pozos de produccioacuten pueden ser sometidos a pruebas en cualquier
momento si bien la etapa de limpieza posterior a la perforacioacuten constituye una
oportunidad ventajosa para realizar pruebas moacuteviles De este modo las pruebas se
integran en el paquete maacutes grande de servicios al pozo para establecer una produccioacuten
optimiza desde el inicio
Ademaacutes mediante la combinacioacuten de una dotacioacuten completa de mediciones derivadas de
los registros de produccioacuten de fondo de pozo con mediciones en superficie con medidor
de flujo multifaacutesico es posible obtener por primera vez un diagnoacutestico completo del
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
113
pozo El medidor de flujo PhaseTester moacutevil desempentildea un rol esencial en lo que
respecta al diagnoacutestico de la fuente de intrusioacuten del agua en pozos de produccioacuten mixta
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite
Total utilizoacute el sistema PhaseTester para efectuar pruebas de limpieza en pozos de
desarrollo submarino del Campo Girasol en Angola El sistema Vx obtuvo una
cobertura completa de los datos de flujo indicando mayor precisioacuten que la cobertura
lograda con separador convencional Los datos que se obtienen mediante tecnologiacutea de
medicioacuten de flujo multifaacutesico resultaron esenciales para ayudar al operador a poner en
operacioacuten estos pozos en forma econoacutemica y a los niveles de produccioacuten planificados
Figura 86
Equipo de medicioacuten en plataforma
Pruebas de pozos moacuteviles Total conectoacute el sistema PhaseTester a un estrangulador submarino y a una vaacutelvula de derivacioacuten durante la fase de limpieza despueacutes de la perforacioacuten y la terminacioacuten de pozos de desarrollo en aguas profundas en el aacuterea marina de Angola Aacutefrica Occidental (extremo superior) El iacutendice de productividad (IP) obtenido de las mediciones de flujo multifaacutesico en ocho pozos fue validado por los caacutelculos del IP efectuados subsiguientemente durante la etapa de produccioacuten (extremo inferior)
Figura 87
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
114
Este enfoque permitioacute asegurar que los pozos produciraacuten en forma sostenida conforme
a lo proyectado mejoroacute la eficiencia operacional la seguridad y la proteccioacuten del medio
ambiente en las operaciones de pruebas de pozos y suprimioacute la necesidad de un
separador de prueba convencional Ademaacutes los datos de flujo multifaacutesico establecen una
base para la toma decisiones relacionadas con el manejo de campos y yacimientos
petroleros
Todos los pozos deben alcanzar niveles de produccioacuten oacuteptimos al ser puestos en
operacioacuten a fin de garantizar que la meseta proyectada para la produccioacuten de campo se
alcance con el nuacutemero de pozos planificados Ademaacutes las consideraciones de
aseguramiento del flujo imponen procedimientos de puesta planeados para estos pozos
En cada pozo se requeriacutea alcanzar un nivel de produccioacuten de aceite inmediato de 1590 a
2385 m3d [10000 a 15000 BD] para crear un flujo estabilizado libre de tapones en
las liacuteneas de flujo submarinas Al mismo tiempo es necesario mantener la integridad del
control de produccioacuten de la arena a traveacutes de una planeacioacuten graduada que no es posible
con el sistema flotante de produccioacuten almacenamiento y descarga (FPSO por sus siglas
en ingleacutes) debido a las restricciones del equipo y a los problemas de estabilidad de las
liacuteneas de flujo
Para llevar a cabo estos procedimientos y su aplicacioacuten sin poner en riesgo el pozo es
preciso operar desde el equipo de perforacioacuten Esto implicoacute liacutemites estrictos sobre el
tiempo del equipo de perforacioacuten para controlar su gasto asiacute como tambieacuten la
identificacioacuten raacutepida de cualquier intervencioacuten adicional del equipo de perforacioacuten
Despueacutes de someter a pruebas exhaustivas los dos primeros pozos los pozos
subsiguientes se les asignoacute un tiempo de limpieza miacutenimo y la evaluacioacuten de
desempentildeo se tuvo que realizarse durante la fase de limpieza
El sistema PhaseTester moacutevil proporcionoacute las mediciones de flujo continuos durante la
limpieza del pozo que eran imposibles obtener con mediciones convencionales Los
datos de flujo dinaacutemico permitieron al operador optimizar el periacuteodo de limpieza y
evitar tiempo del equipo de perforacioacuten innecesario Los datos de flujo multifaacutesico
confirmaron el punto preciso de los fluidos y detritos que eran removidos y la
produccioacuten libre de complicaciones fluiacutea desde cada pozo
Los datos del medidor de flujo multifaacutesico constituyen la base para la interpretacioacuten en
las pruebas de incremento de presioacuten que no ha sido posible con datos del separador de
prueba Esta interpretacioacuten condujo al anaacutelisis clave del desempentildeo de los pozos y la
operacioacuten de terminacioacuten La medicioacuten de la permeabilidad y dantildeo mecaacutenico obtenida
de estos datos de presioacuten transitorias confirmaron la seleccioacuten de los disentildeos de
terminacioacuten con el control de la produccioacuten de arena en varios pozos y facilita la
eleccioacuten del procedimiento en bajar las herramientas
Los datos resultan valiosos en la evaluacioacuten de formaciones y el modelado dinaacutemico de
yacimientos lo que a su vez reforzoacute la confiabilidad en las predicciones del
comportamiento de los pozos En un caso la utilizacioacuten de mediciones dinaacutemicas de
flujo multifaacutesico para rastrear el iacutendice de productividad transitorio estimado (IP) de un
pozo horizontal se tradujo en una decisioacuten oportuna para suspender y reingresar en el
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
115
pozo que de lo contrario respondioacute en forma deficiente a la limpieza Despueacutes de la
intervencioacuten el IP mejoroacute sustancialmente logrando satisfacer las expectativas y los
registros de produccioacuten confirmaron que la seccioacuten horizontal estaba produciendo
La cobertura completa de los regiacutemenes de limpieza constituyoacute un aporte importante
para las pruebas de interferencia realizadas antes de la primera produccioacuten de aceite en
las aacutereas clave del campo petrolero El monitoreo de la produccioacuten proveniente de un
pozo durante la limpieza del pozo vecino proporcionoacute datos de gran utilidad de la
presioacuten y transmisividad del fluido a traveacutes de formaciones y fallas geoloacutegicas
Estos datos llevaron a Total a revisar el esquema de perforacioacuten y eliminar uno de los
pozos de desarrollo propuestos Los datos obtenidos con el medidor de flujo multifaacutesico
y los medidores de fondo de pozo aceleraron el proceso de toma de decisiones lo que
condujo a una operacioacuten con tuberiacutea flexible y liacutenea de acero en otro pozo en el que se
abrioacute una vaacutelvula de terminacioacuten parcialmente cerrada permitiendo que el pozo fluyera
normalmente El sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico mejoroacute la seguridad del
personal a traveacutes de la eliminacioacuten del separador de prueba con vaacutelvulas de seguridad y
liacuteneas de alivio de presioacuten Ademaacutes la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo multifaacutesico
redujo los periacuteodos de flujo de limpieza y la quema de hidrocarburos lo que contribuyoacute
a proteger el medio ambiente
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
116
8 Conclusiones
A medida que se difunde la aplicacioacuten de estos sistemas de medicioacuten de flujo multifase
reemplazaraacuten a los sistemas convencionales en diversas aplicaciones de prueba de pozos
y eliminan la necesidad de disponer de instalaciones costosas en el caso de los
separadores convencionales que ocupan mucho espacio en ciertos emplazamientos de
produccioacuten La demanda futura de separadores de prueba convencionales responder
cada vez maacutes a los requisitos de muestreo de fluidos No obstante parte del muestreo
para el anaacutelisis de relacioacuten presioacuten-volumen-temperatura (PVT por sus siglas en
ingleacutes) se lleva a cabo con medidores de flujo multifaacutesico asiacute como la determinacioacuten
del flujo multifaacutesico y su velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en pozos con todo tipo de
formas y geometriacuteas y optimizar las aportaciones de fluidos de los yacimientos
Es probable que las innovaciones tecnoloacutegicas hagan que los medidores de flujo
multifaacutesico incursionen en ambientes de presioacuten y temperatura maacutes elevada Esto
expandiraacute significativamente las aplicaciones submarinas generando al mismo tiempo
aplicaciones adicionales en tierra firme en los proyectos de recuperacioacuten teacutermica de
aceite pesado y en los mercados de gas natural
Otra posibilidad de crecimiento en el futuro son los sistemas de medicioacuten de flujo
multifaacutesico inteligentes que ademaacutes de proveer informacioacuten sobre tasas de flujo
diagnostican el estado del medidor y la calidad de la medicioacuten En resumen la demanda
creciente y el conocimiento maacutes profundo de las aplicaciones potenciales de los
medidores de flujo multifaacutesico incentivan virtualmente la implementacioacuten de
innovaciones y mejoras continuas competitivas para satisfacer los nuevos desafiacuteos
Tambieacuten se ha logrado descubrir en localizaciones maacutes profundas y pozos con mayores
desviaciones alcanzaron distancias mayores
El liacutemite de carga en las embarcaciones utilizadas actualmente para perforar en aguas
profundas tiacutepicamente restringe la profundidad de perforacioacuten a 10670 m [35000 pies]
Al instalarse nuevos equipos en las embarcaciones de perforacioacuten para extender este
liacutemite los operadores esperan una expansioacuten similar en la capacidad de adquisicioacuten de
registros
Incluso hoy en diacutea los operadores demandan cables de acero que operen a 232degC
[450degF] y 35000 lpc [240 MPa] Los proveedores de servicio tienen que desarrollar
nuevos cables que operen bajo estas condiciones ademaacutes de los sistemas de superficie
La energiacutea al equipo de fondo es otra aacuterea que experimenta desarrollos Los nuevos
cables deben tener conductores de energiacutea maacutes grandes que suministren maacutes potencia en
el fondo del pozo Estos cables acoplados con sartas de herramientas con mayor
energiacutea Ademaacutes ofrecen mayor potencia para que los sistemas de tractores operen con
cargas maacutes grandes a mayor velocidad
Los tractores que se usan lo hacen con precaucioacuten en agujero descubierto Hasta un
tractor de sujecioacuten alterna como la unidad MaxTRAC necesita un agujero relativamente
limpio para operar con eacutexito Eacuteste es un desafiacuteo en el futuro Los operadores requieren
tractores para agujero descubierto que operen en formaciones blandas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
117
Atraacutes quedaron los diacuteas en los que con toda naturalidad se daba por supuesto que un
sistema de operacioacuten de herramientas simple y econoacutemico podiacutea adaptarse a cualquier
trabajo al menos en las aacutereas de frontera de pozos profundos y desviados Las
compantildeiacuteas de servicio ahora trabajan rutinariamente en conjunto para asegurarse en
seleccionar el vehiacuteculo adecuado para la operacioacuten Con el acceso a herramientas
probadas y de diagnostico como las herramientas de Schlumberger
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
118
9 Recomendaciones
Por tanto es mi recomendacioacuten como egresado del Instituto Politeacutecnico Nacional el
aconsejar a los estudiantes y docentes de la facultad de Ciencias de la Tierra unidad
Ticomaacuten y en general a los que cursan las carreras de ingeniero Petrolero y Geofiacutesico el
que puedan desarrollar trabajos sobre estas aacutereas de la industria petrolera para
incrementar el nivel educativo y de los futuros egresados mexicanos
Asiacute como promocionar la formacioacuten de cursos y de conferencias que divulguen y hagan
maacutes interactiva la adquisicioacuten de la informacioacuten para los estudiantes para lograr con ello
que los joacutevenes tengan una amplia panoraacutemica de lo que es la industria petrolera
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
119
10 Anexos
101 Foacutermulas
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del agua
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
La fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se infiere a partir de la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
120
102 Escritura
DST Pruebas efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten
RGA Relacioacuten Gas-Aceite
OBM Lodo Base Aceite
WBM Lodo Base Agua
LFA Analizador de fluidos
PVT Presioacuten-Volumen-Temperatura anaacutelisis PVT
HPHT High Pressure High Temperature alta presioacuten y temperatura
DFA Anaacutelisis de Fluidos en el Fondo del pozo
Holdup Fraccioacuten Volumeacutetrica del agua
PLA Asesor de registros de produccioacuten
BD Barriles por diacutea
TDV Profundidad Vertical Verdadera
RSTPro Herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimiento
EampP Referido a Exploracioacuten y Produccioacuten
MDT Probador Modular de la Dinaacutemica de la Formacioacuten
DI Diaacutemetro interno
OD Diaacutemetro externo
KeV Kilo electroacuten Volt
MpcD Millones de pies cuacutebicos por diacutea
FPSO Floating Production Storage and Offloading
TLP Plataforma de Piernas Tensionadas
IP Iacutendice de Productividad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
121
11 Bibliografiacutea
Fujisawa G Betancourt S Mullins OC Torgersen T OrsquoKeefe M Terabayashi T Dong C y Eriksen KO ―Large
Hydrocarbon Compositional Gradient Revealed by In-Situ
Optical Spectroscopy artiacuteculo SPE 89704 presentado
en la Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual de la SPE
Houston 26 al 29 de septiembre de 2004
Transcripciones del 41er Simposio Anual de Adquisicioacuten de Registros de
la SPWLA Dallas 4 al 7 de junio de 2000 artiacuteculo SS
Mullins OC y Schroer J ―Real-Time Determination of Filtrate Contamination During Openhole Wireline
Sampling by Optical Spectroscopy artiacuteculo SPE 63071
presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual
de la SPE Dallas 1 al 4 de octubre de 2000
Dong C Mullins OC Hegeman PS Teague R Kurkjian A y
Elshahawi H ―In-Situ Contamination Monitoring and RGP
Measurement of Formation Fluid Samples artiacuteculo SPE
77899 presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten del
Petroacuteleo y el Gas del Paciacutefico Asiaacutetico de la SPE
Melbourne Australia 8 al 10 de octubre de 2002
ANSYS es una marca registrada de SAS IP Inc una subsidiaria enteramente
propia de ANSYS Inc
Bamforth S Besson C Stephenson K Whittaker C Brown G Catala G Rouault G Theacuteron B Conort G Lenn C y
Roscoe B ―Revitalizing Production Logging Oilfield
Review 8 no 4 (Invierno de 1996) 44-60
Catala G Theacuteron B Conort G y Ferguson J ―Fluid Flow Fundamentals Oilfield Review 8 no 4 (Invierno de 1996) 61-64
Y Bouroumeau-Fuseau P
Quin E Catala G Silipigno L Hemingway J Horkowitz J
Herveacute X Whittaker C Kusaka K Markel D y Martin A
―Keeping Producing Wells Healthy Oilfield Review 11 no 1 (Primavera de 1999) 30-47
Theacuteron B Vu-Hoang D Rezgui F Catala G McKeon D y
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
122
Silipigno L ―Improved Determination of Gas Holdup Using
Optical Fiber Sensors Transcripciones del 41 Simposio
Anual sobre Registros de la SPWLA Dallas 4 al 7 de junio de 2000 artiacuteculo GG
Letton W Svaeren J y Conort G ―Topside and Subsea
Experience with the Multiphase Flow Meter artiacuteculo de la SPE 38783
presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten
Teacutecnica Anual de la SPE San Antonio Texas 5 al 8 de octubre de 1997
Mehdizadeh P ―Qualifying Wet Gas and Multiphase Metering for Deep Water Well Allocations presentado en la Conferencia y
Exhibicioacuten Internacional de Tecnologiacutea Marina Profunda Nueva Orleaacutens 30
de noviembre al 2 de diciembre de 2004
Hasebe B Hall A Smith B Brady J y Mehdizadeh P
―Field Qualification of Four Multiphase Flowmeters on
North Slope Alaska artiacuteculo de la SPE 90037 presentado en la
Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual de la SPE Houston 26 al 29 de
septiembre de 2004
Al-Asimi M Butler G Brown G Hartog A Clancy T Cosad C Fitzgerald J Navarro J Gabb A Ingham J Kimminau
S Smith J y Stephenson K ―Avances en material de vigilancia de pozos y
yacimientos Oilfield Review 14 no 4 (Primavera de 2003) 14-37
- PRIMERA PARTE DE TESIS CON ULTIMA REVISION (BUENA)
- TESIS ORDENADA CON ULTIMA REVISION (BUENA)
-
INSTITUTO POLlTECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA Y IRQUITECTURA UNIDAD TICOMAN
M en C EDUARDO FLORES ACADEacuteMICO
PRESENTE
Por este conducto hacemos constar que el Tema de Individual presentaduuml por el pasante de la CEacuteSAR CASTELLANOS VELAZCO consideraacutendolo ampliamente desarronado~ sentildealar fecha para realizar el
INO
SECRETARiacuteA EDUCACiOacuteN PUacute8L1
~2uumlDB Antildeo htiqacional 1e la AsUacuteooomls 75Aniversario de la E$ciexcliexcleacutea Iaciocai tle Ciacuteenck
SO Aniiexcleiexclsariacuteode XEJPN Teteiexcllsijn ID iexclniversaiexcl de la lkiacuteiacutedad Profescnaf Adcfo Loacutepez Mleos
Meacutexico D a 26 de octubre de 2009
Profesional por la opcioacuten Tesis Petrolera C MARiO
por los suscritos a su cargo
GRESS BAUTISTA
No 600 Col San Joseacute Tlcomaacuteiexcliexcl Gustavo A Madero Meacutexico DF el 07MO Teleacutefono 6000 Ext 53001 w~wiplLmx
Instituto Politeacutecnico Nacional
Facultad de Ciencias de la Tierra
Ingenieriacutea Petrolera
Tesis para licenciatura
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger
para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
Tesis presentada por
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Dirigida por
Alberto Enrique Morfiacuten Faure
Abstract
The development of the present work constitutes the compilation of three systems of
measurement of multiphasic flow in different zones in an oil well first it talks about a
system that obtains fluid samples of identifying the properties of the fluids of the
deposit where it is possible to consider reserves from the collected data and castings
later mind in a software to model a numerical simulator of deposits Where the key for
the obtaining of samples with low pollution levels is the guide of flow obtained with
the test tube of multiple admissions This innovating design has been implemented in
the tool of sampling operated with cable Quicksilver Probe And it has had great
acceptance by the purity of the samples obtained in field
Another zone where it is necessary to count on a precise measurement of fluids
multiphasic is in the hole where the deviation of the well causes that the fluids adopt
different types from flow regime and that varies much with the inclination of the well
is possible to determine the zones of entrance of each phase and the speed to which
five miniwindlasses and optical soundings travel through the pipe by the cross-
sectional section of the diameter by means of and that determine the volumetric
fraction of each one of the present phases in the flow as well as to determine its flow
rate and the separation between phases All this thanks to a design that diminishes the
disturbances in the flow to be able to collect more precise and representative data of
the flow through well
A new measurer of flow in surface has radically changed the form in which an
originating complex producing well flow is detected This technology allows to
measure with exactitude the produced fast variations in the three-phase fluids
including the flow presence stable cork foam and emulsions that previously were
difficult to quantify Being possible to assign the production without the conventional
separation of phases and to surpass the restrictions of processing or necks of bottle
that take place in the facilities in surface
The objective of this work is the one to analyze the recent advances in the matter of
multiphasic measurements and to examine the application of this technology in
different parts from the world being had the capacity to measure the multiphasic flow
in real time and increasing to the operational efficiency with the consequent saving of
time and money
Resumen
El desarrollo del presente trabajo constituye la recopilacioacuten de tres sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico en diferentes zonas en un pozo petrolero el primero se
refiere a un sistema que obtiene muestras de fluidos para identificar las propiedades de
los fluidos del yacimiento donde es posible estimar reservas a partir de los datos
obtenidos y vaciados posterior mente en un software para modelar un simulador
numeacuterico de yacimientos Donde la clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de
contaminacioacuten bajos es la guiacutea de flujo logrado con la probeta de admisiones
muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido implementado en la herramienta de muestreo
operada con cable Quicksilver Probe Y ha tenido gran aceptacioacuten por la pureza de las
muestras obtenidas en campo
Otra zona donde es necesario contar con una medicioacuten precisa de fluidos multifaacutesico
es en el agujero donde la desviacioacuten del pozo hace que los fluidos adopten diferentes
tipos de reacutegimen de flujo y que varia mucho con la inclinacioacuten del pozo es posible
determinar las zonas de entrada de cada fase y la velocidad a la que viajan a traveacutes de
la tuberiacutea por la seccioacuten transversal del diaacutemetro por medio de cinco minimolinetes y
sondas oacutepticas y eleacutectricas que determinan la fraccioacuten volumeacutetrica de cada una de las
fases presentes en el flujo asiacute como determinar su tasa de flujo y la separacioacuten entre
fases Todo esto gracias a un disentildeo que minimiza las perturbaciones en el flujo para
poder obtener datos maacutes precisos y representativos del flujo a traveacutes del pozo
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que se
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta tecnologiacutea permite
medir con exactitud las variaciones raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos
incluyendo la presencia de flujo tapoacuten espumas y emulsiones estables que
previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar Siendo posible asignar la produccioacuten
sin la separacioacuten convencional de fases y superar las restricciones de procesamiento o
cuellos de botella que tienen lugar en las instalaciones en superficie
El objetivo de este trabajo es el de analizar los avances recientes en materia de
mediciones multifaacutesicas y examinar la aplicacioacuten de esta tecnologiacutea en distintas partes
del mundo teniendo la capacidad de medir el flujo multifaacutesico en tiempo real y
aumentando la eficiencia operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Dedicatoria
A mis padres con tanto carintildeo por darme el don de la vida y a mis
hermanos por siempre apoyarme
A Dios Padre del Cielo con amor
Agradecimientos
Este trabajo pudo ser desarrollado gracias al apoyo de dos personas tan especiales que
sin su ayuda y sin sus grandes logros y esfuerzos no tendriacutea la oportunidad de seguir
adelante
A estas personas tan especiales que me dieron el don de la vida les amo y les quiero
con todo mi carintildeo aunque a veces no parezca Siempre los tengo en mi corazoacuten
Esas personas son mis padres Rosy y Mario a quienes siempre estareacute agradecido y
orgulloso de ser hijo
Tambieacuten agradezco a mis hermanos Oscar e Isaac por su comprensioacuten y por
aguantarme todos estos antildeos
Agradezco a mis profesores del IPN Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez
Mora Gabriel Ramiacuterez Daacutemaso Elda Ordaz Ayala Moiseacutes Saacutenchez Velaacutesquez Y a
mi tutor el ingeniero Enrique Alberto Morfiacuten Faure mi tutor de tesis a todos gracias
por aguantar mi hiperactividad en el politeacutecnico y por guardar un espacio para
nosotros como alumnos
Nuevamente a mis tutores Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez Mora y
Alberto Morfiacuten Faure por apoyarme en los momentos cuando necesite de alguien o de
apoyo econoacutemico
Agradezco a la sentildeora Martha H de Gallardo y a sus hijos que con el apoyo y los
consejos han sido de gran ayuda para miacute como estudiante
Y lo maacutes importante gracias a Dios por permitirme estar con vida y seguir siempre
adelante
Iacutendice
paacuteg
1 Introduccioacuten 1
2 Objetivo general 2
3 Objetivo especiacutefico 2
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo 3 41 Maacutes raacutepido y limpio 7
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico 14
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura 18
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST 23
45 Muestreo de aceite viscoso 25
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros 27
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo 31
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM 33
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas
Desviadas-horizontales 41
51 Tecnologiacuteas avanzadas 45
52 Perfil de flujo en tiempo real 48
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten 49
54 Retos en pozos desviados y horizontales 50
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo 58
6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en fondo
del pozo 60
61 Coacutemo llegar al lugar 61
62 Sistema de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo 69
63 Desafiando las profundidades 75
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores 78
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten 80
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y 84
7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico 90
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos 91
72 Mediciones multifaacutesicas 93
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo 96
74 Oportunidades de medicioacuten permanente 99
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial 105
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten 107
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos 109
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra 110
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros 111
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles 112
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite 113
8 Conclusiones 116
9 Recomendaciones 117
10 Anexos 118
101 Foacutermulas 119
102 Escritura 120
11 Bibliografiacutea 121
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
1
1 Introduccioacuten
Es importante para un proyecto saber cuales son los factores sustanciales que son de
gran importancia para dicho evento en un pozo petrolero por ejemplo tendriamos que
responder a la pregunta iquestqueacute estamos produciendo partiendo de esta pregunta
llegamos a la conclusioacuten que es importante para esta industria saber que es lo que en
realidad estamos obteniendo del subsuelo ya que a partir de la contestacioacuten a esta
interrogante podemos escoger entre tantos tipos de instalaciones tuberiacuteas materiales y
hasta la configuracioacuten de los campos petroleros
Cabe mencionar que asiacute como en la medicina haciendo la analogiacutea donde un medico
tiene tratamiento para cada cuadro y en su implementacioacuten variara dependiendo de cada
paciente y tomando en cuenta factores como sexo edad talla e inclusive la etnia Asiacute un
pozo petrolero dependiendo de sus caracteriacutesticas y litologiacutea y la geometriacutea del pozo
tendraacute un disentildeo para cada caso
Partiendo de la analogiacutea anterior queremos dar a entender que cada pozo es diferente y
que es de suma importancia saber lo que se esta produciendo para poder los materiales y
el equipo preciso para esa situacioacuten en particular El tipo de fluido que entra a las liacuteneas
en ocasiones lleva compuestos corrosivos como azufre o abrasivos como la arena
tambieacuten es necesario saber la cantidad de arena que se produce y cuales son los
intervalos productores asiacute como la cantidad de agua y de aceite y gas producidos la
composicioacuten de los aceites y las caracteriacutesticas de la formacioacuten y el agua congeacutenita
Todos estos son factores importantes para poder saber la naturaleza del aceite y gas que
se produce y poder determinar la capacidad de los yacimientos e inferir con mayor
precisioacuten su productividad
El campo de los registros geofiacutesicos es un aacuterea de la industria petrolera donde se hace
necesario tener conocimientos de diversos campos de las ciencias de la tierra como la
geologiacutea la petrofiacutesica y la ingenieriacutea petrolera Y se necesitan de conocimientos de
acuacutestica electricidad e inclusive de mecaacutenica de fluidos como lo es en el caso de los
registros de produccioacuten Y estos uacuteltimos son los que me motivaron a desarrollar el
presente trabajo ya que en la escuela contamos con relativamente poca informacioacuten
acerca de los registros de produccioacuten y se presento la oportunidad de realizar un trabajo
sobre nuevos sistemas de medicioacuten de flujo recientemente introducidos en el mercado y
poder poner este trabajo al alcance de la comunidad estudiantil y docente
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
2
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten del flujo multifaacutesico
2 Objetivo general
El objetivo central de este trabajo es el de mostrar los principios de operacioacuten y las
funciones que desarrollan estos sistemas para hacer que los consultantes analicen la
factibilidad de su implementacioacuten en los campos maduros y de reciente desarrollo en
Meacutexico
3 Objetivo especiacutefico
Demostrar como estos sistemas que dicha compantildeiacutea ha desarrollado determinan el flujo
multifaacutesico a nivel yacimiento en pozos petroleros desviados y horizontales asiacute como
en la superficie describiendo asiacute distintos ambientes en lo que estos sistemas pueden
desenvolverse Y como consecuencia implementar medidas para lograr una mayor
produccioacuten y tomar en cuenta los tipos de materiales y configuracioacuten de las
instalaciones petroleras para un mejor desempentildeo
Asiacute como tambieacuten lograr una mayor certidumbre en cuanto a las inversiones realizadas
para casos donde estas puedan ser motivo de controversia de desarrollo o abandono de
proyectos como en el caso de los campos maduros esto se puede traducir en un mayor
retorno de inversiones
Ademaacutes de proporcionar informacioacuten a estudiantes y docentes sobre las nuevas
tecnologiacuteas en cuanto a medicioacuten y cuantificacioacuten del flujo multifaacutesico en las diversas
etapas de exploracioacuten y produccioacuten de un campo petrolero
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
3
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo
Un nuevo dispositivo de muestreo guiado permite la obtencioacuten de muestras
de fluidos de fondo de pozo de pureza inigualable y en una fraccioacuten de
tiempo requerido por la tecnologiacutea de muestreo convencional Ademaacutes el
meacutetodo resulta superior para la medicioacuten de las propiedades de los fluidos
de formacioacuten en el fondo del pozo
Para entender las propiedades de los fluidos de yacimientos es necesario realizar
muestras de fluidos El anaacutelisis de las muestras ayuda a identificar el tipo de fluido
estimar las reservas evaluar el valor de los hidrocarburos y determinar las propiedades
de los fluidos para optimizar asiacute la produccioacuten Utilizando los resultados del anaacutelisis de
los fluidos las compantildeiacuteas petroleras deciden coacutemo terminar un pozo desarrollar un
campo disentildear instalaciones de superficie conectar campos sateacutelites y mezclar la
produccioacuten entre pozos
El anaacutelisis de los fluidos tambieacuten es importante para comprender las propiedades del
agua de formacioacuten las cuales pueden tener un impacto econoacutemico significativo en
cualquier proyecto A menudo la meta maacutes criacutetica es la identificacioacuten de las
propiedades corrosivas del agua con el objetivo de seleccionar los materiales de
terminacioacuten de pozos y evaluar el potencial de acumulacioacuten de incrustaciones para
evitar problemas de aseguramiento del flujo Ademaacutes los analistas de registros
necesitan cuantificar la salinidad del agua de formacioacuten para la evaluacioacuten petrofiacutesica y
los geoacutelogos e ingenieros de yacimientos deben establecer el origen del agua para
evaluar la conectividad del yacimiento
Las muestras de fluido de formacioacuten se obtienen utilizando una de las tres teacutecnicas
principales En primer lugar los probadores de formacioacuten operados con cable y
desplegados en agujero descubierto pueden utilizarse para obtener muestras de fluidos
y realizar el anaacutelisis de las mismas en el fondo del pozo asegurando la obtencioacuten de
muestras oacuteptimas y con posibilidad de analizar los fluidos en las primeras etapas de
vida productiva del pozo Estos probadores proveen un meacutetodo econoacutemicamente
efectivo para obtener muestras de fluidos en forma temprana con un desempentildeo que a
menudo iguala o supera el desempentildeo logrado con el segundo meacutetodo el de pruebas de
formacioacuten efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten (DST) En el pasado las
pruebas DST disentildeadas habitualmente para probar la produccioacuten e investigar la
extensioacuten del yacimiento produciacutean muestras con menos contaminacioacuten que las
muestras extraiacutedas en agujero descubierto Las pruebas DST requieren un proceso de
planeacioacuten anticipada y terminacioacuten del pozo que tolere las presiones de produccioacuten
ademaacutes pueden costar mucho maacutes que los meacutetodos de extraccioacuten de muestras en
agujero descubierto especialmente en pozos marinos Con el tercer meacutetodo las
muestras se obtienen mediante herramientas operadas con cable desplegadas en pozos
entubados y en produccioacuten
Un aspecto importante del muestreo de fluidos es su anaacutelisis en condiciones de
yacimiento ayuda a validar la calidad de las muestras durante el proceso de muestreo
y ademaacutes posibilita el mapeo de las variaciones verticales de las propiedades de
fluidos permitiendo que los analistas determinen la conectividad vertical y definan la
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
4
Figura 1
arquitectura de los yacimientos en las primeras etapas de la vida productiva del campo
Las muestras de fluidos no contaminadas permiten la medicioacuten precisa de las
propiedades de los fluidos tanto en el fondo del pozo como en superficie
Despueacutes de obtenerse las muestras se analizan en laboratorio donde se someten a una
serie de pruebas que depende de lo que el cliente requiera conocer Los anaacutelisis
estaacutendar para la muestra de hidrocarburos incluyen la composicioacuten quiacutemica hasta
C30+ la relacioacuten gas-aceite (RGA) densidad viscosidad y propiedades de las fases
como presioacuten de saturacioacuten punto de burbujeo punto de escurrimiento y estabilidad de
los asfaltenos Ahora es posible obtener numerosas mediciones en el fondo del pozo
utilizando meacutetodos de espectroscopiacutea oacuteptica para caracterizar los fluidos de formacioacuten
en condiciones de yacimiento Estas mediciones incluyen la densidad volumeacutetrica
densidad oacuteptica la RGA y composicioacuten quiacutemica hasta C6+ La medicioacuten de los fluidos
en laboratorio y en el fondo del pozo requiere en ambos casos muestras puras y sin
contaminar La contaminacioacuten se produce cuando el filtrado del fluido de perforacioacuten
miscible ha invadido la formacioacuten se mezcla con el fluido de formacioacuten que es
muestreado Por ejemplo las muestras de hidrocarburos se contaminan con filtrado de
lodo base aceite (OBM) y las muestras de agua se mezclan con filtrado de lodo base
agua (WBM)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
5
Para reducir la contaminacioacuten durante la recoleccioacuten de las muestras los ingenieros
recurren en general a aumentar el volumen del fluido extraiacutedo del yacimiento
mediante el incremento de los tiempos o de la velocidad de bombeo El anaacutelisis del
nivel de contaminacioacuten del fondo de pozo puede determinar cuaacutendo el fluido que fluye a
traveacutes de la liacutenea de flujo de la herramienta de muestreo se encuentra suficientemente
limpio como para ser recolectado Sin embargo los tiempos de bombeo largos
aumentan el tiempo de equipo de perforacioacuten y los costos asociados con el mismo y
pueden incrementar el riesgo de atascamiento de las herramientas en el fondo del pozo
Dependiendo de la permeabilidad del yacimiento las tasas de bombeo altas pueden
hacer que la presioacuten de fluido del yacimiento caiga por debajo de la presioacuten de
saturacioacuten Si esto sucede las muestras de fondo de pozo no son representativas del
fluido de yacimiento En caso de formaciones no consolidadas un reacutegimen de bombeo
alto puede inducir la produccioacuten de arena Ademaacutes en ambientes con alta permeabilidad
vertical ni siquiera los tiempos de bombeo largos y altos regiacutemenes de bombeo
garantizan la obtencioacuten de muestras limpias Los especialistas en anaacutelisis de fluidos han trabajado para comprender y mitigar los efectos de la contaminacioacuten sobre las
muestras Algunos meacutetodos buscan obtener la composicioacuten o RGA de una muestra
pura conociendo la composicioacuten OBM que contamina la muestra recolectada Sin
embargo las propiedades de fluidos estimadas de este modo se acompantildean de
incertidumbre y errores Los investigadores cuantifican los errores causados por la
Figura 2
Efecto de la contaminacioacuten con filtrado de lodo base aceite (OBM) sobre la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos El anaacutelisis de laboratorio sobre los aceites vivos con el agregado de cantidades variables de filtrado OBM muestra una reduccioacuten de las presiones de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos con el incremento de la contaminacioacuten con OBM Los aceites vivos son acites que contienen gas disuelto La precipitacioacuten de asfaltenos se detecta por el factor de transmisioacuten de luz los precipitados dispersan la luz y reducen el factor de transmisioacuten Eacutestos y otros experimentos similares muestran que para una contaminacioacuten con OBM de un 1 (porcentaje en peso) la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos se reduce entre 100 y 150 lpc La muestra con 194 de contaminacioacuten alcanzoacute la presioacuten de saturacioacuten antes de alcanzar la presioacuten de precipitacioacuten de asfaltenos
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contaminacioacuten en ciertas mediciones Por ejemplo la presioacuten a la que precipitan los
asfaltenos en los aceites crudos se reduce en presencia de contaminacioacuten con OBM En
un caso un nivel de contaminacioacuten con OBM de tan soacutelo un 1 en peso hizo que la
presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos sufriera una reduccioacuten de entre 100 y
150 lpc [07 a 10 MPa] Por ende las mediciones realizadas en muestras contaminadas
subestiman la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos y afectan
negativamente las predicciones de aseguramiento del flujo y de produccioacuten Estos
resultados ponen de manifiesto la necesidad de contar con muestras con niveles de
contaminacioacuten extremadamente bajos
Un nuevo dispositivo de muestreo disentildeado para reducir la contaminacioacuten con filtrado
guiacutea (focuses) el flujo de admisioacuten de modo que el fluido del yacimiento fluye hacia
una liacutenea de muestreo mientras que el filtrado fluye hacia una liacutenea independiente
Con esta herramienta innovadora el fluido contaminado por filtrado de lodo se
separara en forma eficaz del fluido de formacioacuten en las primeras etapas del proceso de
muestreo Se obtiene una muestra del fluido de yacimiento limpia mucho maacutes raacutepido
que con las teacutecnicas de muestreo convencionales Este trabajo describe las ventajas de la
nueva herramienta de muestreo guiado (focused fluid sampling) utilizando ejemplos de
muestreo de hidrocarburos y agua en campos del Golfo de Meacutexico Mar del Norte India
y Medio Oriente
Figura 3
Muestreo de fluidos de formacioacuten convencional con un probador de la formacioacuten operado con cable El probador hace que un empacador selle contra la pared del pozo y luego presiona una probeta a traveacutes del enjarre de filtracioacuten y contra la formacioacuten (derecha) El fluido de formacioacuten se indica en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro La probeta (izquierda) posee un solo orificio de admisioacuten Cuando se inicia el bombeo el fluido se encuentra contaminado (graacutefica inserto) pero la contaminacioacuten se reduce gradualmente con el tiempo No obstante es probable que aun con tiempos de bombeo largos el nivel de contaminacioacuten no alcance un valor aceptable en ciertas formaciones
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7
41 Maacutes raacutepido y limpio
Para apreciar en su totalidad las ventajas del nuevo meacutetodo de muestreo es necesario
hacer una breve descripcioacuten de la tecnologiacutea convencional de muestreo de fluidos en el
fondo del pozo En el escenario tiacutepico la perforacioacuten a traveacutes de una formacioacuten
permeable en condiciones de sobre balance facilitar la invasioacuten del filtrado de fluido de
perforacioacuten hacia la formacioacuten y la creacioacuten del enjarre de filtracioacuten sobre la pared del
pozo Durante el muestreo convencional del fluido de formacioacuten un probador de la
formacioacuten operado con cable asienta un empacador contra la pared del pozo para aislar
la probeta de muestreo de los fluidos del pozo y de la presioacuten hidrostaacutetica Luego la
probeta es presionada a traveacutes del enjarre de filtrado y contra la formacioacuten Una vez
logrado el sellado exitoso del empacador la probeta de muestreo se conecta con la
formacioacuten quedando la liacutenea de flujo de la herramienta aislada del fluido del pozo y de
la presioacuten hidrostaacutetica
A medida que la herramienta de muestreo extrae fluido de la formacioacuten a traveacutes de la
probeta el primer fluido de yacimiento que ingresa en la liacutenea de flujo se contamina con
el filtrado del fluido de perforacioacuten El nivel de contaminacioacuten monitoreado en tiempo
real con analizadores espectroscoacutepicos de fondo de pozo se reduce conforme continuacutea
la extraccioacuten Dependiendo de la permeabilidad de la formacioacuten la anisotropiacutea y la
magnitud de la invasioacuten la viscosidad del fluido de formacioacuten y el tiempo de bombeo
la reduccioacuten de la tasa y presioacuten de flujo el nivel de contaminacioacuten se reduce lo
suficiente o no como para permitir la recoleccioacuten de una muestra de fluido que sea
representativa del fluido de formacioacuten El fluido contaminado con filtrado de zonas
invadidas profundamente sigue alimentando la probeta de muestreo y en los casos en
los que el enjarre se forma deficientemente el fluido del pozo puede seguir invadiendo
la formacioacuten a un ritmo relativamente significativo El logro de niveles de
contaminacioacuten suficientemente bajos quizaacutes requiera operaciones de bombeo
prolongadas por varias horas Esto resulta costoso en teacuterminos de tiempo de equipo de
perforacioacuten y en una mayor exposicioacuten al atascamiento en agujeros descubiertos
Buscando la forma de mejorar la calidad de las muestras y reducir el tiempo de
muestreo los cientiacuteficos investigaron los efectos de las diferentes configuraciones de las
probetas Para comprobar la idea de que el flujo guiado hacia el interior de una probeta
reduzca la contaminacioacuten de una muestra y acorte el tiempo de muestreo un cientiacutefico
del Centro de Investigaciones de Schlumberger en Cambridge Inglaterra simuloacute el
flujo hacia el interior de una probeta modificada Los resultados del modelado
ayudaron a determinar el tamantildeo oacuteptimo de las probetas Los investigadores del Centro
de Investigaciones Doll de Schlumberger en Ridgefield Connecticut EUA realizaron
experimentos 2D en modelos de laboratorio para determinar los beneficios potenciales
de limpieza de las muestras Las probetas modificadas poseiacutean tres aberturas dos
aberturas laterales denominadas probetas de proteccioacuten (o de descarte) que extraiacutean y alejaban el fluido contaminado de la porcioacuten central de la probeta y una abertura
central denominada probeta de muestreo que recolectaba el fluido con bajo nivel de
contaminacioacuten Los resultados experimentales indicaron que la limpieza con las
probetas de proteccioacuten activas se produciacutea mucho maacutes raacutepido que sin ellas logrando
niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con menos volumen de fluido bombeado
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Pruebas de ingenieriacutea adicionales realizadas en el Centro de Tecnologiacutea de Sugar Land
en Texas extendieron los resultados 2D en las formaciones simuladas a tres
dimensiones en formaciones rocosas reales En estos experimentos un prototipo de
probeta de fondo de pozo de una nueva herramienta de muestreo guiado extrajo los
fluidos de un nuacutecleo de arenisca grande en un dispositivo de prueba El nuacutecleo de 12
pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro conteniacutea fluido de formacioacuten acuoso
con cloruro de sodio [NaCl] y fluido con filtrado de lodo de diferentes conductividades
conocidas El flujo de fluido hacia la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de
muestreo fue controlado y medido con vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de
alta presioacuten Los medidores de conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las
liacuteneas de flujo instaladas desde la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
registraron la historia de limpieza de cada prueba de muestro
Figura 4
Configuracioacuten y resultados visuales de los experimentos de laboratorio que simulan el flujo guiado La configuracioacuten experimental (arriba) con sitioacute en una formacioacuten 2D hecha con partiacuteculas de vidrio rodeadas por un solo aceite con un iacutendice oacuteptico ideacutentico al de las partiacuteculas de vidrio toda sostenida entre dos placas de vidrio verticales La porcioacuten inferior del aceite se tintildeoacute de rojo para representar la zona invadida con filtrado Por encima de esta porcioacuten el aceite se dejoacute transparente Utilizando un dispositivo de probetas de muestreo y de proteccioacuten (o descarte) en la base de la formacioacuten se extrajo el fluido (inserto) Una caacutemara monitoreoacute la limpieza en la formacioacuten directamente frente al dispositivo de probetas Despueacutes del procesamiento de las imaacutegenes las imaacutegenes visuales obtenidas con la teacutecnica de repeticioacuten (izquierda) muestran diferencias grandes en la zona limpiada con la probeta de muestreo sola (izquierda) y con las probetas de muestreo y de proteccioacuten juntas (derecha) La probeta de muestreo y la probeta de proteccioacuten limpian un aacuterea grande frente a la probeta de muestreo lo que asegura que soacutelo el fluido no contaminado ingrese en la probeta de muestreo
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Con filtrado de lodo de diferentes conductividades conocidas El flujo de fluido hacia la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo fue controlado y medido con
vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de alta presioacuten Los medidores de
conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las liacuteneas de flujo instaladas desde la
probeta de proteccioacuten y probeta de muestreo registraron la historia de limpieza de
cada prueba de muestreo Con el guiado de la muestra los niveles de contaminacioacuten del
fluido de la liacutenea de muestreo se redujeron raacutepidamente mientras que el nivel de
contaminacioacuten de la liacutenea de descarte disminuyoacute en forma gradual Una probeta
tradicional habriacutea medido el flujo combinado y sin alcanzar un nivel de contaminacioacuten
inferior al 10
Figura 5
Disentildeo de una configuracioacuten experimental para investigar la factibilidad del muestreo guiado Un probador en la interfase de formacioacuten contiene un nuacutecleo de arenisca de 12 pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro se encuentra en contacto con dos colectores de fluido y una probeta prototipo de laboratorio que permite el guiado de la muestra El fluido de formacioacuten simulado se suministra en la base del nuacutecleo y el filtrado simulado en un aro que rodea al nuacutecleo El flujo hacia y desde el probador es controlado y monitoreado con bombas y vaacutelvulas el nivel de contaminacioacuten se calcula a partir de mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo
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Figura 6
Reduccioacuten de la contaminacioacuten con y sin probeta de proteccioacuten o descarte Las mediciones de laboratorio detectaron niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con el incremento del volumen de fluido bombeado lo que correspondioacute a un incremento del tiempo de bombeo La extraccioacuten de muestras sin la probeta de proteccioacuten (azul) nunca alcanzoacute niveles de contaminacioacuten inferiores al 1
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La clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de contaminacioacuten bajos es la guiacutea de
flujo logrado con la probeta de admisiones muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido
implementado en la herramienta de muestreo operada con cable Quicksilver Probe un
nuevo moacutedulo del Probador Modular de la Dinaacutemica de Formacioacuten MDT En ciertos
aspectos la configuracioacuten del moacutedulo Quicksilver Probe es similar a la de los
tomadores de muestra tradicional en cuanto un sello empacador aiacutesla la zona de
muestreo del fluido del pozo No obstante dentro de la zona de muestreo del fluido una
probeta de proteccioacuten ciliacutendrica colocada en la periferia de la zona de muestreo rodea
y protege la zona de muestreo maacutes interna
Datos experimentales obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado La reduccioacuten de la contaminacioacuten inferida de las mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo de descarte y flujo de muestreo demuestra la limpieza del fluido en esta prueba de muestreo El nivel de contaminacioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo (verde) se redujo raacutepidamente mientras que en la liacutenea de flujo de descarte (rojo) disminuyoacute gradualmente La suma del flujo de ambas liacuteneas da como resultado el flujo total (azul) es decir el flujo que habriacutea medido una probeta tradicional
Figura 7
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Figura 8
Muestreo de fluido de formacioacuten con la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe La probeta posee dos orificios de admisioacuten con la liacutenea de toma de descarte rodeando la liacutenea de toma de muestras Los empacadores rodean y separan estas probetas y se sellan contra la pared del pozo (derecha) El fluido de formacioacuten se muestra en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro Cuando se inicia el bombeo el fluido que fluye a traveacutes de la liacutenea de toma de muestras se encuentra altamente contaminado (graacutefico inserto) pero la contaminacioacuten se reduce raacutepidamente con el tiempo Pronto los niveles de contaminacioacuten alcanzan un valor aceptable
Un sello de empacador adicional separa la admisioacuten del fluido de descarte de la
admisioacuten del fluido de muestreo La zona interna y la zona perifeacuterica estaacuten conectadas a
liacuteneas de flujo independientes a las que se alude como liacutenea de flujo de muestreo y
liacutenea de flujo de descarte o de proteccioacuten respectivamente Dos bombas una colocada
por encima de la probeta y otra por debajo introducen el fluido en las dos liacuteneas de
flujo con velocidades diferentes y los analizadores espectroscoacutepicos determinan la
composicioacuten del fluido en cada liacutenea de flujo El efecto de orientacioacuten de este meacutetodo
se asemeja levemente a la forma en que los dispositivos de adquisicioacuten de latero
perfiles utilizan los electrodos ―protectores para guiar la corriente dentro de una
formacioacuten con el fin de medir la resistividad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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El dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe bombea el fluido desde la
formacioacuten a traveacutes del aacuterea central y el aacuterea perifeacuterica de la zona de muestreo
simultaacuteneamente Inicialmente el fluido contaminado mezclado fluye hacia ambas
aacutereas pero no se recolecta Despueacutes el flujo se separa o se divide entre las liacuteneas de
descarte y de muestreo El flujo en la entrada de la liacutenea de descarte se incrementa y en
poco tiempo todo el fluido contaminado se introduce en la liacutenea de descarte
permitiendo que el fluido de formacioacuten con bajo nivel de contaminacioacuten fluya hacia la
La sarta de herramientas Quicksilver Probe
Los fluidos ingresan en la herramienta en la probeta de muestreo guiado Los fluidos
contaminados fluyen hacia abajo a traveacutes del analizador de fluidos y la bomba de descarte
Los fluidos limpios fluyen hacia arriba a traveacutes de los moacutedulos del analizador de fluidos y la
bomba de muestreo hasta el moacutedulo de botellas para muestras La configuracioacuten puede
variar para las diferentes operaciones de muestreo Por ejemplo para ciertas aplicaciones
las bombas pueden estar localizadas aguas arriba de los analizadores de fluidos
Figura 9
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
14
liacutenea de muestreo Esta teacutecnica acentuacutea la diferencia en el nivel de contaminacioacuten entre
el fluido limpio y el fluido contaminado lo que facilita la identificacioacuten del momento en
el que se obtiene una muestra limpia Algunos estudios de diversos casos ambientales
muestran la calidad de las muestras que es posible obtener utilizando la nueva
tecnologiacutea de flujo guiado
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico
En el antildeo 2004 Chevron perforoacute un pozo de exploracioacuten en el play incipiente de edad
Terciario Inferior situado en aguas profundas del Golfo de Meacutexico Estos pozos
habitualmente son difiacuteciles de perforar y terminar con tirantes de agua (profundidades
del lecho marino) que alcanzan 3000 m [10000 pies] y profundidad total que excede
7600 m [25000 pies] Hasta el momento maacutes de 20 pozos de exploracioacuten y
evaluacioacuten han sido perforados en este play maacutes de la mitad fueron pozos
descubridores con columnas de aceite de gran espesor en muchos casos No obstante
en esas condiciones la prueba de pozo suele ser extremadamente cara y su costo
habitual asciende a US$ 70 millones o una suma superior Por este motivo raramente se
El play de edad Terciario Inferior situado en el aacuterea de aguas profundas del Golfo de Meacutexico donde Chevron descubrioacute el Campo Jack en el antildeo 2004 Los otros pozos del play de edad Terciario Inferior se muestran como puntos
Figura 10
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
15
realizan pruebas DST en esta regioacuten Perforando en este play del Bloque Walker Ridge
759 en septiembre de 2004 Chevron y sus socios anunciaron el descubrimiento de
areniscas petroliacuteferas de maacutes de 110 m [350 pies] de espesor neto en el Pozo Jack 1 el
primer pozo del aacuterea prospectiva Jack El aacuterea marina subsalina se encuentra a
aproximadamente 4 3 0 km [270 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens y a 280 km [175
millas] de la costa Para evaluar el aacuterea prospectiva con maacutes detenimiento Chevron
perforoacute un segundo pozo denominado Jack 2 en el Bloque Walker Ridge 758 una
profundidad total de 8588 m [28175 pies] Apartaacutendose de los procedimientos
habituales Chevron planificoacute la prueba de pozo que convertiriacutea a Jack 2 en el uacutenico
pozo del Terciario Inferior probado en el Golfo de Meacutexico La obtencioacuten de una
muestra pura de fluido de formacioacuten previo a la prueba de produccioacuten ayudoacute
significativamente a la reduccioacuten de incertidumbres asociadas con el fluido de disentildeo de
prueba mejorando en consecuencia el valor de este costoso servicio
Una configuracioacuten singular de la sarta de herramientas de muestreo MDT posibilitoacute la
recoleccioacuten de muestras de fluido obtenidas en forma tradicional en dos estaciones con
una probeta de diaacutemetro extra-largo (XLD) y orientoacute las muestras en dos estaciones con
el moacutedulo Quicksilver Probe El anaacutelisis del fluido de la liacutenea de flujo en tiempo real
realizado en una estacioacuten con la probeta XLD muestra que la relacioacuten RGA se
incrementa pero no se nivela aun despueacutes de 8 horas de bombeo No obstante se
recolectaron muestras a los 30000 segundos Los anaacutelisis de laboratorio demostraron
posteriormente que estas muestras poseiacutean maacutes de 10 de contaminacioacuten con OBM
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 11
Graacutefica de limpieza del fluido de la liacutenea de flujo obtenida con una probeta de diaacutemetro extra grande en el Pozo Jack 2 de Chevron El volumen de fluido bombeado durante el muestreo se muestra en el carril superior El anaacutelisis en tiempo real de la densidad oacuteptica medida con el Analizador de Fluidos Vivos LFA conduce a la cuantificacioacuten de la faccioacuten de volumen de los componentes C6+ que son baacutesicamente hidrocarburos liacutequidos (segundo carril) y de la relacioacuten gas-aceite (RGA) (tercer carril) a medida que el fluido de la liacutenea de flujo se vuelve maacutes limpio La relacioacuten RGA (azul) continuacutea creciendo lo que indica un muestreo maacutes limpio pero no se nivela ni siquiera despueacutes de 8 horas de bombeo El anaacutelisis de laboratorio de las muestras recolectadas a los 30000 segundos indicoacute que el nivel de contaminacioacuten era superior al 10 Un carril indicador de la calidad de los datos (carril inferior) es verde cuando la calidad de los datos es alta y marroacuten cuando la calidad de los datos es pobre
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Las muestras obtenidas con el moacutedulo Quicksilver Probe exhibieron una contaminacioacuten
inferior al 1 despueacutes de 4 horas de bombeo Las graacuteficas de volumen de bombeo y
RGA obtenidas de las liacuteneas de flujo de descarte y de muestreo muestran las etapas de
limpieza del fluido Entre 0 y 7340 segundos la bomba inferior inicioacute el
desplazamiento del fluido hacia el pozo llevando los fluidos mezclados a traveacutes de la
liacutenea de flujo de descarte El bombeo de los primeros fluidos a traveacutes de la bomba de la
liacutenea de descarte ayuda a optimizar la obtencioacuten de las muestras Los fluidos que fluyen
en las primeras etapas son maacutes propensos a contener soacutelidos de lodo que obturen la
bomba Si se produce tal obturacioacuten los ingenieros de campo prefieren que se obture la
bomba de descarte en vez de la bomba de muestreo Si bien el flujo no se guiacutea si se
Graacuteficas de volumen de bombeo fraccioacuten de volumen y RGA para los fluidos de la liacutenea de muestreo (izquierda) y la liacutenea de descarte (derecha) obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe Como se observa en el carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) soacutelo la bomba de la liacutenea de descarte (rojo) opera entre 0 y 7340 segundos Luego se activa la bomba de la liacutenea de muestreo (marroacuten) que bombea hasta 11500 segundos en cuyo momento ambas bombas funcionan en forma sincronizada pero a diferentes velocidades La limpieza puede verse por el incremento de la RGA (azul) en la liacutenea de flujo de descarte entre 0 y 7340 segundos mientras la liacutenea de muestreo se encuentra inactiva Luego la bomba de descarte se detiene y la bomba de la liacutenea de muestreo se pone en funcionamiento La RGA observada con el moacutedulo LFA de la liacutenea de muestreo se incrementa gradualmente al principio y luego el flujo se divide a los 11500 segundos la RGA de la liacutenea de muestreo se incrementa en forma sustancial y alcanza una meseta lo que indica que el fluido estaacute limpio La muestra obtenida a 14000 segundos indicoacute un nivel de contaminacioacuten demasiado pequentildeo para ser medido
Figuras 12 y 13
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
18
opera con una sola bomba pueden extraerse muestras si la bomba de muestreo estaacute
funcionando No se pueden obtener muestras si soacutelo opera la bomba de descarte
En este ejemplo la bomba de descarte se detuvo a los 7340 segundos y la bomba de la
liacutenea de muestreo comenzoacute a funcionar La RGA observada con el Analizador de
Fluidos LFA de la liacutenea de muestreo comenzoacute a incrementarse La RGA detectada con
la herramienta LFA de la liacutenea de descarte se ignora ya que no circula fluido a traveacutes de
la misma Aproximadamente a los 11500 segundos el flujo se divide La RGA en la
liacutenea de muestreo se incrementa raacutepidamente lo que indica un proceso de limpieza
raacutepido conforme el filtrado contaminado se guiacutea lejos de la probeta de muestreo
Ademaacutes la curva RGA se aplana de inmediato lo que indica que el fluido estaacute limpio
La RGA en la liacutenea de descarte sigue aumentando su fluido auacuten se estaacute limpiando La
muestra obtenida a los 14000 segundos fue analizada posteriormente en el laboratorio
detectaacutendose un nivel de contaminacioacuten demasiado bajo para ser medido
El empleo del dispositivo Quicksilver Probe permitioacute comparar las muestras de fluido
de alta calidad con las del pozo descubridor y proporcionoacute una estimacioacuten mejorada de
la viscosidad en comparacioacuten con las muestras obtenidas con herramientas
convencionales Las muestras de menos contaminacioacuten mejoraron el disentildeo de la prueba
DST mediante la cuantificacioacuten de la RGA para lo requerimientos del separador y las
instalaciones de superficie prediciendo el comportamiento PVT y mejorando la
caracterizacioacuten del yacimiento
La prueba de produccioacuten del Pozo Jack 2 finalizada en septiembre de 2006 fue la
prueba de pozo exitosa maacutes profunda realizada en el Golfo de Meacutexico Durante la
prueba el pozo mantuvo una tasa de flujo de maacutes de 950 m3d [6000 bd] de aceite
crudo proveniente de aproximadamente el 40 de su espesor neto Chevron y sus
socios Statoil ASA y Devon Energy Corporation decidieron perforar un pozo adicional
de evaluacioacuten en el antildeo 2007
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura
Las condiciones de alta presioacuten y temperatura (HPHT) presentan un ambiente desafiante
para los aspectos en las operaciones de perforacioacuten adquisicioacuten de registros
terminacioacuten y produccioacuten de pozos Los pozos HPHT son a menudo profundos y
requieren el empleo de los equipos de perforacioacuten de mayor capacidad lo que puede
resultar costoso La adquisicioacuten de registros con cable generalmente demanda varias
carreras para obtener la informacioacuten necesaria y a menudo se presentan problemas de
atascamiento de las herramientas por lo que las operaciones de pescamdashcostosas y
prolongadasmdash conllevan riesgos potenciales La adquisicioacuten de registros con tuberiacutea no
suele ser la mejor opcioacuten porque expone las herramientas a temperaturas elevadas
durante maacutes tiempo
La tradicional adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar probablemente no ofrezca
suficiente esfuerzo de traccioacuten para desplegar sartas de herramientas largas en pozos
profundos y quizaacutes carezca del esfuerzo de traccioacuten extra necesario para extraer una
herramienta si se produce un atascamiento Un meacutetodo de despliegue recieacuten
desarrollado utiliza un cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate de alta
traccioacuten puede resultar efectivo en estos casos Este meacutetodo permite el des pliegue
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
19
raacutepido de la sarta de adquisicioacuten de registros y una sobre traccioacuten mayor que reduce el
riesgo de atascamiento de las herramientas
En el sector britaacutenico del Mar del Norte los pozos HPHT son perforados usualmente
con OBM El muestreo de fluidos con cable convencional en los pozos perforados con
OBM requiere tiempos de bombeo largos Estos tiempos extendidos aumentan la
posibilidad de falla en las herramientas relacionadas con la temperatura elevada y
Figura 14
Sistema de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten para registrar pozos profundos con posibilidades de atascamiento de la herramienta en sartas pesadas El sistema comprende una unidad con cable estaacutendar de Schlumberger un malacate de doble tambor con cable de alta resistencia y un cable metaacutelico de alta resistencia a la traccioacuten El malacate incrementa el esfuerzo de traccioacuten que puede ejercerse sobre el cable de manera que hasta las sartas pesadas pueden recuperarse reduciendo el riesgo de atascamiento Con el cable de alta resistencia normalmente se utiliza un punto deacutebil fusible localizado en el cabezal de la sarta para permitir un esfuerzo de traccioacuten maacuteximo sobre la sarta si se requiere El punto deacutebil soacutelo puede romperse desde superficie Los pozos extremadamente profundos como los que superan 8500 m [28000 pies] requieren una unidad de cable modificada
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
20
pueden ocasionar fallas Se necesita un tiempo de limpieza corto y muestras de mejor
calidad para una operacioacuten de muestreo de fluidos exitosa en condiciones de HPHT
Algunos ejemplos de pozos HPHT de Mar del Norte muestran coacutemo la accioacuten de guiado
del flujo de la herramienta Quicksilver Probe reduce el tiempo de limpieza
minimizando la exposicioacuten de la herramienta a temperaturas elevadas mejorando la
calidad de las muestras y reduciendo el riesgo de atascamiento de la herramienta
En un ejemplo HPHT del sector central de Mar del Norte ConocoPhillips (UK) Ltd
aplicoacute tecnologiacuteas nuevas y comprobadas para superar las dificultades presentes en este
ambiente hostil La experiencia indicoacute que ademaacutes de las altas temperaturas y presiones
los pozos del aacuterea mostraban tendencia al atascamiento los efectos de la profundidad
las propiedades del enjarre condiciones de sobrebalance hidrostaacutetico y tortuosidad de
los pozos se combinaban para obstaculizar la evaluacioacuten de yacimientos con
herramientas operadas con cable La obtencioacuten de cualquier dato bajo estas condiciones
requirioacute que se asegurara al equipo de perforacioacuten con los pasos necesarios para reducir
el riesgo de atascamiento de las herramientas de adquisicioacuten de registros Se realizaron
estudios para confirmar que ninguacuten hidrocarburo bombeado en el pozo durante el
anaacutelisis de fluidos desestabilizara la columna de lodo Las operaciones de adquisicioacuten
de registros con tuberiacutea fueron descartadas por razones de seguridad
ConocoPhillips (UK) Ltd registroacute con eacutexito otros pozos HPHT desafiantes de la regioacuten
con un equipo de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten En estos
casos la herramienta de adquisicioacuten de registros con cable se bajaron y extrajeron de los
pozos utilizando cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate colocado entre el
piso de maniobra y la unidad de cable incrementa el esfuerzo de traccioacuten del cable de
4400 a 7030 kg [9700 a 15500 lbm] lo que asegura la recuperacioacuten de la sarta de
herramientas pesadas y largas
En este pozo exploratorio ConocoPhillips (UK) Ltd proyectoacute registrar el pozo y obtener
las presiones con el fin de determinar los pesos del lodo para perforar a mayor
profundidad y caracterizar el fluido de formacioacuten No se requirioacute ninguacuten proceso de
muestreo en el yacimiento primario porque los fluidos presentes en los bloques de falla
productora ya se conociacutean Se esperoacute que la temperatura de fondo de pozo alcanzara
185degC [365degF] y que las presiones de formacioacuten excedieran 14000 lpc [97 MPa] Las
herramientas de adquisicioacuten de registros en pozos HPHT de diaacutemetro reducido
SlimXtreme incluyendo la nueva herramienta analoacutegica de siacutesmica de pozo se
correriacutean con cable de alta resistencia con malacate extra
El pozo encontroacute un yacimiento secundario imprevisto por encima del objetivo
primario provocando cierta incertidumbre en la comprensioacuten de las propiedades de los
fluidos El programa de adquisicioacuten de registros fue modificado de inmediato para
incluir el muestreo del fluido en estas zonas recieacuten descubiertas Se preparoacute un moacutedulo
de la herramienta Quicksilver Probe a fin de ser corrido en el pozo y en la plataforma se
instaloacute un sistema PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo para
realizar el anaacutelisis de las muestras recolectadas en las cuatro zonas nuevas
En la primera arenisca muestreada con el dispositivo Quicksilver Probe se operoacute en
forma uniforme y el flujo a traveacutes de la herramienta se inicioacute en modo mezclado El
flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y la de proteccioacuten despueacutes de 2600
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Figura 15
Monitoreo de la limpieza de muestra utilizando el dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe A 2600 segundos el flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y de proteccioacuten bombeando esta uacuteltima a mayor velocidad (marroacuten carril superior) La RGA se incrementoacute raacutepidamente pasando de 850 pies3bbl a aproximadamente 1500 pies3bbl alcanzando finalmente 1550 pies3bbl (tercer carril) El anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo PVT Express contiene un nivel de contaminacioacuten con OBM praacutecticamente nulo y entre 600-900 ppm de H2S Los resultados de los anaacutelisis de laboratorio realizados en tierra firme indicaron un 1 de contaminacioacuten con filtrado OBM El indicador de la calidad de datos (carril inferior) es verde lo que muestra datos de alta calidad
segundos de muestreo lo que dio lugar a un incremento abrupto de la RGA que pasoacute de
150 m3m3 [850 pies3bbl] a cerca de 270 m3m3 [1500 pies3bbl] La RGA se niveloacute
en 279 m3m3 [1550 pies3bbl] y se mantiene elevada durante la recoleccioacuten de las
muestras El anaacutelisis inicial de fluidos en el pozo indicoacute un aceite de alta pureza Los
resultados finales del anaacutelisis de laboratorio realizado indicaron un nivel de
contaminacioacuten del 1
Los especialistas en el sistema PVT Express identificaron entre 600 y 900 ppm de
aacutecido sulfhiacutedrico [H2S] en la capa de gas maacutes somera lo que es incompatible con el
disentildeo de terminacioacuten del pozo La presencia de estos niveles de H2S en la primera
arenisca condujo al equipo de subsuelo de ConocoPhillips (UK) Ltd a mejorar la
inspeccioacuten minuciosa de otras capas inexploradas Se programaron carreras adicionales
de adquisicioacuten de registros para las areniscas restantes en la seccioacuten de 8 1 frasl2 pulgadas
que incluyeron muchas maacutes estaciones de muestreo asumiendo que el moacutedulo podiacutea
tolerar las temperaturas elevadas
En otra estacioacuten la operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe se inicioacute y prosiguioacute
con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta Esto significa que la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo estaban conectadas
hidraacuteulicamente dentro de la herramienta en forma similar al muestreo tradicional con
una sola probeta El bombeo continuoacute durante maacutes de 14000 segundosmdashpor 4 horasmdash
momento en que se recolectaron las muestras porque el fluido no se tornaba maacutes limpio
El anaacutelisis en la localizacioacuten del pozo determinoacute que el nivel de contaminacioacuten era del
22 lo que fue confirmado tres semanas despueacutes con el resultado de laboratorio que
indicoacute un nivel del 23
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22
Figura18
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo HPHT de BG en el Mar del Norte Antes de los 3050 segundos el fluido fluyoacute a traveacutes de la bomba de la liacutenea de muestreo (azul carril superior) A los 3050 segundos la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) y la bomba de la liacutenea de muestreo operaron en forma sincroacutenica pero con la bomba de la liacutenea de descarte funcionando a mayor velocidad Esto produjo la divisioacuten del flujo dando origen a un incremento abrupto de la RGA (azul) a los 3050 segundos (segundo carril) Se observoacute que la muestra obtenida a los 8700 segundos no conteniacutea contaminacioacuten
Antes de abandonar esta estacioacuten de muestreo el ingeniero de campo logroacute cerrar la
vaacutelvula de derivacioacuten y establecer un flujo guiado El flujo se dividioacute entre la liacutenea de
flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo la RGA se incrementoacute sustancialmente
y la contaminacioacuten se redujo El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo indicoacute
que los niveles de contaminacioacuten cayeron de 22 a 15 Las muestras de fluido
recolectadas aquiacute mostraron un 1 de contaminacioacuten en el anaacutelisis de laboratorio
posterior Aquiacute y en las capas restantes se detectaron niveles normales de H2S En
total se obtuvieron 27 muestras de fluido con resultados de buena calidad en todas las
capas
El pozo se terminoacute disparaacutendose soacutelo en las capas que presentoacute que poseiacutean niveles de
H2S bajos compatibles con la metalurgia de las tuberiacuteas La obtencioacuten de una serie de
muestras de fondo de pozo sin contaminar como parte de un programa de adquisicioacuten
de registros de raacutepida evolucioacuten era vital para el eacutexito del desarrollo de este yacimiento
secundario Si no se hubieran muestras de alta calidad y la terminacioacuten del pozo se
habriacutea llevado a cabo sin estos datos las altas concentraciones de H2S dantildeariacutean la
tuberiacutea de produccioacuten asiacute como en las instalaciones de produccioacuten La mitigacioacuten de
este episodio requirioacute el cierre de la produccioacuten y la ejecucioacuten de una operacioacuten de
recuperacioacuten de pozo costosa para identificar y aislar la zona con contenido potencial de
H2S
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Figuras 16 y 17
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo del Mar del Norte de ConocoPhillips (UK) Ltd con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta (izquierda) Con las liacuteneas de flujo de descarte y muestreo conectadas hidraacuteulicamente dentro de la herramienta el efecto es el mismo que el del muestreo convencional con una sola probeta El carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) indica soacutelo la bomba de muestreo en funcionamiento (azul) La limpieza es gradual como lo demuestra el incremento lento de la RGA con el tiempo (tercer carril) Despueacutes de maacutes de 14000 segundos el fluido no seguiacutea limpiaacutendose de manera que se procedioacute a recolectar las muestras De acuerdo con el anaacutelisis PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo el nivel de contaminacioacuten fue del 22 Despueacutes que el ingeniero de campo cerroacute la vaacutelvula de derivacioacuten (derecha) el flujo de fluido se dividioacute entre la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo al cabo de aproximadamente 15500 segundos El bombeo se realiza tanto por la bomba de la liacutenea de muestreo (azul) como por la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) (carril superior) pero la bomba de la liacutenea de descarte opera a mayor velocidad La RGA (tercer carril) se incrementoacute hasta alcanzar 1500 pies3bbl lo que indicoacute una reduccioacuten de la contaminacioacuten El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo cuantificoacute una caiacuteda del nivel de contaminacioacuten del 22 al 15
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST
Perforando en otra aacuterea HPHT del sector central de Mar del Norte BG realizoacute un
descubrimiento de muacuteltiples zonas con hidrocarburos Este pozo de exploracioacuten fue
disentildeado para que no se ejecutaran pruebas DST lo que implicoacute un ahorro de costos en
dos niveles En primer lugar una prueba DST en esta regioacuten costoacute entre US$ 10 y 20
millones En segundo lugar la instalacioacuten de una terminacioacuten de menor costo generaba
ahorros adicionales Una prueba DST requeririacutea una tuberiacutea de revestimiento de 9 78
pulgadas maacutes pesada para tolerar las presiones de la prueba y un aacuterbol de prueba de
pozo diferente para soportar el equipo mencionado totalizando US$ 4 millones
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adicionales Ademaacutes la falta de produccioacuten de fluidos en superficie evitariacutea riesgos
ambientales
Como no se programoacute ninguna prueba DST era crucial obtener muestras de alta pureza
con cable Para permitir el anaacutelisis de los fluidos de formacioacuten en tiempo real la
herramienta Quicksilver Probe fue configurada con el moacutedulo LFA y el moacutedulo
Analizador de la Composicioacuten de los Fluidos CFA en la liacutenea de flujo de muestreo Un
sistema PVT Express instalado en el quipo de perforacioacuten analizoacute la contaminacioacuten en
la localizacioacuten del pozo Los especialistas pudieron participar en el proceso de
adquisicioacuten de registros y el anaacutelisis de las muestras en tiempo real a traveacutes del sistema
InterACT de monitoreo y enviacuteo de datos Mediante la confirmacioacuten de la pureza de la
muestra del pozo los ingenieros conocieron si la calidad de la muestra era adecuada o si
se requirieron una nueva muestra Los especialistas en fluidos de BG esperaban
muestras con un nivel de contaminacioacuten con OBM inferior al 5 Ademaacutes de las
muestras de hidrocarburos la herramienta obtuvo muestras de agua si toleraba las
temperaturas elevadas del yacimiento que se encontraban a mayor profundidad Se
anticipoacute que las presiones alcanzariacutean como miacutenimo un valor de 13000 lpc [90 MPa]
y se previoacute que la temperatura excederiacutea el liacutemite de operabilidad de los moacutedulos LFA y
CFA establecido en 177degC [350degF]
El primer intervalo muestreado con hidrocarburos el maacutes somero la temperatura
alcanza 171degC [340degF] La operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe procedioacute
normalmente comenzoacute con la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
conectadas a traveacutes de la vaacutelvula de derivacioacuten interna Se utilizoacute la bomba superior
para bombear el fluido a traveacutes de la liacutenea de muestreo El flujo se dividioacute entre la liacutenea
de descarte y la de muestreo despueacutes de 3050 segundos de bombeo momento en el que
un salto en la curva RGA se observoacute en la graacutefica LFA con reduccioacuten significativa del
nivel de contaminacioacuten del fluido en la liacutenea de muestreo Al cabo de menos de dos
minutos en que la contaminacioacuten alcanzoacute un nivel estimado del 10 se abrioacute la botella
de un galoacuten de capacidad para recolectar una muestra de seguridad una praacutectica
estaacutendar en pozos difiacuteciles Resultoacute prudente porque inmediatamente despueacutes la bomba
de la liacutenea de flujo de muestreo se atascoacute pero se puso en marcha nuevamente
La contaminacioacuten continuoacute reducieacutendose y cuando se niveloacute la RGA se abrioacute llenoacute y
reenvioacute a la superficie una botella para muestras monofaacutesicas El anaacutelisis PVT Express
realizado cuantificoacute un nivel de contaminacioacuten extremadamente bajo lo que indicoacute que
la muestra era pura y la herramienta se desplegoacute en el nivel maacutes profundo con
temperatura mayor Las pruebas de laboratorio independientes realizadas a las pocas
semanas en laboratorio detectaron nivel de contaminacioacuten nulo en esta muestra
En la siguiente zona con hidrocarburos se obtuvo con eacutexito tres muestras con un nivel
de contaminacioacuten bajo pero despueacutes las vaacutelvulas de retencioacuten de lodo en la liacutenea de
flujo de muestreo comenzaron a mostrar signos de taponamiento No obstante quedoacute
por muestrear la zona maacutes profunda con temperatura maacutes elevada Ahiacute en la estacioacuten de
muestreo de agua el moacutedulo LFA detectoacute tapones de lodo y filtrado OBM lo que
indicoacute que el movimiento inesperado del fluido se produjo a traveacutes del orificio de salida
del fluido Transcurrido cierto tiempo este movimiento del fluido proveniente del pozo
habiacutea removido la obturacioacuten de la vaacutelvula de retencioacuten de lodo y el bombeo
sincronizado hacia las liacuteneas de descarte y muestreo se llevoacute a cabo en forma normalmdasha
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pesar de la temperatura de fondo de pozo de 183 degC [361degF] mdash lo que permitioacute
obtener muestras de agua de formacioacuten
La determinacioacuten del nivel de contaminacioacuten de las muestras de agua con OBM en el
fondo del pozo se basoacute en la interpretacioacuten de los datos de los canales cromaacuteticos del
moacutedulo LFA El lodo del pozo filtrado OBM y agua de formacioacuten poseen respuestas
caracteriacutesticas en los rangos de frecuencias visibles y frecuencias de la banda infrarroja
cercana medidos con la herramienta Las dos muestras de agua recolectadas en este
nivel conteniacutean algo de fluido OBM de descarte pero esto no constituyoacute un problema
porque el OBM es inmiscible en el agua de formacioacuten BG estima un ahorro de hasta
US$ 24 millones si se utiliza el meacutetodo de muestreo guiado Quicksilver Probe en lugar
de una prueba de formacioacuten efectuada a traveacutes de la columna de perforacioacuten para
obtener muestras con un nivel de contaminacioacuten nulo
45 Muestreo de aceite viscoso
El aceite viscoso se difiacutecil de muestrear utilizando la tecnologiacutea de muestreo tradicional
Con su viscosidad maacutes baja el filtrado OBM fluye hacia los dispositivos de muestreo
incrementando la contaminacioacuten de las muestras y dejando a menudo fluidos de
formacioacuten de alta viscosidad en la formacioacuten
Cairn Energy India Pty Ltd experimentoacute esos problemas durante la obtencioacuten de
muestras de aceite en su Campo Bhagyam del noroeste de India El Campo Bhagyam es
Figura 19
Deteccioacuten de la contaminacioacuten con OBM en muestras de agua utilizando el moacutedulo LFA en el pozo HPHT de BG en Mar del Norte El carril superior muestra la presioacuten medida con el medidor de cuarzo y la presioacuten medida con el medidor de deformacioacuten junto con la resistividad sin escalar (rosa) y las carreras de la bomba (azul y verde) El segundo carril muestra la fraccioacuten de volumen de los componentes C6+ indicando la contaminacioacuten con filtrado OBM (verde) el OBM y los soacutelidos (rojo) y el agua (azul) A los 2600 segundos despueacutes que las bombas de descarte y muestreo comienzan a bombear en forma sincronizada la liacutenea de muestreo recibe el agua de formacioacuten (azul) El tercer carril contiene 10 canales oacutepticos LFA El canal 0 (negro) detecta el metano Los canales 6 y 9 (azul maacutes oscuro) detectan el agua El carril correspondiente a la fraccioacuten de volumen detecta el agua (azul) cuan do los canales LFA 6 y 9 alcanzan amplitudes altas
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Figura 20
Composicioacuten derivada del anaacutelisis de laboratorio de muestras de aceite viscoso obtenidas para Cairn Energy India en el Campo Bhagyam de la Cuenca Barmer Las muestras todas de la misma localizacioacuten fueron recolectadas utilizando un tomador de muestras monofaacutesicas operado con cable (WL) en pozo entubado (verde) un probador de la formacioacuten convencional operado con cable en agujero descubierto (azul) y la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe en agujero descubierto (rojo) El probador de la formacioacuten convencional operado con cable arrojoacute una muestra contaminada mientras que la muestra de agujero descubierto obtenida con el meacutetodo de muestreo guiado se ajustoacute bien a la obtenida en el pozo entubado
uno de los 19 campos de la Cuenca de Barmer que explota la arenisca Fatehgarh de alta
permeabilidad Las reservas de aceite del yacimiento se estiman en 240 millones de m3
[1500 millones de barriles] La propiedad del aceite variacutea entre los distintos campos de
la cuenca y estos del Campo Bhagyam exhiben una variacioacuten composicional desde la
cresta hasta el contacto aguaaceite Cairn planea optimizar el desarrollo del campo y el
disentildeo de las instalaciones de superficie para lo cual necesita un mejor conocimiento de
las propiedades del aceite
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Los aceites Bhagyam poseen un alto contenido de parafinas lo que les confiere un alto
punto de escurrimiento y alta viscosidad a la temperatura del yacimiento La obtencioacuten
de muestras de calidad PVT representativas ha sido un desafiacuteo Antes de la introduccioacuten
del muestreo guiado en la India la mayoriacutea de las muestras obtenidas por Schlumberger
y otras compantildeiacuteas de servicios con probadores de formacioacuten en agujero descubierto
estaban demasiado contaminadas para suministrar propiedades PVT correctas durante el
anaacutelisis de laboratorio
Para obtener muestras sin contaminacioacuten Cairn recurre a la recoleccioacuten de muestras de
pozos entubados utilizando tomadores de muestras monofaacutesicas con cable Estas se
obtienen de esta manera y pueden tener niveles de contaminacioacuten bajos pero se
recolectan despueacutes haber de terminado el pozo
En una campantildea destinada a mejorar la calidad de las muestras el dispositivo
Quicksilver Probe recolectoacute muestras en dos pozos del Campo Bhagyam De las 18
muestras obtenidas 15 fueron de calidad PVT Seis exhibieron un nivel de
contaminacioacuten nulo Se analizoacute una de las muestras para determinar la composicioacuten
quiacutemica y se comparoacute con una muestra obtenida en la misma localizacioacuten con un
probador de formacioacuten en agujero descubierto convencional y con muestra obtenida en
pozo entubado
El meacutetodo tradicional en agujero descubierto Generoacute una muestra contaminada con
diversos componentes OBM La muestra obtenida en el pozo entubado presentoacute una
composicioacuten similar a la muestra Quicksilver Probe sin contaminar con pequentildeas
variaciones en la concentracioacuten de algunos componentes
Luego de la obtencioacuten exitosa de muestras sin contaminacioacuten y la disponibilidad
detallada de datos PVT de fluidos Cairn cuenta con mejores propiedades de fluidos
para llevar a cabo estudios de desarrollo de campos que incluyan estimaciones de
reservas disentildeo de instalaciones y aseguramiento del flujo Estos estudios son un aporte
significativo en la produccioacuten del Campo Bhagyam e indican el potencial para la
ejecucioacuten de estudios mejorados en el desarrollo de campos en todo el mundo
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros
El dispositivo Quicksilver Probe es una herramienta valiosa para evaluar la eficiencia de
recuperacioacuten de hidrocarburos en campos maduros Algunos ejemplos de campos
maduros complejos situados en Medio Oriente muestran coacutemo el meacutetodo de muestreo
guiado permitioacute obtener muestras puras en formaciones de permeabilidad alta-baja y
ayudoacute a evaluar la eficiencia del barrido de gas
El primer pozo se encuentra ubicado en un yacimiento que produce mediante empuje
por expansioacuten de casquete de gas y empuje de agua Recientemente se perforaron varios
pozos de evaluacioacuten para monitorear la eficiencia del barrido Los pozos se perforaron
con OBM y se registraron con la sonda integrada de adquisicioacuten de datos con cable
Platform Express y con la herramienta de resonancia magneacutetica nuclear para anaacutelisis en
agujero des cubierto Se utilizoacute el moacutedulo Quicksilver Probe de la herramienta MDT
para recolectar las muestras de fluidos
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El objetivo era evaluar la eficiencia de la expansioacuten del casquete de gas en el
yacimiento principal una formacioacuten de arenisca heterogeacutenea con una permeabilidad de
maacutes de 1 Darcy Si bien las bajas saturaciones de aceite derivadas de las mediciones
de Resonancia Magneacutetica Xpert MRX indicaron un nivel de barrido del aceite por
expansioacuten del gas altamente eficiente se corrioacute el probador de la formacioacuten para
confirmar la ausencia de aceite moacutevil en la zona barrida La identificacioacuten de la
presencia de aceite moacutevil remanente indicoacute un barrido incompleto El moacutedulo una
estacioacuten de la columna de aceite Todas las zonas muestran el incremento caracteriacutestico
RGA cuando el flujo a traveacutes de la liacutenea de descarte se aparta de la liacutenea de muestreo
Se captaron varias muestras de gas sin contaminacioacuten con filtrado OBM y sin aceite
moacutevil lo que indicoacute una recuperacioacuten eficiente
En la zona de aceite la RGA medida con el moacutedulo LFA indicoacute una precisioacuten de 1
con respecto a la RGA conocida en el campo El tiempo de bombeo requerido para una
muestra de aceite limpia extraiacuteda de esta zona fue de unos 1600 segundos
aproximadamente un tercio del tiempo requerido normalmente para la misma zona en
otros pozos El anaacutelisis de laboratorio determinoacute que la contaminacioacuten de la muestra de
aceite obtenida con la herramienta Quicksilver Probe era demasiado escasa para ser
medida
Figura 22
Comparacioacuten de los tiempos de bombeo para obtener muestras de aceite limpio en un campo del Medio Oriente con el moacutedulo Quicksilver Probe y probeta tradicional En esta arenisca de alta permeabilidad la herramienta Quicksilver Probe (rojo) requirioacute 1600 segundos de tiempo de bombeo para hacer pasar el fluido con bajo nivel de contaminacioacuten a la liacutenea de muestreo mientras que la probeta tradicional (azul) demandoacute aproximadamente el triple del tiempo de bombeo para obtener una muestra con baja contaminacioacuten
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En un segundo ejemplo del Medio Oriente un pozo de evaluacioacuten penetroacute seis
yacimientos incluyendo uno nuevo Los objetivos eran obtener perfiles de presioacuten
identificar los fluidos en el fondo del pozo y obtener muestras de fluidos limpias
Ademaacutes el operador establecioacute el flujo desde las zonas de baja porosidad que no
habiacutean sido probadas previamente en forma directa para determinar su produccioacuten
potencial El operador seleccionoacute el dispositivo Quicksilver Probe porque la zona
amplia destinada a la probeta estaba mejor provista que las probetas convencionales de
diaacutemetro grande para establecer el flujo y obtener muestras de formaciones de baja
porosidad y permeabilidad
El pozo se perforoacute con OBM y los datos del calibrador mostraron buenas condiciones
de pozo Se seleccionaron los puntos de muestreo del fluido utilizando lecturas de
porosidad sin fluidos del registro de resonancia magneacutetica En la primera carrera de
medicioacuten de la presioacuten y obtencioacuten de muestras la herramienta MDT desplegada con
cable obtuvo perfiles de presioacuten utilizando la probeta de diaacutemetro grande En el
segundo descenso el moacutedulo Quicksilver Probe y las unidades de muestreo fueron
operados con la columna de perforacioacuten muestreaacutendose cinco estaciones
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Muestreo de un nuevo descubrimiento en un campo maduro del Medio Oriente Este pozo de evaluacioacuten penetroacute seis yacimientos incluyendo uno Ademaacutes de obtener muestras de presioacuten la compantildeiacutea realizoacute pruebas en las zonas de baja porosidad pasadas por alto La presioacuten de formacioacuten aparece en el Carril 1 con el aceite identificado en ciacuterculos verdes y el agua en ciacuterculos azules Los ciacuterculos abiertos indican mediciones de presioacuten que no caen en ninguacuten gradiente Las estrellas representan las presiones medidas con la herramienta Quicksilver Probe El Carril 2 contiene la movilidad determinada de la caiacuteda de presioacuten El Carril 3 representa la porosidad y el contenido de fluido intersticial indicando en rojo el aceite y azul el agua La segunda estacioacuten de muestreo a 300 pies fue un descubrimiento La fraccioacuten de volumen LFA y resultados RGA se representan a la derecha del carril de porosidad (extremo superior derecho) La velocidad de bombeo y valores RGA para la tercera estacioacuten se muestra a la derecha del carril de porosidad (centro a la derecha) Tambieacuten se obtuvo una muestra de baja contaminacioacuten en la quinta estacioacuten a 100 pies es la primera vez que fluye aceite desde esta formacioacuten de baja porosidad Se observoacute que la RGP de este intervalo (extremo inferior derecho) era de 250 pies3bbl
Figura 23
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En la segunda estacioacuten de muestreo el anaacutelisis del fluido de fondo de pozo identificoacute
aceite en un intervalo previamente no explotado La movilidad del fluido era tan baja en
esta zona compacta que no fue posible obtener una medicioacuten de la presioacuten No obstante
el moacutedulo LFA de herramienta Quicksilver Probe monitoreoacute con eacutexito la limpieza del
fluido de formacioacuten y detectoacute una RGA baja para el liacutequido lo que se tradujo en
reservas de aceite adicionales
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo
En la mayoriacutea de los yacimientos la composicioacuten de los fluidos variacutea seguacuten su posicioacuten
dentro del yacimiento Los fluidos presentan degradaciones causadas por la fuerza de
Figura 24
Limpieza del fluido en un pozo de aceite del aacuterea marina de Noruega La operacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe comenzoacute con un flujo mezclado a traveacutes de la liacutenea de flujo de descarte como lo indica el incremento de la tasa de bombeo de la liacutenea de flujo de descarte (verde claro carril superior) y luego a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo (verde oscuro carril superior) Despueacutes de 1300 segundos el flujo se divide y la muestra se logra mediante el incremento de velocidad de bombeo en la probeta de proteccioacuten La RGA (carril inferior) responde al estabilizarse despueacutes de 2300 segundos lo que indica que a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo fluye fluido con bajo nivel de contaminacioacuten La RGA de la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo y la RGA de la liacutenea de flujo de descarte en azul A los 2800 segundos se obtiene una muestra en la que no se observan niveles detectables de WBM Los picos de la curva RGA indican presencia de finos producidos por la arenisca de
formacioacuten
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gravedad o la biodegradacioacuten o pueden segregarse por procesos de compactacioacuten
estructural o estratigraacutefica Una forma de caracterizar estas
variaciones es recolectar muestras para el anaacutelisis en superficie Otra forma consiste en
analizar los fluidos en el pozo sin necesidad de efectuarse en superficie
El anaacutelisis de fluidos de fondo de pozo (DFA) estaacute surgiendo como teacutecnica para
caracterizar los fluidos El anaacutelisis DFA ayuda a determinar los mejores intervalos para
la recoleccioacuten de muestras El anaacutelisis de la composicioacuten de los fluidos mientras la
herramienta permanece en el pozo permite caracterizar los fluidos en forma maacutes
detallada porque los analistas pueden modificar el programa de barrido de fluidos en
tiempo real para investigar los resultados inesperados
La capacidad del moacutedulo Quicksilver Probe para suministrar fluidos sin contaminacioacuten
asegura la obtencioacuten de resultados DFA oacuteptimos y un tiempo de limpieza maacutes raacutepido
permite efectuar varias estaciones de barrido de fluidos DFA en forma eficaz sin
tiempos de estacioacuten grandes asociados con operaciones de muestreo convencionales
Una combinacioacuten del anaacutelisis DFA con la recoleccioacuten de muestras ayudoacute a un operador
noruego a conocer los fluidos presentes en un pozo perforado en la Plataforma
Continental Noruega El pozo se perforoacute para su evaluacioacuten final antes de desarrollar el
final de un campo petrolero Debido a restricciones ambientales no se planificoacute una
prueba de produccioacuten por tal fue criacutetico obtener muestras no contaminadas y
caracterizar las variaciones de los fluidos del yacimiento en forma exhaustiva El
anaacutelisis de fluidos se usoacute para la seleccioacuten de materiales en las tuberiacuteas submarinas y su
instalacioacuten en superficie disentildeo de proceso y la planeacioacuten de la produccioacuten Debido a
su alta prioridad para captar muestras de hidrocarburos sin contaminacioacuten miscible el
pozo se perforoacute con lodo base agua (WBM)
Se corrioacute la herramienta Quicksilver Probe en las secciones de 121frasl4 pulgadas y 81frasl2
pulgadas para recolectar muestras de gas condensado aceite y agua de formacioacuten y se
llenaron 19 caacutemaras de muestreo de varios niveles Un ejemplo desafiante fuemdashel
muestreo de aceite en una zona compacta con movilidad de 17 mDcPmdashilustra coacutemo la
tecnologiacutea de muestreo conduce al obtener una muestra no contaminada
La limpieza del fluido comenzoacute con flujo mezclado primero a traveacutes de la liacutenea de flujo
de descarte y posteriormente con la liacutenea de flujo de muestreo Despueacutes de 1300
segundos el flujo se divide y se obtiene mediante el incremento con la tasa de flujo en
la probeta de proteccioacuten La RGA en tiempo real detectada con moacutedulo CFA se
estabilizoacute despueacutes de 2300 segundos lo que indicoacute que el fluido fuera limpio No
obstante el bombeo continuoacute y se obtuvo una muestra a los 2800 segundos Los picos
de la curva RGA indican la presencia de finos producidos por la formacioacuten
confirmados cuando se analiza la muestra en superficie El anaacutelisis en el pozo indicoacute
algo de arena en las muestras pero ninguacuten nivel detectable de descarte de WBM
En el mismo pozo el meacutetodo de obtencioacuten de muestras guiadas creoacute las condiciones
oacuteptimas para el anaacutelisis DFA Los analizadores espectroscoacutepicos indican cuaacutendo el
fluido de la liacutenea es suficientemente puro para ser muestreado se caracterizoacute la
composicioacuten de los fluidos en tres grupos de componentes Metano (C1) etano a
pentano (C2 a C5) hexano y los componentes maacutes pesados (C6+) Esto posibilita el
anaacutelisis en el pozo sin necesidad de recolectar muestras y enviarse a superficie
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
33
Las estaciones de barrido de fluidos DFA se obtienen a traveacutes del contacto gasaceite
con una separacioacuten de soacutelo 05 m [16 pie] La estacioacuten inferior a XX460 m indica
aceite negro con densidad aparente de 0868 gcm3 y RGA de 133 m3m3 [740 pies3
bbl] a XX455 m la composicioacuten del fluido presenta gas seco de densidad aparente
0126 gcm3 y un contenido de C1 superior al 1 (porcentaje en peso)
Las mediciones DFA definen el contacto gas-aceite con una precisioacuten de 05 m lo que
implicoacute mayor exactitud que la que se pudo lograr con los gradientes de presioacuten de los
ensayos (pre-tests) efectuados con el probador de formacioacuten La capacidad de
orientacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe aseguroacute que los fluidos analizados eran
representativos de los fluidos del yacimiento otorgando confiabilidad a los resultados
DFA Mediciones similares obtenidas en 15 estaciones DFA adicionales ayudaron a
cuantificar la composicioacuten de los fluidos de yacimiento y delinear los contactos de
fluidos
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM
En otro ejemplo del aacuterea marina de Noruega el muestreo guiado ayudoacute a obtener
muestras de agua de formacioacuten en un pozo de exploracioacuten perforado con WBM En este
pozo la caracterizacioacuten del agua era un factor clave para la descripcioacuten del yacimiento
y su evaluacioacuten econoacutemica El operador capturoacute muestras especiales para estudiar la
composicioacuten del agua en diferentes etapas de la vida productiva del pozo recolectoacute
muestras de agua con la herramienta Quicksilver Probe usoacute una probeta con empacador
dual en la tuberiacutea de revestimiento y realiza finalmente una prueba de formacioacuten a
Figuras 25 y 26
Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo para identificar el contacto gas-aceite entre dos estaciones de barrido de fluidos separadas a una distancia de 05 m Las mediciones con el moacutedulo CFA detectaron que el fluido puro muestreado a XX460 m (izquierda) era aceite negro El carril correspondiente a la composicioacuten (extremo superior) indica un 91
(porcentaje en peso) de C6+ (verde) y un 89 (porcentaje en peso) de C1 (amarillo) con RGA de 133 m3m3 En la estacioacuten situada 05 m maacutes arriba (derecha) el anaacutelisis
composicional indica un contenido de C1 (amarillo) del 91 (porcentaje en peso) y un
contenido de C6+ (verde) de menos del 5 (porcentaje en peso) lo que indica presencia de gas seco con RGA de 56602 m3m3
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
34
traveacutes de la columna de perforacioacuten Para facilitar la cuantificacioacuten de la contaminacioacuten
con filtrado WBM se agregoacute Tritio (Isoacutetopo natural del Hidroacutegeno) al WBM como
trazador Las aguas de formacioacuten no contienen Tritio en cantidades medibles de manera
que los niveles de Tritio detectados en pruebas de laboratorio pudieran convertirse en
niveles de contaminacioacuten
La primera muestra se tomoacute con la herramienta Quicksilver Probe El flujo se dividioacute
despueacutes en 18700 segundos y la muestra se recolectoacute al cabo de 24960 segundos de
bombeo El anaacutelisis de laboratorio del contenido de tritio indicoacute que la muestra poseiacutea
un nivel de contaminacioacuten del 0
El pozo se entuboacute despueacutes con tuberiacutea de revestimiento corta (liner) de 7 pulgadas y se
disparoacute en la zona de intereacutes Se corrioacute un probador de la formacioacuten operado con cable
junto con los empacadores duales inflables dentro de la tuberiacutea de revestimiento corta
para aislar el intervalo de flujo El incremento del aacuterea de flujo proporcionado por los
empacadores minimizariacutea la caiacuteda de presioacuten requerida para extraer las muestras y asiacute
se redujo el riesgo de atascamiento de la herramienta
Luego de un tiempo de limpieza demdash24 horasmdashdurante el cual se bombearon 1700
litros [450 galones] de fluido desde la formacioacuten hacia el pozo el probador de la
formacioacuten recolectoacute dos muestras El anaacutelisis de laboratorio indicoacute que las muestras
conteniacutean concentraciones elevadas de tritio potasio calcio y bromuro que son
indicativos de contaminacioacuten con salmuera de terminacioacuten y filtrado de lodo
La compantildeiacutea operadora realizoacute una prueba DST en una zona de gas situada encima de
una zona de agua El agua que fluiacutea con el gas se recolectoacute para su anaacutelisis observando
que se encontraba contaminada con salmuera de terminacioacuten y que ademaacutes conteniacutea
46 de inhibidor de hidratos
Las muestras obtenidas con la herramienta Quicksilver Probe demostraron ser las de
agua maacutes pura que se recolectaran en el campo sobrepasando la calidad obtenible con
el muestreo de probeta convencional en el pozo entubado o con pruebas DST El
anaacutelisis reveloacute caracteriacutesticas composicionales inesperadas que al principio resultoacute
difiacutecil de creer sin embargo el anaacutelisis posterior de los nuacutecleos y registros corroboroacute
los nuevos resultados de la composicioacuten del agua En otro ejemplo de muestreo de agua
del aacuterea marina de Noruega la aplicacioacuten tanto del meacutetodo de muestreo guiado como
del meacutetodo convencional en la misma formacioacuten ayudoacute a comparar el desempentildeo de la
operacioacuten de limpieza Este pozo de exploracioacuten fue perforado con fluido de
perforacioacuten de cloruro de potasio
[KCl] base agua lo que dificultoacute el programa de muestreo de agua Dado que el agua
de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la calificacioacuten de la
contaminacioacuten en tiempo real no se basoacute en las mediciones espectroscoacutepicas sino en las
diferencias de resistividad Para la determinacioacuten cuantitativa de los niveles de
contaminacioacuten se dividioacute la concentracioacuten de potasio en la muestramdashcorregida
mediante la sustraccioacuten del nivel asumido en el agua de formacioacutenmdashpor la
concentracioacuten conocida en el filtrado de WBM a cada profundidad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
35
En la primera secuencia de muestreo las muestras recolectadas en tres momentos
diferentes durante la operacioacuten de flujo guiado a 1050 segundos 7050 segundos y
7800 segundos mostraron niveles de contaminacioacuten del 835 002 y 0
respectivamente La desconexioacuten temporalmente de la bomba de descarte muestra el
efecto correspondiente sobre la contaminacioacuten Una muestra adicional recolectada a
1550 segundos despueacutes de detener la bomba de descarte arrojoacute una contaminacioacuten del
334
En la siguiente carrera el ingeniero de campo desplazoacute la sarta de herramientas 35 m
[115 pies] hacia arriba en la misma formacioacuten y utilizoacute una herramienta convencional
de una sola probeta con empacador de diaacutemetro grande para muestrear el fluido de
formacioacuten en forma convencional En esta estacioacuten el muestreo fue disentildeado para
permitir la comparacioacuten directa entre el desempentildeo de la probeta de guiado y la probeta
convencional En esta estacioacuten se llenaron tres botellas para muestras despueacutes de los
mismos tiempos de limpieza que los de las tres muestras de la secuencia de muestreo
Figura 27
Muestras guiadas del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega Dado que el agua de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la contaminacioacuten se determinoacute a traveacutes de los cambios producidos en la resistividad (azul) que se niveloacute con el tiempo Esta porcioacuten del registro de muestreo resalta el incremento que se produce en la resistividad del fluido cuando la bomba de la liacutenea de descarte (negro) se desconecta temporalmente operando soacutelo la bomba de la liacutenea de muestreo (verde) La presioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
36
guiado Las muestras obtenidas en forma convencional indicaron niveles de
contaminacioacuten del 262 86 y 82 Las muestras guiadas no soacutelo resultaron maacutes
limpias sino que ademaacutes la muestra guiada obtenida a los 1050 segundos (175
minutos) de indicoacute ser maacutes limpia que la muestra convencional despueacutes de 7050
segundos (2 horas)
49 Con una vista al futuro
La capacidad de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe permite obtener
muestras de fluido de mayor pureza y en mucho menos tiempo que las herramientas de
muestreo tradicionales Los beneficios incluyen datos de fluidos de mejor calidad el
acceso a la informacioacuten de fluidos precisa en las etapas maacutes tempranas del proceso de
caracterizacioacuten de yacimientos reduccioacuten del riesgo de atascamiento de la herramienta
mejoramiento de las capacidades para el anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo y
ahorro asociado en la obtencioacuten de una caracterizacioacuten de fluidos en forma correcta
Para algunos operadores de EampP especialmente aquellos que estaacuten involucrados en
actividades en aguas profundas la tecnologiacutea representa el mejor sustituto existente para
las pruebas DST prohibitivamente costosas o ambientalmente impracticables La
herramienta puede correrse sin la extensiva planeacioacuten inicial requerida para las pruebas
DST Otros operadores han utilizado los resultados Quicksilver Probe de alta calidad
para optimizar los planes de pruebas DST En cualquiera de los casos el meacutetodo de
muestreo guiado incrementa la eficiencia calidad y seguridad en estos ambientes
exigentes
En muchos casos la tecnologiacutea de muestreo Quicksilver Probe ha generado resultados
sorprendentes Esta tecnologiacutea estaacute incentivando a algunos operadores para que revisen
los planes en curso y vuelvan a obtener muestras en zonas en las que otras tecnologiacuteas
proporcionan resultados negativos Las compantildeiacuteas operadoras que han tenido que
perforar con WBM para obtener muestras de aceite limpias ahora pueden perforar con
seguridad utilizando OBM sabiendo que se puede obtener muestras puras sin
contaminacioacuten miscible en el pozo
Como resultado de la alta pureza de las nuevas muestras recibidas algunos laboratorios
han tenido que crear una nueva clasificacioacuten para niveles de contaminacioacuten bajos para ser medidos o TSTM Ahora que se dispone de muestras tan puras para el anaacutelisis de
laboratorio los investigadores y quizaacutes puedan realizar anaacutelisis adicionales y concebir
nuevas mediciones para comprender mejor el comportamiento de los fluidos
Una consecuencia importante de la capacidad para obtener muestras con niveles de
contaminacioacuten nula en el pozo es el mejorar la precisioacuten de las mediciones de pozo en
Figura 28
Muestreo convencional del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega para su comparacioacuten con los resultados de la figura previa (arriba) El sensor de resistividad se revistioacute inicialmente con lodo pero comenzoacute a responder (azul) parcialmente a lo largo del programa de muestreo La resistividad nunca se estabilizoacute lo que indicoacute que las muestras de agua seguiacutean contaminadas Las muestras obtenidas en esta estacioacuten despueacutes de los mismos tiempos de limpieza que las tres muestras de la secuencia de muestreo guiado mostraron niveles de contaminacioacuten del 262 86 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
37
tiempo real Esto incentivaraacute a las compantildeiacuteas para que realicen anaacutelisis de fluidos en el
pozo con el fin de lograr un mapeo maacutes completo que el actual de los fluidos de
yacimiento y ademaacutes fomentar la incorporacioacuten de nuevas mediciones DFA
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
38
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas desviadas-horizontales
La medicioacuten del flujo multifaacutesico complejo en pozos desviados y horizontales ha
representado siempre un verdadero reto La nueva tendencia para comprender y
diagnosticar estos regiacutemenes de flujo consiste en combinar el disentildeo de materiales la
metodologiacutea de interpretacioacuten y la visualizacioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
39
Figura 29
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
40
Una edad dorada es un tiempo de prosperidad y felicidad En el campo petrolero los
tiempos de iacutempetu exploratorio podriacutean parecer una eacutepoca dorada pero la realidad
cambia de repente cuando comienzan las erogaciones masivas de capital para el
desarrollo de campos Quizaacutes la verdadera edad dorada para un campo productor llegue
tarde en su vida cuando modestas inversiones puedan traducirse en grandes retornos
Una manera eficaz de capitalizar el dinero ya invertido consiste en disentildear oacuteptimas
estrategias de produccioacuten y operaciones de remediacioacuten Los registros de produccioacuten
que identifican los puntos de entrada del fluido y diagnostican los problemas en pozos
productores constituyen las claves para el manejo exitoso del campo petrolero
En los pozos verticales o casi verticales el comportamiento del fluido es relativamente
simple y los sensores convencionales de los registros de produccioacuten son
razonablemente precisos para medir los paraacutemetros del flujo de fluido zona por zona La
situacioacuten puede ser bastante diferente en pozos horizontales y sumamente desviados
donde el uso de registros de produccioacuten para medir el perfil de entrada del fluido y las
contribuciones de cada una de las fases provenientes de cada zona ha significado un reto
mucho mayor Los experimentos de laboratorio de flujos multifaacutesicos en varios tamantildeos
y desviaciones de pozos revelan perfiles y regiacutemenes de flujo complejos incluyendo la
estratificacioacuten de fases el flujo en bache el flujo tapoacuten el flujo con burbujas dispersas
y el flujo anular
Estos experimentos demuestran una sensibilidad extrema del reacutegimen de fluido con
respecto a la desviacioacuten del pozo particularmente en o cerca de la orientacioacuten
horizontal En tales casos una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
convencional puede conducir a una interpretacioacuten ambigua y resultados menos que
oacuteptimos
Para encarar este problema los investigadores del Centro de Investigaciones de
Schlumberger en Cambridge Inglaterra y del Centro de Productos Riboud de
Schlumberger en Clamart Francia (SRC y SPRC por sus siglas en ingleacutes
respectivamente) llevaron a cabo cientos de pruebas en el circuito de flujo y
simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del flujo para comprender maacutes
profundamente los mecanismos del flujo multifaacutesico en pozos desviados y horizontales
Estos experimentos y simulaciones proveyeron a los ingenieros y cientiacuteficos la
informacioacuten necesaria para optimizar la arquitectura de la herramienta y la instalacioacuten
de los sensores para minimizar la perturbacioacuten del fluido como resultado de la
presencia de la herramienta en el pozo para entender la respuesta de la herramienta y
para proporcionar una metodologiacutea efectiva de interpretacioacuten de datos
Esta amplia investigacioacuten condujo al desarrollo del sistema de registros de produccioacuten
de pozos horizontales y desviados con la herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de
Flujo FloScan que incorpora muacuteltiples minimolinetes que abarcan la seccioacuten
transversal de un pozo junto con sondas oacutepticas y eleacutectricas ubicadas muy cerca de los
molinetes
La herramienta FloScan mide la velocidad del fluido en cinco puntos distribuidos a
traveacutes del diaacutemetro vertical de un pozo y ofrece una estimacioacuten de la fraccioacuten
volumeacutetrica (holdup) del agua del gas y del aceite con una uacutenica herramienta Se trata
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
41
del primer dispositivo que ofrece una medicioacuten directa de la velocidad del gas en un
flujo multifaacutesico
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico complejo en tuberiacuteas desviadas y horizontales
El flujo de fluidos en el pozo estaacute influenciado por varios factores incluyendo el
diaacutemetro de la tuberiacutea la velocidad de flujo el tipo de fluido y las caracteriacutesticas del
mismomdashdensidad y viscosidadmdashy la desviacioacuten del pozo En SCR se llevaron a cabo
varios experimentos en el circuito de flujo con un diaacutemetro de tuberiacuteas de 6 pulgadas
con dos fases de fluidomdashaceite y aguamdashfluyendo con la misma velocidad
Con la tuberiacutea horizontal el flujo se estratifica naturalmente ocupando el aceite la parte
superior la tuberiacutea y el agua la parte inferior Ambas fases viajan a velocidades
similares y la fraccioacuten volumeacutetrica estaacute cerca de 5050 Bajo estas condiciones una
herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional mediriacutea la
velocidad de fase promedio de la combinacioacuten de las fases Multiplicando la fraccioacuten
volumeacutetrica medida por la velocidad de la combinacioacuten de las fases es posible deducir
Principales regiacutemenes de flujo para sistemas liacutequido-gas Los factores que influyen en los regiacutemenes de flujo incluyen la desviacioacuten del pozo y la proporcioacuten de cada fase las diferencias relativas en las densidades de las fases la tensioacuten superficial y viscosidad de cada fase y la velocidad promedio En un sistema liacutequido-gas cuando las pequentildeas burbujas de gas estaacuten uniformemente distribuidas el reacutegimen de flujo se denomina flujo con burbujas dispersas Cuando algunas de estas burbujas se agregan para formar burbujas maacutes grandes conduce a flujo tapoacuten o flujo en bache El flujo anular es caracteriacutestico del flujo de gas a altas velocidades en el centro del pozo con el fluido confinado a una fina peliacutecula en las paredes del pozo El flujo estratificado ocurre en pozos horizontales cuando dos o maacutes fases se separan debido a la atraccioacuten gravitatoria El flujo ondulante resulta en sistemas estratificados cuando se produce interferencia entre las dos fases viajando a diferentes velocidades
Figura 30
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
42
la velocidad de flujo de cada fase pero es difiacutecil hacer esto en forma exacta si el pozo
no es horizontal
Los pozos rara vez son perfectamente horizontales Una inclinacioacuten de 2ordm provoca una
distribucioacuten del fluido diferente al de un caso horizontal y el flujo variacutea de gran manera
que depende de la direccioacuten de inclinacioacuten de la tuberiacutea A una inclinacioacuten de 88ordm los
fluidos fluyen en forma ascendente El agua el fluido maacutes denso experimenta un
incremento de fraccioacuten volumeacutetrica y se moviliza maacutes lentamente que en un caso de
inclinacioacuten de 90ordm
El aceite se mueve en una banda maacutes estrecha en la parte superior y con una mayor
velocidad A una desviacioacuten de 92ordm pasa lo contrario la fase de aceite queda detraacutes de
la del agua y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrece considerablemente En ambos
casos el mayor deslizamiento entre las fases incrementa la combinacioacuten en la interfase
y tambieacuten conduce a una interfase no tan bien definida Inclusive desviaciones maacutes
pequentildeas de menos de 1ordm respecto a la horizontal tambieacuten causan este efecto dramaacutetico
en el comportamiento del flujo particularmente a velocidades de flujo bajas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
43
Figura 31
Ubicacioacuten de los minimolinetes y sondas La herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan incorpora 17 sensores cuatro minimolinetes en un brazo cinco sondas eleacutectricas y cinco sondas oacutepticas en otro brazo y un juego de sensores incluyendo un molinete y sondas eleacutectricas y oacutepticas en el cuerpo de la herramienta que se asienta en el fondo del pozo La herramienta se transporta dentro del pozo con los brazos retraiacutedos dentro del cuerpo de la misma El cuerpo de la herramienta se asienta en el fondo de la tuberiacutea durante la adquisicioacuten de registros y el brazo motorizado se extiende cubriendo el diaacutemetro completo del pozo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
44
A una desviacioacuten de 70ordm el aceite viaja a lo largo de la parte superior de la tuberiacutea a una
velocidad auacuten maacutes alta que la del caso de 88ordm y el agua cae detraacutes hacia el fondo del
pozo conduciendo a la recirculacioacuten del agua y a una velocidad del agua negativa en la
parte baja de la tuberiacutea Estos experimentos de laboratorio ilustran cuaacuten desafiante es
obtener una velocidad de fase representativa con la presencia de dos fases
La presencia de gas en el pozo agrega una complejidad auacuten mayor en los patrones de
flujo aparecen flujos tales como flujo en bache flujo tapoacuten flujo disperso y flujo
anular Una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional con
un molinete de diaacutemetro completo responde tanto a la velocidad como a la cantidad de
movimiento de la fase en la porcioacuten central del pozo a una profundidad y tiempo
determinado haciendo que la velocidad del gas no se detecte Cuando vuelve a circular
el flujo un molinete de diaacutemetro completo puede variar en la direccioacuten de rotacioacuten o no
girar del todo En tales casos el flujo de fluido proveniente de diversos intervalos no
puede ser cuantificado distorsionando severamente los resultados de los registros
Las soluciones tales como el servicio avanzado de diagnoacutestico del flujo de pozo PL
Flagship se desarrollaron para evaluar los perfiles de flujo entrante en regiacutemenes de
flujo complejos en pozos horizontales y sumamente desviados Presentado en 1996 este
juego integrado de herramientas para la adquisicioacuten de registros de produccioacuten consiste
en una sonda de presioacuten y temperatura un detector de rayos gamma una herramienta de
activacioacuten de pulsos de neutrones dos herramientas alineadas de generacioacuten de
imaacutegenes del fluido un inyector de marcador de fluido y uno o dos molinetes
centralizados Cada uno de estos dispositivos mide una parte especiacutefica de la
informacioacuten del flujo La informacioacuten se combina e interpreta luego para derivar el tipo
y velocidad de fluido proveniente de cada intervalo de produccioacuten
Este juego de medicioacuten de flujo abarca desde 305 hasta 427 m [100 a 140 pies] de
largo dependiendo de la configuracioacuten de la herramienta En un reacutegimen de flujo no
estacionario complejo tal como aquellos ilustrados por los experimentos de laboratorio
los sensores pueden estar posicionados en diferentes regiacutemenes de flujo al variar la
desviacioacuten del pozo La situacioacuten dinaacutemicamente cambiante hace difiacutecil la
Figura 32
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
45
interpretacioacuten de los registros de produccioacuten Otra dificultad con las herramientas de
adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales es la incapacidad para medir
directamente la velocidad del gas Una nueva herramienta especiacuteficamente disentildeada
para pozos sumamente desviados y pozos horizontales encara estos retos en los
regiacutemenes de flujo complejos
51 Tecnologiacuteas avanzadas
El dispositivo FloScan es la primera herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten desarrollada utilizando simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del
fluido para optimizar su forma y estudiar la perturbacioacuten del fluido en flujos
ascendentes y descendentes con diferentes diaacutemetros de pozos y distintas viscosidades
del fluido El disentildeo de la sonda fue sujeto a simulaciones y experimentos cinemaacuteticos
Las simulaciones de resistencia mecaacutenica utilizando el programa de computacioacuten
ANSYS verificaron la compatibilidad de la herramienta para las operaciones con tuberiacutea
flexible
La herramienta ha sido disentildeada para operar descentralizada lo cual simplifica su
transporte en pozos horizontales y sumamente desviados y garantiza la instalacioacuten
correcta de los sensores a traveacutes del eje vertical del pozo Las mediciones de la
orientacioacuten de la herramienta y el calibrador permiten el caacutelculo de la posicioacuten de los
sensores en tiempo real
Un aspecto de la herramienta es que el arreglo de los sensores permite ubicar los
mismos lo suficientemente cerca entre siacute para medir el mismo reacutegimen de fluido a la
misma profundidad y tiempo Por lo tanto a una profundidad determinada se obtiene un
perfil de flujo de tres fases completo con velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en tiempo
real
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
46
La compantildeiacutea Schlumberger ha desarrollado sensores de rotacioacuten de baja energiacutea que
presentan miacutenima friccioacuten Los molinetes poseen un diaacutemetro aproximado de 25 cm [1
pulgada] La optimizacioacuten de los molinetes llevada a cabo en varios meses incluyoacute
pruebas en flujos arenosos fluidos corrosivos y fluidos de alta velocidad Numerosas
pruebas muestran una respuesta de velocidad precisa cuando el brazo se extiende dentro
de tuberiacuteas con diaacutemetro interno de entre 27frasl8 y 9 pulgadas
Mientras los molinetes determinan la velocidad del fluido las sondas determinan la fase
del fluido y sus fracciones volumeacutetricas Las sondas eleacutectricas en la herramienta de
medicioacuten de la fraccioacuten volumeacutetrica FloView discriminan el agua de los hidrocarburos
utilizando una medicioacuten de resistencia eleacutectrica del fluido mientras que la herramienta
con Sensor Oacuteptico para Determinar la Fraccioacuten Volumeacutetrica del Gas GHOST distingue
el gas del liacutequido utilizando una medicioacuten oacuteptica del iacutendice de refraccioacuten Las
herramientas GHOST y FloView son tecnologiacuteas probadas en el campo y sus sensores
han sido integrados en el disentildeo de la herramienta FloScan
Al pasar el fluido por la punta de las sondas eleacutectricas en la herramienta FloScan la
herramienta mide la conductividad en el agua o la conductividad debajo de cierto
umbral en el aceite o gas La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula a partir de la
cantidad de tiempo que toma completar el circuito en comparacioacuten con el tiempo total
de medicioacuten
Figura 33
Operacioacuten de la sonda eleacutectrica La sonda FloView posee una punta conductiva separada de tierra Cuando se rodea por un medio conductor como el agua fluye la corriente Cuando la punta encuentra gas o aceite el circuito se interrumpe La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula en base al tiempo en que se completa el circuito
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
47
La fraccioacuten volumeacutetrica del gas se obtiene oacutepticamente El aceite y el agua poseen
iacutendices de refraccioacuten altos mientras que el gas posee un iacutendice de refraccioacuten bajo y
refleja maacutes del 80 de luz Cuando la reflectividad excede un umbral predeterminado
la sonda indica gas Ahora bien con sondas en la herramienta FloScan indicando la
posicioacuten del gas y pequentildeos molinetes midiendo el flujo a traveacutes del diaacutemetro del pozo
es posible determinar la velocidad del gas en forma precisa
Las mediciones se toman mientras se mueve la herramienta con los brazos extendidos
para tocar el tope de la tuberiacutea mientras que el cuerpo de la herramienta yace en el
fondo Resortes de flejes operan la abertura de los brazos y un activador hidraacuteulico
motorizado opera su cierre La posicioacuten de cada sensor se determina en tiempo real en
base a la posicioacuten relativa de los brazos y las mediciones del calibrador Cuando se
desea se pueden obtener datos con la sonda sujeta a una estacioacuten En flujos
estratificados la ubicacioacuten de las interfases del fluido se puede determinar
precisamente haciendo mediciones mientras se cierra el brazo utilizando la funcioacuten de
escaneo con el brazo en una posicioacuten determinada con resultados disponibles en
tiempo real
La sonda FlowScan es de 34 m [11 pies] de largo e idealmente adaptada para pozos no
verticales A diferencia de la sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten tiacutepica de
100 pies la longitud total de la sarta es aproximadamente de 76 m [2 5 pies ] cuando se
halla combinada como la tiacutepica sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
incluyendo sensores de presioacuten y temperatura La herramienta se puede operar en pozos
con diaacutemetro interno de 27frasl8 a 9 pulgadas y puede transportarse mediante tuberiacutea
flexible cable de acero o con un sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC Opera
a temperaturas por encima de 149ordmC [300ordmF] y bajo presiones de 103 MPa [15000 lpc]
Figuras 34 y 35
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
48
52 Perfil de flujo en tiempo real
Cuando la sonda FloScan opera los datos en tiempo real se generan en 17 sensores el
calibrador y el dispositivo de orientacioacuten relativa de la sarta Una novedosa tendencia
hacia la interpretacioacuten de datos incorpora un programa de computacioacuten para la
visualizacioacuten en tiempo real de la velocidad de la fase y las fracciones volumeacutetricas a lo
largo del diaacutemetro vertical de la seccioacuten del pozo Otro paquete de computacioacuten ofrece
un faacutecil despliegue de datos no procesados durante la operacioacuten de adquisicioacuten de
registros o maacutes tarde durante su reproduccioacuten
El programa de computacioacuten emplea una moderna teacutecnica de modelado utilizando una
calibracioacuten del molinete que tiene en cuenta la inclinacioacuten teoacuterica del mismo y los
valores del umbral de rotacioacuten en el aceite agua y gas Esta teacutecnica automatizada
provee un procesamiento de datos en tiempo real en una sola pasada durante la
adquisicioacuten de registros La precisioacuten del molinete se verifica al comparar los resultados
del procesamiento en muacuteltiples pasadas a diferente velocidad de adquisicioacuten de datos y
los valores predeterminados pueden ser reemplazados si es necesario por valores
derivados subsecuentemente de un graacutefico de calibracioacuten del molinete tradicional La
calibracioacuten mediante muacuteltiples pasadas de los molinetes generalmente conduce a
resultados maacutes precisos que los valores predeterminados
Este programa de computacioacuten tambieacuten se utiliza para convertir los datos de la
herramienta FloScan en datos promedios a cada profundidad de medicioacuten y como valor
de entrada al algoritmo de inversioacuten del programa de computacioacuten de adquisicioacuten del
registro de produccioacuten BorFlow El programa BorFlow realiza calibraciones del
molinete y caacutelculos del flujo multifaacutesico en estado estacionario respaldando las nuevas
mediciones de los registros de produccioacuten incluyendo la herramienta FloScan
El meacutetodo de procesamiento es secuencial Los perfiles de las fases de la fraccioacuten
volumeacutetrica del gas y del agua se generan en base a las lecturas de una sonda eleacutectrica y
una oacuteptica El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se deduce luego de aquellas de
Figura 36
Brazo de la herramienta FloScan escaneando a traveacutes de la interfase del fluido La herramienta FloScan provee una funcioacuten de escaneo de estacioacuten para la determinacioacuten precisa de las ubicaciones y velocidades de la interfase El calibrador y dispositivo de orientacioacuten relativa provee las posiciones del sensor durante el escaneo La herramienta se posiciona en una zona de intereacutes y los sensores graban las fracciones volumeacutetricas continuas y las respuestas del molinete a traveacutes de la seccioacuten transversal del pozo al irse cerrando el brazo
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49
gas y de agua El liacutemite superior e inferior de las interfases del flujo se definen como
regiones en donde el flujo es multifaacutesico La velocidad de cada fase se deriva despueacutes
de una calibracioacuten del molinete La velocidad de cada fase se multiplica por la fraccioacuten
volumeacutetrica para determinar la velocidad de flujo
Se llevoacute a cabo experimentos de laboratorio adicionales en SCR y SRPC con la
herramienta FloScan con flujo trifaacutesico y con la tuberiacutea a diferentes desviaciones para
verificar la respuesta de la herramienta en flujos complejos
Los datos no procesados son continuamente actualizados en la caja del monitor de
despliegue ofreciendo una toma en cualquier instante de tiempo El programa de
procesamiento calcula la distribucioacuten del fluido a traveacutes del diaacutemetro de la tuberiacutea en
tiempo real (figuras 38 39 y 40)
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten
Una nueva secuencia de tareas de procesamientomdashel Asesor de Registros de
Produccioacuten PLAmdashha sido disentildeada por el Centro de Geociencia de Schlumberger en
Pekiacuten para evaluar el comportamiento del flujo en el fondo del pozo en terminaciones
de muacuteltiples horizontes y guiar las decisiones de reparacioacuten de manera oportuna Esta
secuencia de tareas incorpora herramientas interactivas para tener en cuenta varios
paraacutemetros de terminacioacuten y yacimiento asiacute como para visualizar sus efectos en el
Figura 37
Flujo de procesamiento en tiempo real La secuencia de tareas del procesamiento utiliza un algoritmo secuencial (izquierda) El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica y el perfil de velocidad se estaacuten actualizando y mostrando continuamente en tiempo real (derecha) La pantalla muestra el caacutelculo de la fraccioacuten volumeacutetrica velocidad y tasa de flujo del agua aceite y gas dentro de la caja negra en la parte inferior derecha Los datos desplegados provienen de una prueba efectuada en el circuito de flujo equipado con una tuberiacutea de 6 pulgadas a 88ordm de desviacioacuten con aceite y agua fluyendo a 240 m3d y gas fluyendo a 352 m3d [124 MpcD]
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50
perfil de produccioacuten Los resultados graacuteficos permiten obtener una raacutepida seleccioacuten de
posibles escenarios y mostrar el perfil pronosticado despueacutes de la intervencioacuten La
entrega de datos combina la productividad del yacimiento definida por las
mediciones de los registros de produccioacuten con el anaacutelisis de sistemas de produccioacuten
NODAL
Las teacutecnicas del anaacutelisis NODAL proveen un meacutetodo para modelar los efectos de las
caracteriacutesticas del fluido y la configuracioacuten de la terminacioacuten del pozo al producir los
fluidos a la superficie La combinacioacuten de las respuestas de los registros de produccioacuten
con el anaacutelisis NODAL ofrece un panorama uacutenico para entender mejor el
comportamiento de la terminacioacuten del yacimiento y el potencial para introducir mejoras
Se puede modelar raacutepidamente el impacto de modificar una terminacioacuten para
pronosticar los cambios resultantes en el perfil de produccioacuten Cuando los costos de la
intervencioacuten son altos la capacidad para evaluar el posible resultado de una reparacioacuten
y para tomar decisiones sensatas de manera oportuna se vuelve crucial
54 Retos en pozos desviados y horizontales
Los campos petroleros del Golfo de Suez presentan una variedad de retos para las
mediciones de los registros de produccioacuten Esta madura regioacuten productora contiene
cerca de 100 plataformas en 45 campos con maacutes de 300 pozos de produccioacuten y 100
inyectores de agua Los registros de produccioacuten ayudan a mantener la produccioacuten
corriente de aceite de 20657 m3d [130000 BD] Los yacimientos viejos producen
aceite viscoso con alto corte de agua combinados con terminaciones desviadas u
horizontales que se encuentran tiacutepicamente en ambientes marinos conducen a
regiacutemenes de flujo complicados En muchos casos les resulta difiacutecil proveer las
respuestas necesarias bajo estas condiciones con las herramientas de adquisicioacuten de
registros de produccioacuten convencionales
Un campo del Golfo de Suez que se puso en produccioacuten en 1978 tiene una estructura
anticlinal inclinada caracterizada por areniscas homogeacuteneas bien conectadas La
permeabilidad del yacimiento generalmente aumenta con la profundidad y abarca desde
200 hasta 1000 mD en la base En 1996 se inicioacute un programa de inyeccioacuten de agua
para proveer el influjo limitado del acuiacutefero con mantenimiento de presioacuten Cuando el
campo se va aproximando a su liacutemite econoacutemico los registros de produccioacuten juegan un
rol importante en el reconocimiento de las aacutereas para el aislamiento del agua (WSO por
sus siglas en ingleacutes) para maximizar la recuperacioacuten del aceite
Uno de los pozos en este campo considerado para un posible WSO posee una
inclinacioacuten de 37ordm y produce con la ayuda de levantamiento artificial por gas a traveacutes de
seis intervalos abiertos Las pruebas de pozos efectuadas a fines de 2003 indicaron un
gasto total de produccioacuten de 327 m3d [2058 BD] con un corte de agua del 97 Fue
necesario adquirir registros de produccioacuten para evaluar las contribuciones del intervalo
individual y para identificar las fuentes de produccioacuten de agua La utilizacioacuten de
registros de produccioacuten convencionales para determinar las contribuciones del intervalo
produjo resultados ambiguos debido a los regiacutemenes de flujo complejos asociados con
alto corte de agua y desviacioacuten relativamente alta En un intento por superar estas
limitaciones y proveer un anaacutelisis de flujo cuantitativo se puso en funcionamiento la
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51
herramienta FloScan el 29 de enero de 2004 utilizando cable de acero para transportar la
herramienta dentro del pozo
Los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica obtenidos con las herramientas FloScan y FloView
indican claramente estructuras de flujo complejas a lo largo del pozo Los resultados de
la imagen de velocidad muestran varias aacutereas de agua recirculante en la parte baja del
pozo Los datos de la herramienta FloView demuestran claramente que el aceite estaacute
fluyendo en una pequentildea aacuterea en la parte superior del pozo Los datos de la herramienta
GHOST indican que no se detectoacute gas a lo largo de la seccioacuten analizada
Figuras 38 39 y 40
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Figura 40
Experimentos efectuados en el circuito de flujo utilizando la sonda FloScan con procesamiento en tiempo real El despliegue muestra la fraccioacuten volumeacutetrica y las velocidades en tiempo real en un flujo de tres fases El aceite y el agua estaacuten fluyendo en una tuberiacutea de 6 pulgadas a 240 m3d y el gas estaacute fluyendo a 352 m3d Los cinco minimolinetes atraviesan la seccioacuten transversal vertical de la tuberiacutea A 92ordm el agua tiene una velocidad mayor que el aceite y el gas y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua es baja (arriba) Las fases del fluido aparecen bien separadas con el gas y el aceite ocupando la mayor parte de la tuberiacutea A 88ordm de desviacioacuten el agua se retarda debido a la atraccioacuten gravitatoria mientras el flujo se mueve en forma ascendente (centro) El aceite y el gas ocupan la mitad superior de la tuberiacutea y se mueven mucho maacutes raacutepido que el agua A 70ordm de desviacioacuten del pozo el flujo es complejo (abajo) El agua que se muestra en azul es una fase dominante con gotitas de aceite (verde) dispersas en todas partes y el gas (rojo) principalmente en la parte superior El agua queda atraacutes movieacutendose mucho maacutes lento que el aceite y el gas Los dos molinetes del fondo leen una velocidad negativa indicando recirculacioacuten de agua
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Esquema metodoloacutegico
Figura 41
Secuencia de tareas de interpretacioacuten del sistema Asesor de Registros de Produccioacuten PLA Utilizando la informacioacuten de la presioacuten de la formacioacuten (izquierda) como punto de partida el programa de computacioacuten define los paraacutemetros zonales del yacimiento en teacuterminos del iacutendice de productividad el corte de agua y la relacioacuten gasaceite (arriba al centro) Estos datos se pasan al paquete de anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL al programa de anaacutelisis del sistema de produccioacuten PIPESIM (derecha) crea un modelo para aparejar las velocidades medidas y las presiones tan cercanamente como sea posible El modelo resultante se utiliza para evaluar varias actividades de modificacioacuten de terminacioacuten en teacuterminos de los resultados de produccioacuten La interfase incluye herramientas interactivas para ingresar datos de varias modificaciones de terminacioacuten y paraacutemetros del yacimiento permitiendo la visualizacioacuten de los efectos en el perfil de produccioacuten Los resultados son entregados en despliegues de registros graacuteficos y datos tabulares
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Figura 42
Respuesta de los minimolinetes individuales y fraccioacuten volumeacutetrica del agua con la herramienta FloView Las respuestas del molinete para ocho pasadas a cinco velocidades diferentes del cable se observan a la izquierda Las curvas soacutelidas representan cinco pasadas descendentes y las curvas punteadas indican tres pasadas ascendentes La respuesta del molinete aumenta desde el molinete 0 en el lado inferior del pozo desviado a 37ordm al molinete 4 en el lado superior del pozo De modo similar los valores de la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrecen desde la sonda 0 a la sonda 5 (derecha) Se despliegan las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica para una de las pasadas con la parte baja a la izquierda y la parte alta a la derecha La imagen de velocidad del molinete muestra una velocidad positiva en la parte superior del pozo desde el fondo del levantamiento La imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica con FloView (bien a la derecha) muestra claramente algo de aceite presente en la parte alta del pozo desde el fondo del levantamiento El aceite maacutes liviano que fluye a lo largo de la parte superior del pozo establece aacutereas de recirculacioacuten local corroboradas por valores bajos y negativos en la imagen de velocidad
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Figura 43
Comparacioacuten de las herramientas de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales (PL) y los perfiles del flujo de la herramienta FloScan Cada carril muestra la parte baja del pozo a la izquierda y la parte alta del pozo a la derecha La imagen de velocidad generada por la herramienta FloScan muestra el rango de color desde el azul al rojo con el rojo indicando la velocidad negativa (Carril 2) El perfil de flujo resultante (Carril 6) de la combinacioacuten de la imagen de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica (Carril 4) obtenida con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 de aceite y el 85 de agua se producen de los disparos ubicados debajo de X400 pies de profundidad El resto del agua y algo de aceite provienen de los disparos localizados a X390 pies de profundidad Los dos disparos superiores estaacuten produciendo aceite seco y maacutes de la mitad de la produccioacuten de aceite del pozo proviene del disparo superior El molinete de diaacutemetro completo estaacute fuertemente influenciado por la recirculacioacuten del agua en la parte baja del pozo Las estaciones del molinete en el tope del intervalo muestran gran evidencia de ello El resultado es que las velocidades del molinete de diaacutemetro completo son insensibles a las pequentildeas entradas de aceite que se mueve a lo largo de la parte alta del pozo De modo similar la densidad del fluido obtenida con el gradiomanoacutemetro (Carril 3) posee una pobre resolucioacuten para detectar los pequentildeos cambios en la fraccioacuten volumeacutetrica del agua que son detectados por la sonda FloView ubicada en la parte alta
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El perfil de flujo derivado de la combinacioacuten de los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica y
velocidad obtenidos con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 del aceite
y el 85 del agua son producidos de los disparos ubicados debajo de los X 400 pies
de profundidad El resto del agua y alguna contribucioacuten de aceite provienen de disparos
ubicados a 390 pies de profundidad Los disparos superiores estaacuten produciendo aceite
limpio con maacutes de la mitad de la produccioacuten del aceite proveniente del disparo menos
profundo
Resultados pronosticados del registro para la operacioacuten de remediacioacuten planificada Un tapoacuten (cuadrado azul en el diagrama esquemaacutetico del pozo) colocado a X400 pies de profundidad elimina la produccioacuten de los tres disparos maacutes profundos El Carril 4 despliega la presioacuten de flujo inicial junto con el pronoacutestico del anaacutelisis NODAL de la presioacuten de flujo luego de colocar el tapoacuten (presioacuten de reparacioacuten) Al no requerirse que el pozo levante artificialmente la produccioacuten de agua de las zonas maacutes profundas se observa una presioacuten de flujo decreciente a traveacutes de las zonas maacutes altas Esteacute incrementado en la caiacuteda de presioacuten en las zonas maacutes altas provee un aumento nueve veces mayor en la produccioacuten de aceite
Figura 44
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57
Los sensores de los registros de produccioacuten convencionales pierden la entrada
significante de aceite de los disparos superiores debido al efecto de recirculacioacuten del
agua en el molinete La baja resolucioacuten del gradiomanoacutemetro para determinar la
densidad del fluido resulta en una pobre determinacioacuten de las contribuciones de aceite
Esto lleva a una interpretacioacuten erroacutenea que atribuye el 90 de la entrada de aceite a los
disparos maacutes profundos
En base a los resultados de la herramienta FloScan se planificoacute una operacioacuten de
reparacioacuten de pozo para optimizar la produccioacuten de aceite El intervalo entre X375 y
X400 pies de profundidad se evaluoacute para una posible colocacioacuten de tapoacuten para aislar la
mayoriacutea de las zonas con alto corte de agua La excelente correspondencia entre los
resultados del registro de produccioacuten con la informacioacuten geoloacutegica respecto de la
ubicacioacuten de la arcilla sellante motivoacute al operador a colocar el tapoacuten a X400 pies de
profundidad
Se utilizoacute un programa de computacioacuten para pronosticar los resultados en la operacioacuten
de remediacioacuten Los resultados pronosticaron una produccioacuten de aceite de 97 m3d [609
BD] y una produccioacuten de agua de 389 m3d [2447 BD] Estos valores estaacuten muy cerca
de los resultados reales de 88 m3d [556 BD] para el aceite y 402 m3d [2532 BD]
para el agua Un incremento de nueve veces maacutes en la produccioacuten de aceite y una
recuperacioacuten de la inversioacuten en menos de una semana demuestran la efectividad de la
herramienta FloScan
En otro campo en el Golfo de Suez la presioacuten del yacimiento declinoacute de una presioacuten
inicial de 179 MPa [2600 lpc] a una presioacuten muy baja cercana a 76 MPa [1100 lpc]
en algunos pozos La columna de 37 m [120 pies] de aceite de alta viscosidad queda
entre la capa de gas y un acuiacutefero bastante activo y existe conificacioacuten de gas-agua Las
lecturas en la prueba muestran que el corte de agua puede abarcar desde 70 hasta
98 Esto significa que la produccioacuten de aceite variacutea entre el 2 y el 30 del flujo
total un factor de 15 en la variacioacuten
El operador corrioacute la herramienta FloScan para obtener una evaluacioacuten precisa del corte
de agua y localizar los puntos de entrada del fluido para el aceite y el agua El costo de
intervencioacuten del pozo es tiacutepicamente cercano a US$ 250000 por lo tanto es vital evitar
una intervencioacuten innecesaria o ineficaz
La terminacioacuten de pozos de gran diaacutemetro los regiacutemenes de flujo multifaacutesico y los
pozos horizontales con perfiles desafiantes representan una complicacioacuten para obtener
una estimacioacuten exacta de queacute es lo que estaacute fluyendo en el pozo Para planificar una
intervencioacuten eficaz el operador bajoacute la herramienta FloScan con tuberiacutea flexible
equipada con cable eleacutectrico junto con la herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten de nueva generacioacuten PS Platform para poder efectuar comparaciones Las
pasadas ascendentes-descendentes se condujeron a tres velocidades distintas del cable
En otra pasada se corrioacute la herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimientos
RSTPro con una sonda FloScan para determinar los contactos aceiteagua y gasaceite
El perfil del pozo muestra un punto bajo en la trayectoria maacutes allaacute del taloacuten del pozo el
pozo sube nuevamente Las zonas perforadas estaacuten en la seccioacuten horizontal del pozo La
imagen de velocidad muestra un aumento en velocidad en el lado bajo del pozo cerca de
los 120 pies de profundidad Mientras que el incremento en velocidad se atribuye en
gran medida al agua la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica muestra claramente algo de
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58
aceite a esta profundidad El molinete convencional de diaacutemetro completo muestra poca
actividad con pequentildeas indicaciones de recirculacioacuten a la misma profundidad y no
detecta la zona de produccioacuten maacutes importante Los datos de la herramienta FloScan
indican que los disparos ubicados a una profundidad vertical verdadera maacutes profunda
(TDV por sus siglas en ingleacutes) producen la mayor cantidad de agua El contacto
aguaaceite determinado por la medicioacuten de la herramienta RSTPro confirmoacute este
resultado En base a estos resultados el programa de reparacioacuten recomendado implicoacute
cerrar las zonas maacutes bajas y volver a disparar cerca de 244 a 305 m [800 a 1000 pies]
menos profundo sobre el taloacuten del pozo a cerca de 70ordm de desviacioacuten La produccioacuten
total de aceite aumentoacute de 48 m3d [300 BD] a 79 m3d [500 BD] El aumento de
produccioacuten pagoacute las intervenciones en otros dos pozos
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo
Siendo que el 70 de la produccioacuten actual de aceite proviene de los campos maduros
los avances tecnoloacutegicos cumplen un rol siempre creciente en prolongar la vida de los
campos y en maximizar el retorno de las inversiones Estos campos tienen la capacidad
de aumentar su produccioacuten en el futuro con una miacutenima inversioacuten Como lo demuestran
estos ejemplos de Medio Oriente la herramienta FloScan identifica correctamente los
puntos de entrada del fluido en regiacutemenes de flujo complejos en pozos desviados y
horizontales Los aumentos en la produccioacuten y los retornos raacutepidos ilustran la
efectividad operacional y en costos de esta tecnologiacutea Es a traveacutes de este tipo de
innovacioacuten que tiende a integrar el disentildeo de herramientas el procesamiento de datos y
los programas de computacioacuten de interpretacioacuten que la industria puede resolver los
retos para incrementar la productividad en los campos maduros
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
59
Figura
45
Un ejemplo de un pozo horizontal del Golfo de Suez Las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica obtenidas con la herramienta FloScan se despliegan para una de las pasadas de la herramienta en la parte superior del pozo a 153 mmin [50 piesmin] El perfil de velocidad muestra poca actividad hasta 120 pies de profundidad donde la velocidad aumenta en la parte baja del pozo y el agua aparece en la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica A pesar de que la mayor parte de la velocidad se atribuye al agua en la parte baja los niveles de la fraccioacuten volumeacutetrica indican que algo de aceite estaacute tambieacuten fluyendo en este punto El molinete de diaacutemetro completo convencional indica un leve flujo ascendente en este intervalo posiblemente atribuido a alguna recirculacioacuten reversa del aceite que estaacute siendo arrastrado abajo del pozo y luego circula de vuelta hacia arriba El perfil de flujo derivado de la herramienta FloScan (arriba) resulta de la combinacioacuten de los perfiles de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica La herramienta convencional de adquisicioacuten de registros de produccioacuten no detecta la entrada de aceite maacutes significante proveniente del disparo ubicado cerca de los Y100 pies de profundidad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
60
6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en el fondo del pozo
Estaacuten a disposicioacuten sistemas de transferencia especiales para colocar equipos en pozos
lejos de superficie y extraer informacioacuten en localizaciones de fondo de pozo Las nuevas
formas de sistemas de operacioacuten de herramientas proveen acceso confiable en pozos
profundos o con trayectorias complejas
Figura 46
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
61
Durante gran parte en la historia de la industria de exploracioacuten-produccioacuten (EampP) los medios para la operacioacuten o transporte de herramientas y equipos hasta una
localizacioacuten en el subsuelo y nuevamente a su lugar de procedencia han suscitado similares
hipoacutetesis taacutecitas Cuando los pozos en su mayor parte eran verticales y no demasiado
profundos las herramientas de adquisicioacuten de registros y otros equipos se
transportaban a la profundidad deseada a traveacutes de cables estaacutendar La mayoriacutea de los
usuarios dejaban los detalles de la operacioacuten de herramientas en manos de las compantildeiacuteas
de servicios
La situacioacuten ha cambiado si bien todaviacutea existe un gran nuacutemero de pozos casi verticales
someros hoy en diacutea muchos pozos son extremadamente profundos tienen grandes aacutengulos
de inclinacioacuten o exhiben ambas caracteriacutesticas al mismo tiempo Las opciones en lo que
respecta a la operacioacuten de herramientas en el pozo se han expandido para satisfacer estos
desafiacuteos crecientes
Durante muchos antildeos se han utilizado las columnas de perforacioacuten para operar las barrenas y equipo de perforacioacuten se empleado cable eleacutectrico para obtener registros de
pozo efectuar disparos e instalar los componentes de terminacioacuten de pozos Hoy en diacutea
se obtienen mediciones durante la perforacioacuten se perfora o se operan equipos en el fondo
del pozo con tuberiacutea flexible datos obtenidos en tiempo real sustentan la operacioacuten de
geonavegacioacuten durante la perforacioacuten los cables de acero son maacutes resistentes y maacutes
largos los tractores de fondo de pozo arrastran equipos a traveacutes de grandes distancias
en secciones de pozos cuyo acceso seriacutea de otro modo difiacutecil o muy oneroso En pozos
profundos con trayectorias complejas los operadores y las compantildeiacuteas de servicios
participan activamente en la seleccioacuten de meacutetodos de operacioacuten de herramientas y en la
planeacioacuten de las tareas subsiguientes
61 Coacutemo llegar al lugar
El transporte de un equipo a lo largo de una distancia de varias millas o kiloacutemetros a traveacutes de un agujero pequentildeo practicado en el terreno hasta alcanzar un punto en particular
es una proeza notable pero que sucede diariamente en la industria de EampP Una vez en la
localizacioacuten de fondo de pozo requerida se espera que el equipo lleve a cabo tareas
complejas que a menudo deben ser vigiladas rutinariamente y controladas en tiempo
real en superficie lejos del pozo La eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas
forma parte de la provisioacuten de estas capacidades
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
62
El objeto operado puede ser una barrena de perforacioacuten una sarta de herramientas de
adquisicioacuten de registros pistolas para perforacioacuten de tuberiacuteas fluidos de fracturamiento o
de otro tipo dispositivos de vigilancia rutinaria y de registros o diversos tipos de equipos de
terminacioacuten de pozos En algunos procesos de operacioacuten de herramientas el instrumento se
embarca en un viaje de ida y vuelta mientras que en otras es transportado en una sola
direccioacuten es decir hacia el interior o bien hacia el exterior de un pozo
El transporte de dispositivos es una de las funciones de un sistema de operacioacuten de
herramientas Por ejemplo el sistema debe ser capaz de soportar el peso de las
herramientas y del equipo que se introduce Y se extraen de un pozo ademaacutes de su
propio peso y la resistencia a la friccioacuten asociada Ademaacutes debe existir un meacutetodo para
determinar como miacutenimo de la localizacioacuten del fondo del pozo Algunos tipos de
sistemas de operacioacuten de herramientas ofrecen la posibilidad de desprenderse de las
herramientas atascadas en situaciones de emergencia o contingencia Como uacuteltimo
ejemplo en un nuacutemero creciente de situaciones se requiere la transmisioacuten de la
informacioacuten a superficie por medio de sistemas de telemetriacutea
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
63
Un cable de acero simple o liacutenea de acero constituye quizaacutes la forma menos complicada de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo Suele usarse liacutenea de acero para
operar equipos en la terminacioacuten de pozos Hasta su liacutemite de carga la liacutenea de acero
puede bajar herramientas en el fondo del pozo a traveacutes de la fuerza de gravedad Un
motor en superficie vuelve a enrollar la liacutenea de acero en un malacate La localizacioacuten
del dispositivo adosado al extremo inferior de la liacutenea de acero se determina al menos
en forma aproximada considerando el tramo de la liacutenea de acero desenrollado en un
pozo ademaacutes de un cierto estiramiento de la liacutenea de acero resultante de su propio peso y
del peso del dispositivo operado
Figura 47
Equipo de operacioacuten de herramientas
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64
Los cables de acero con conductores eleacutectricos agregan mayor funcionalidad Un hilo
eleacutectrico suministra energiacutea a los dispositivos de fondo de pozo y ademaacutes puede transmitir
informacioacuten directamente a superficie Estos cables pueden tener un solo conductor un
conductor coaxial o conductores muacuteltiples El exterior de un cable de este tipo consta de
varios hilos de acero lo que se conoce como armadura del cable Esta armadura transporta
la carga y protege a los conductores eleacutectricos alojados dentro del cable
El cable de acero es raacutepido de montar y econoacutemico de correr No obstante debido a que depende de la fuerza de gravedad para desplegar las herramientas en el fondo del pozo el
cable de acero no se utiliza para operar equipos en pozos de gran inclinacioacuten u horizontales
Habitualmente las herramientas operadas con cable de acero pueden ser transportadas en
pozos con inclinaciones de hasta 65deg aunque en ciertos casos este tipo de cable ha sido
utilizado con eacutexito en pozos con inclinacioacuten de hasta 75deg
Tanto el cable de acero como la liacutenea de acero poseen limitaciones en lo que respecta
a la carga pero los cables ultra resistentes que se describen maacutes adelante tienen un liacutemite
significativamente superior El peso de un dispositivo operado junto con el cable se
conoce antes de ingresar al pozo no obstante la fuerza extra que puede requerirse para
liberar una herramienta atascada o compensar por el efecto de la friccioacuten durante la
recuperacioacuten de la herramienta excede la capacidad de carga nominal del cable En
consecuencia en el cabezal de la herramienta entre el cable y la sarta de herramientas se
coloca un punto deacutebil Este dispositivo de desconexioacuten ante contingencias estaacute disentildeado
Figura 48
Cables de acero simples Un monocable tiene un cable de acero conductor protegido por un aislamiento una envoltura y dos capas de armadura (izquierda) Las capas de la armadura se enroscan en direcciones opuestas de manera que una torsioacuten que abre una capa tensa la otra capa Un cable coaxial es un monocable con un blindaje coaxial entre el aislamiento y la envoltura (centro) Un heptacable tiene siete conductores (derecha) El heptacable tiene hilos de relleno que le confieren una forma maacutes redondeada y un relleno intersticial que impide la formacioacuten de aire y lo hace maacutes riacutegido La envoltura y dos capas en la armadura completan las capas externas En este caso el conductor 1 tiene una envoltura verde para distinguir los conductores cuando se realiza la conexioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
65
para romperse antes de que lo haga el cable La alternativa de un pozo que contiene un
cable roto que se mantiene adosado a la sarta de herramientas dificulta la pesca o
recuperacioacuten de la herramienta
Los tubulares que se usan en campos petroleros tambieacuten se emplean para operar herramientas Los perforadores suelen usan la tuberiacutea para operar las barrenas de
perforacioacuten en un pozo porque es suficientemente resistente como para sustentar las
fuerzas que surgen durante el proceso de perforacioacuten Hoy en diacutea se utiliza incluso la
tuberiacutea de revestimiento para operar las barrenas de perforacioacuten en operaciones de
perforacioacuten con tuberiacutea de revestimiento pero la funcioacuten sigue siendo la misma Los
perforadores obtienen una localizacioacuten aproximada de la profundidad medida mediante el
conteo de los tramos de la columna perforadora medidos y del registro de su longitud en un
libro de registro de tuberiacuteas
A menudo se colocan dispositivos detraacutes de la barrena para obtener mediciones durante la
perforacioacuten La informacioacuten se transmite a superficie mediante pulsos de presioacuten enviados a
traveacutes del lodo de perforacioacuten
Las tuberiacuteas de la columna de perforacioacuten tambieacuten se usan en otras aplicaciones de operacioacuten de herramientas en las que se dispone de equipo de perforacioacuten y suficiente
tuberiacutea como para alcanzar el punto de destino en el fondo del pozo No obstante el
proceso de operacioacuten de herramientas a traveacutes de la tuberiacutea es lento ya que es preciso
empalmar cada tramo de la tuberiacutea cuando se baja en el pozo para proceder a su
desconexioacuten cuando se sale del mismo El costo del tiempo de equipo de perforacioacuten y de las
herramientas en siacute lo convierte en un meacutetodo de operacioacuten costoso Sin embargo puede
resultar exitoso auacuten en condiciones extremasmdashde profundidad desviacioacuten o entorno del
pozo mdashque excede la capacidad de otros sistemas de operacioacuten
El uso de tuberiacutea la flexible (CT por sus siglas en ingleacutes) como dispositivo de operacioacuten de herramientas continuacutea expandieacutendose Se utiliza CT para transportar fluidos hasta una
determinada profundidad medida en un pozo Tambieacuten se emplea CT para operar
equipos de perforacioacuten y de terminacioacuten de pozos Dado que no se basa exclusivamente en la
fuerza de gravedad para introducirla en el pozo la tuberiacutea flexible puede utilizarse en
pozos horizontales y de gran inclinacioacuten Ademaacutes se puede correr un cable de acero dentro
de la tuberiacutea flexible lo que le confiere mayor proteccioacuten al cable de la que se dispone con
el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC si bien la adquisicioacuten
de registros mediante tuberiacutea de perforacioacuten tiene mayor capacidad de carga que la
adquisicioacuten de registros con tuberiacutea flexible
La tuberiacutea flexible tiene la capacidad de impulsar sartas de herramientas largas maacutes allaacute de obstrucciones y patas de perro en las que el cable de acero convencional queda
colgado Si la tuberiacutea flexible se utiliza ocasionalmente en la adquisicioacuten de registros en
agujero descubierto la mayor parte de su aplicacioacuten se centra en la adquisicioacuten de
registros en pozo entubado En situacioacuten de agujero descubierto normalmente se
garantiza una operacioacuten con TLC
Las aleaciones utilizadas para fabricar la tuberiacutea flexible tienen cierto estiramiento que alcanza varios pies cada 10000 pies cuando se encuentra cargada aunque estos valores
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pueden cambiar dependiendo de la temperatura presioacuten y desviacioacuten del pozo Un
medidor de longitud de tuberiacuteas universal (UTLM por sus siglas en ingleacutes) mide la seccioacuten
de tuberiacutea flexible que sale del malacate ubicado en la superficie y la ovalidad del tubo Si la
imprecisioacuten debida al estiramiento de la tuberiacutea es insignificante el UTLM puede usarse
para medicioacuten de la profundidad Se recomienda el registro de correlacioacuten de la
profundidad DepthLOG CT cuando se requiere mayor precisioacuten tal es el caso de operacioacuten
de disparos o colocacioacuten de tapones de cemento El dispositivo DepthLOG determina la
localizacioacuten de los collares de la tuberiacutea de revestimiento al pasar por los mismos
proveyendo mediciones de la profundidad maacutes precisas que el UTLM de superficie
La operacioacuten de herramientas con CT exhibe un alto iacutendice de eacutexito y no requiere equipo de perforacioacuten o terminacioacuten de pozos pero siacute demanda la movilizacioacuten de la unidad
CT y de suficiente personal Sin embargo el sistema de control de pozos de superficie
permite que las operaciones sean ejecutadas bajo presioacuten es decir en condiciones de
pozo activo
La operacioacuten de herramientas con CT tiene un alcance limitado A medida que se
desenrolla el tubo pasa a traveacutes de un cuello de cisne y de un cabezal inyector accionado
a cadena que hace que la tuberiacutea exceda su liacutemite elaacutestico Esta operacioacuten ayuda a
eliminar la curvatura residual que la sarta desarrolloacute mientras se encontraba en el malacate
CT No obstante la tuberiacutea retiene una pequentildea cantidad de curvatura Esta curvatura
sumada a las curvas y desviacioacuten del pozo pone la sarta de tuberiacutea flexible en contacto
con la pared del pozo en muchos puntos Los contactos generan resistencia a la friccioacuten y
a medida que se introduce maacutes tuberiacutea del pozo la sarta se flexiona contra la pared del
pozo formando un largo rizo helicoidal La fuerza necesaria para impulsar la tuberiacutea
flexible dentro del pozo se incrementa a medida que maacutes sarta entra en contacto con la
pared del pozo Finalmente la resistencia a la friccioacuten aumenta al punto tal que no
puede seguir introducieacutendose maacutes tuberiacutea flexible dentro del pozo Esta situacioacuten se
conoce como atascamiento helicoidal
En pozos horizontales y de gran inclinacioacuten en los que el cable de acero no resulta adecuado y la tuberiacutea flexible experimenta situaciones de atascamiento helicoidal funciona
bien una forma relativamente nueva de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo el
sistema de tractor Un sistema de tractor puede ser armado raacutepidamente por una brigada
de campo estaacutendar El tractor se disentildea para ser usado en pozos entubados si bien se ha
empleado ocasionalmente en agujeros descubiertos Los tractores se operan habitualmente
con cable de acero pero ciertos tractores pueden operar con tuberiacutea flexible Este sistema es
analizado en mayor detalle maacutes adelante
La trayectoria y las condiciones del pozo asiacute como las restricciones conocidas deben ser
evaluadas y analizadas con anticipacioacuten para garantizar la operacioacuten de un tractor El hecho
de basar la eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas en reglas generalizadas puede
dar lugar a problemas El programa planificador de herramientas de Schlumberger guiacutea la seleccioacuten de la forma de operacioacuten y del punto deacutebil a utilizar Los datos de entrada del
programa de computacioacuten incluyen informacioacuten sobre la trayectoria del pozo y su
terminacioacuten ademaacutes sobre la sarta de herramientas
La salida del programa proporciona paraacutemetros criacuteticos para la planeacioacuten de la forma de
operacioacuten de las herramientas Las graacuteficas de salida son presentadas generalmente en base a
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67
la profundidad medida de la sarta de herramientas a medida que se desplaza hacia la
superficie y hacia el fondo del pozo Estos paraacutemetros incluyen la severidad de la pata de
perro la maacutexima tensioacuten posible sobre el cabezal de la herramienta sin exceder la
capacidad nominal del cable en la superficie la tensioacuten de superficie necesaria para
romper el punto deacutebil y la fuerza del tractor requerida para desplazar la sarta de
herramientas de adquisicioacuten de registros hacia el fondo del pozo El programa calcula
ademaacutes la tensioacuten a lo largo del cable para cualquier profundidad de la sarta de
herramientas En los ejemplos presentados a continuacioacuten se incluyen casos que
demuestran el empleo de esta aplicacioacuten en situaciones de campo
El sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es un meacutetodo
operado con tuberiacutea en el que se utilizan equipos especiales para conectar las
herramientas de adquisicioacuten de registros a la columna de perforacioacuten Este sistema se
utiliza para registrar pozos con condiciones de pozo dificultosas tales como grandes
aacutengulos de desviacioacuten patas de perro muacuteltiples o formacioacuten de cavernas Tambieacuten es
utilizado con sartas de herramientas cuyo peso se aproxima al liacutemite del punto deacutebil de
un cabezal de adquisicioacuten de registros Las herramientas de adquisicioacuten de registros de
la sarta pueden ser protegidas del peso de la columna de perforacioacuten mediante la
vigilancia continua de la compresioacuten de la herramienta Un cabezal de anclaje TLC
(DWCH por sus siglas en ingleacutes) fija la sarta de herramientas a la columna de
perforacioacuten Se bajan en el pozo algunos tiros de la sarta hasta alcanzar la cima del
intervalo de registro que se encuentra habitualmente ubicada justo encima de la zapata
inferior de la tuberiacutea de revestimiento El cable de adquisicioacuten de registros se enrosca a
traveacutes de un adaptador de entrada lateral de cable (CSES por sus siglas en ingleacutes) El
CSES permite que el cable cruce desde el interior de la columna de perforacioacuten por
debajo del CSES hasta el exterior de la misma por encima del CSES A continuacioacuten
se adosa al cable un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten TLC (PWCH) que se bombea
hacia el fondo del pozo a traveacutes de la sarta de perforacioacuten Una vez que el PWCH queda
asegurado en el DWCH se establece una conexioacuten eleacutectrica entre la unidad de
adquisicioacuten de registros y la sarta de herramientas y se suministra energiacutea a eacutesta uacuteltima
Luego el sistema puede adquirir registros en direccioacuten al fondo del pozo mediante el
agregado de tuberiacuteas a la columna de perforacioacuten
El CSES no se utiliza habitualmente en pozos sin entubar porque esto incrementa la
posibilidad de dantildear el cable de acero en la parte externa de la tuberiacutea que se encuentra
por encima del mismo Este hecho normalmente limita la adquisicioacuten de registros con el
sistema TLC en agujeros descubiertos a una distancia equivalente a la longitud del
pozo entubado Existe un sistema TLC mejorado para ser utilizado en ambientes de alta
presioacuten y alta temperatura Este sistema puede operar a 260degC [500degF] y 25000 lpc
[172 MPa] y tiene estabilidad quiacutemica eleacutectrica y mecaacutenica mejorada a altas
temperaturas Ademaacutes mediante la inclusioacuten de dos vaacutelvulas de seguridad en el sistema
para aislar la tuberiacutea del espacio anular se provee control adicional del pozo Estas
vaacutelvulas pueden manejar una presioacuten diferencial de hasta 20000 lpc [138 Pa] En
situaciones en la situacioacuten en la que la adquisicioacuten de registros con cable suele ser
exitosa pero implica riesgos el sistema de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten
de pesca LWF ofrece una alternativa con respecto a una operacioacuten TLC En condiciones
de adquisicioacuten de registros difiacuteciles el servicio LWF y se intenta realizar una operacioacuten
de adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar Si resulta exitosa el operador se ahorra
tiempo y la erogacioacuten que implica una corrida TLC Si alguna herramienta se atasca en
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el pozo el servicio LWF ofrece una forma de recuperarla y seguir adquiriendo registros
como si se tratara de una operacioacuten con el sistema TLC
Una operacioacuten LWF es un procedimiento de pesca de tipo corte y roscado Una
herramienta especial sujeta y corta el cable de acero en superficie El extremo cortado
del cable se enrosca a traveacutes de un primer tramo de la columna de perforacioacuten Con la
tuberiacutea suspendida en el pozo el cable de acero se enrosca a traveacutes de otro tramo de
columna de perforacioacuten que se atornilla al tramo suspendido en el pozo Este proceso se
reitera La necesidad de enroscar el cable la convierte en un a operacioacuten mas lenta que
la ejecutada con el sistema TLC hasta que la tuberiacutea alcanza el punto de instalacioacuten de
un CSES Justo debajo del CSES se instala una herramienta corta cable (CCTS por sus
siglas en ingleacutes) Pasando este punto el proceso se ejecuta la misma velocidad que en
una operacioacuten con el sistema TLC y posee las mismas restricciones de profundidad con
mantener el CSES dentro de la tuberiacutea de revestimiento
Procesos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea Una operacioacuten con el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es similar a una operacioacuten de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten de pesca pero ambas difieren por cuanto utilizan equipos diferentes En los dos casos se trata de meacutetodos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea En el sistema TLC la tuberiacutea y la sarta de herramientas se enroscan entre siacute con un cabezal de anclaje (DWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a la sarta (extremo inferior derecho) Se baja la tuberiacutea hasta que la sarta de herramientas alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento Luego se enrosca el cable a traveacutes de un adaptador de entrada lateral de la tuberiacutea de revestimiento (CSES por sus siglas en ingleacutes) (parte central a la derecha) A continuacioacuten se bombea un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten (PWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a un cable de acero para establecer la conexioacuten eleacutectrica con la sarta de herramientas a traveacutes del DWCH (extremo inferior derecho) Durante la adquisicioacuten de registros se baja maacutes tuberiacutea En una operacioacuten LWF la herramienta se atasca en el pozo al comienzo de la operacioacuten El cable es cortado en la superficie y se enrosca a traveacutes de la tuberiacutea que se baja en el pozo Cuando la columna alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento se agrega una herramienta corta-cables (CCTS por sus siglas en ingleacutes) y un CSES (parte central a la izquierda) Luego se baja maacutes tuberiacutea hasta llegar a la herramienta Una cuntildea en espiral situada en la parte inferior de la tuberiacutea sujeta la herramienta y se ejerce tensioacuten sobre el cable de acero para asegurar la conexioacuten (extremo inferior izquierdo) Se vuelve a conectar el cable a la unidad de adquisicioacuten de registros utilizando un torpedo LWF de dos extremos (extremo superior izquierdo) y la operacioacuten de adquisicioacuten de registros continuacutea Al final de la operacioacuten LWF se requiere la unidad CCTS para cortar el cable y recuperar la sarta de herramientas sostenida por la cuntildea en espiral
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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62 de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo
Los cables constituyen una forma importante y confiable de introducir y extraer
herramientas y equipos en el pozo El registro de los pozos muy profundos que se
perforan comuacutenmente en el Golfo de Meacutexico en el aacuterea marina de EUA y en otros
lugares requiere cables de acero especiales de maacutes de 7300 m [24 000 pies] de
extensioacuten Se han desarrollado nuevos sistemas que manejan hasta 12200 m [40000
pies] de cable de acero
Figura 49
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Schlumberger introdujo el cable 7-48Z US ultra resistente en el antildeo 2001 A nivel
mundial se han concretado maacutes de 200 descensos con cables 7 - 4 8 Z US En
diciembre de 2003 se alcanzoacute una profundidad reacutecord para la adquisicioacuten de registros
con cable en el pozo Tonga 1 de ChevronTexaco situado en el Golfo de Meacutexico unos
240 km [150 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens El cable 7-48Z US ultra resistente
permitioacute operar una herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes Microeleacutectricas en Lodos
Base Aceite OBMI y una plataforma de adquisicioacuten de registros en pozos de alta
presioacuten y alta temperatura Xtreme hasta una profundidad de 9700 m [31824 pies]
transmitiendo los datos a la superficie en tiempo real
Estas profundidades reacutecord requieren cables ultra resistentes La resistencia de carga de
un cable es proporcionada por la armadura de acero que rodea al conductor o a los
conductores La armadura estaacute compuesta por dos capas de hilos metaacutelicos enrollados
en forma helicoidal uno en sentido horario y el otro en sentido antihorario Los cables
ultra resistentes tales como el 7-48Z US tienen una armadura fabricada mediante un
proceso de moldeado en friacuteo para que los cables tengan una relacioacuten resistenciapeso
superior a la de otros cables La capacidad de estos cables se fija en 18000 lbf [80 kN]
El siguiente tipo de cable maacutes resistente puede soportar 15500 lbf [69 KN]
Figura 51
Equipo de superficie para el sistema de cable ultra resistente Para lograr todos los beneficios de los cables ultra resistentes se necesitan equipos adicionales en la superficie Las poleas estaacuten hechas de materiales compuestos especialmente desarrollados y la polea inferior tiene un anclaje de alta resistencia El malacate de doble tambor con cable (WDDC por sus siglas en ingleacutes) provee alivio de la tensioacuten entre el cable que sale del pozo y la unidad de adquisicioacuten de registros La distancia recomendada entre el malacate y la unidad de adquisicioacuten de registros es de 15 m [50 pies] sin un arreglo especial y de 3 m [10 pies] con el arreglo La desviacioacuten angular entre el malacate y la polea inferior se limita a 2deg
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Los cables convencionales soportan cargas menores Las compantildeiacuteas de servicio utilizan
los cables ultra resistentes que ofrecen diversos fabricantes para registrar pozos
verticales profundos no obstante para obtener todos los beneficios de esta capacidad de
carga adicional se necesitan poleas mas resistentes un malacate especial y un punto
deacutebil mejorado
El cable de acero convencional que soporta cargas pequentildeas tiacutepicamente sale de la
unidad de adquisicioacuten de registros pasa a traveacutes de dos poleas y se introduce en el
pozo Para soportar cargas mayores de hasta 24000 lbf [107 kN] de tensioacuten de liacutenea se
utilizan poleas para servicio pesado hechas de materiales compuestos especialmente
desarrollados La polea inferior debe estar soportada por anclajes resistentes especiales
El equipo de perforacioacuten y las poleas para servicio pesado pueden soportar una tensioacuten
del cable de 18000 lbf pero el malacate de la unidad de adquisicioacuten de registros soacutelo
puede aplicar una fuerza sostenida de hasta 8500 lbf [378 kN] durante la operacioacuten de
enrollado y soacutelo puede ejercer traccioacuten hasta el liacutemite maacuteximo del motor de la unidad
que habitualmente es de unas 12000 lbf [534kN]
Para reducir o disminuir la tensioacuten del cable entre el equipo de perforacioacuten y la unidad
de adquisicioacuten de registros se puede colocar entre ambos un malacate de doble tambor
(WDDC por sus siglas en ingleacutes) La operacioacuten de un malacate se basa en el contacto
por friccioacuten entre sus tambores y un cable para reducir la tensioacuten en el cable Cuanto
Figura 50
Fuerza en el cabezal de la herramienta para varios cables El cable ultra resistente 7-48Z US (azul) tiene una traccioacuten maacutexima de 18000 lbf [80 kN] en la superficie maacutes que los cables convencionales (XS) y extra resistentes (XXS) La magnitud de la traccioacuten disponible decrece con la profundidad La pendiente de cada liacutenea queda determinada por el peso del cable en el lodo
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72
mayor es la superficie de contacto mayor es la reduccioacuten de la tensioacuten El cable que
pasa por el malacate WDDC de Schlumberger se enrolla varias veces en dos grandes
tambores generando un alivio de tensioacuten de 20000 lbf [89 kN] o un valor superior a
velocidades de adquisicioacuten de registros de hasta 6100 mh [20000 piesh] Este sistema
de malacate ha sido utilizado fundamentalmente en el Golfo de Meacutexico En el distrito de
Larose Luisiana EUA se utilizoacute el sistema WDDC para maacutes de 400 descensos de
cables 7-48Z XXS extra resistentes y cables 7-48Z US ultra resistentes entre mayo de
2002 y agosto de 2004
Figura 52
Deformacioacuten del cable Un cable tiacutepico de siete conductores (extremo superior) se contrae cuando es sometido a esfuerzo (centro) La capa externa de la armadura se afloja levemente y la capa in- terna se tensa Los conductores y el relleno se comprimen Si un cable se enrolla en un tambor en condiciones de gran tensioacuten tambieacuten se puede deformar quizaacutes lo suficiente para fallar con el tiempo (extremo inferior) La deformacioacuten se muestra ampliada en esta graacutefica
Utilizacioacuten del malacate en el Golfo de Meacutexico El malacate de doble tambor (WDDC) ha sido utilizado en maacutes de 500 descensos (rojo) en el Golfo de Meacutexico Maacutes de la mitad de los trabajos superaron la profundidad medida de 6220 m [20400 pies]
Figura 53
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
73
Ademaacutes reducir la tensioacuten del cable antes de volver a enrollarlo prolonga la vida uacutetil
del mismo Si un cable se enrolla en un tambor bajo gran tensioacuten se deforma El exceso de
deformacioacuten puede producir roturas dentro del cable con la posibilidad de provocar
cortocircuitos o contactos entre los conductores o con la armadura del cable Por lo
tanto es importante aliviar el exceso de tensioacuten antes de enrollar un cable ultra resistente
en un tambor
Schlumberger examina regularmente todos los cables Los cables de alta resistencia se desenrollan se limpian y se reajustan en lo que respecta a esfuerzo de torsioacuten
transcurrida una semana o un mes de ejecutada una operacioacuten dependiendo del cable y
del lodo empleados Luego los cables son examinados para controlar el posible aflojamiento
de la armadura y verificar la ductilidad y el desgaste La aprobacioacuten de la utilizacioacuten del
cable en aplicaciones posteriores estaacute sujeta al cumplimiento de pautas estrictas
Los cables ultrarsistentes son sometidos a este procedimiento de calificacioacuten aun con
mayor frecuencia ndashdentro de la semana ultima semana de cada operacioacuten Es importante
observar qu una operacioacuten implica multiples viajes dentro del pozo En la medida que el
cable no haya excedido su capacidad nominal de 18000 lbf puede ser utilizado para
carreras repetidas dentro de la misma operacioacuten
Mantenimiento del cable Los cables ultra resistentes utilizan un malacate para aliviar la tensioacuten del cable antes de enrollarlo en un tambor Para garantizar el alivio del esfuerzo de torsioacuten del cable despueacutes de cada operacioacuten se restituye el esfuerzo de torsioacuten y se vuelven a enrollar los cables de Schlumberger El cable pasa por un torsor y una unidad de malacate Este torsor se hace girar constantemente para eliminar la torsioacuten propia del cable sometido a esfuerzo Este procedimiento de torsioacuten restituye el bobinado de la armadura El cable tambieacuten pasa por dos unidades de limpieza de cables para eliminar los materiales extrantildeos y si es necesario agregar aceite a la armadura del cable
Figura 54
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Ademas de la deformacion del cable cuando se vuelve a enrollar bajo gran tension el
estiramiento del cable tiende a tensar una de las capas de la armadura helicoidal y a
aflojar la otra El sistema de aseguramiento de la calidad de Schlumberger incluye la
torsioacuten del cable ultra resistente durante el procedimiento de desenrrollado para
reestablecer el embobinado de la armadura
Una segunda caracteriacutestica necesaria para trabajar con cables con grandes tensiones
consiste en disponer de un punto deacutebil especial Si una herramienta se atasca en el pozo
resulta sumamente conveniente poder separar el cable lo maacutes cerca posible de la
herramienta atascada La alternativa de tener un cable roto caoacuteticamente retorcido en el
pozo dificulta auacuten maacutes la ejecucioacuten de una operacioacuten de pesca destinada a recuperar la
herramienta atascada Para evitar esta situacioacuten se implementa un punto deacutebil como
parte del cabezal de la herramienta que se emplaza entre la sarta de herramientas y el
cable El punto deacutebil se rompe cuando es sometido a un esfuerzo de traccioacuten que supera
su capacidad nominal desprendiendo asiacute el cable de la herramienta y permitiendo la
extraccioacuten de todo el cable del pozo
El programa planificador de herramientas o planificador de la operacioacuten de herramientas predice las cargas a ser ejercidas sobre un cable de acero En un pozo profundo la tensioacuten
de fondo de pozo requerida para superar un punto deacutebil mecaacutenico puede exceder el
esfuerzo maacuteximo aplicado en la superficie Si esto sucediera el punto deacutebil no puede
Figura 55
Operacioacuten del punto deacutebil controlada eleacutectricamente Un dispositivo de liberacioacuten controlado eleacutectricamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) es activado por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Una vez armada una varilla de accionamiento sostiene un reteacuten en su lugar impidiendo que la unidad se desplace La varilla de accionamiento es mantenida contra un resorte por una bobina de cuatro piezas que a su vez son sostenidas por una placa de berilio-niacutequel (Be-Ni) La soldadura en la unioacuten externa de la placa delgada la sostiene en su lugar alrededor de la bobina Cuando una sentildeal de activacioacuten eleacutectrica es enviada al dispositivo ECRD el elemento calefactor derrite la soldadura liberando la placa de berilio-niacutequel y permitiendo que las cuatro piezas de la bobina se separen El accionador a resorte puede desplazarse en sentido descendente liberando el reteacuten Un leve impulso separa el reteacuten del alojamiento del dispositivo ECRD liberando el cable de la herramienta
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
75
romperse al quedar atascada una herramienta y por el contrario la sobre traccioacuten causa la
ruptura del cable
Este problema condujo a Schlumberger a desarrollar un dispositivo de desconexioacuten
controlado electroacutenicamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) para reemplazar el punto
deacutebil mecaacutenico en el cabezal de la herramienta Con este dispositivo la tensioacuten en el
cabezal de la herramienta puede alcanzar 8000 lbf [356 KN] que es el limite de carga del
dispositivo ECRD Hasta su activacioacuten un punto deacutebil del dispositivo ECRD tolera grandes
esfuerzos de traccioacuten por la tensioacuten del cable y grandes impactos
Si un operador necesita liberar el cable de la sarta de herramientas dispositivo es activado
por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Luego el dispositivo ECRD se desconecta raacutepidamente
separando el cable del cabezal de la herramienta Los puntos deacutebiles del dispositivo ECRD
estaacuten regulados para operar a una temperatura de hasta 204deg C [400degF] y una presioacuten de
20000 lpc [138 MPa] Ademaacutes existe una versioacuten capaz de operar a 260degC [500degF] y
30000 lpc [207 MPa]
63 Desafiando las profundidades
Unocal decidioacute reingresar en un pozo de aguas profundas situado en el Golfo de Meacutexico
EUA para perforar hasta una mayor profundidad Los pozos vecinos habiacutean hallado
hidrocarburos en estratos maacutes profundos El pozo original no estaba disentildeado para
continuar con la perforacioacuten de manera que el diaacutemetro del agujero de la nueva seccioacuten se
limitoacute a 61frasl8 pulgadas La profundidad medida hasta la base de la seccioacuten planificada
era de aproximadamente 8870 m [29100 pies]
Unocal trabajoacute con Schlumberger para determinar la mejor manera de evaluar la nueva seccioacuten de agujero descubierto Para ello debieron afrontar diversos desafiacuteos
incluyendo la profundidad extrema del pozo y el diaacutemetro severamente restringido del
agujero ademaacutes de la adecuacioacuten al tamantildeo y el peso de las sartas de adquisicioacuten de
registros que la compantildeiacutea queriacutea correr Las tarifas diarias de la embarcacioacuten para
perforacioacuten eran muy elevadas de manera que la eficiencia resultaba un paraacutemetro
importante
El pozo era esencialmente vertical pero la nueva seccioacuten de agujero descubierto incluiacutea
unos 300 m [1000 pies] en los que la desviacioacuten aumentaba hasta aproximadamente 15deg
y la severidad de las patas de perro en ese tramo llegaba a 4deg30 m [4deg100 pies]
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Para la planeacioacuten de este trabajo Schlumberger utilizoacute el programa planificador de herramientas que indicoacute que un sistema de cable ultra resistente permite bajar las
herramientas hasta la profundidad requerida en este agujero de pequentildeo diaacutemetro Los
datos provenientes de carreras de adquisicioacuten de registros previas ejecutadas en el
mismo pozo verificaron las predicciones del planificador de herramientas En cada una de
las tres carreras se modeloacute el cable y la sarta de herramientas efectivamente utilizados Los
datos correspondientes a la tensioacuten del cable provenientes de estas carreras de adquisicioacuten de
registros previas coincidiacutean con las predicciones del programa de computacioacuten Los
resultados obtenidos dieron confianza a Unocal en cuanto a la precisioacuten de la salida del
programa que cubriacutea la nueva seccioacuten en agujero descubierto
Unocal y Schlumberger trabajaron a fin de disentildear las carreras de adquisicioacuten de
registros para el nuevo tramo del pozo Se utilizoacute un dispositivo WDDC con poleas y
anclajes para servicio pesado en la superficie y la sarta incluyoacute un punto deacutebil ECRD
Ambos elementos permiten el aprovechamiento maacuteximo de las 18000 lbf de capacidad
nominal del cable
Figura 56
Pata de perro en un pozo de Unocal La maacutexima severidad de la pata de perro que se experimentariacutea en la extensioacuten del pozo de Unocal fue de 4deg30 m [4deg100 pies] Esta pata de perro se produce en una seccioacuten de agujero descubierto con una desviacioacuten que alcanza aproximadamente 15deg
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En once de los doce descensos con fines de adquisicioacuten de registros se utilizoacute el mismo
cable 7-48Z US No se requirioacute tiempo inactivo entre las carreras para intercambiar o
reacondicionar el cable La secuencia de adquisicioacuten de registros incluyoacute diversos
desafiacuteos La sarta de herramientas maacutes larga teniacutea una extensioacuten de 448 m [147 pies]
La sarta maacutes pesada teniacutea un peso de aproximadamente 1800 kg [4000 lbm] en el aire
En siete de estos descensos se utilizoacute el Probador Modular Dinaacutemico de Formacioacuten
MDT que es una sarta de herramientas pesada La herramienta de mayor diaacutemetro
utilizada en el agujero de 61frasl8 pulgadas teniacutea 51frasl2 pulgadas con lo que quedoacute una
Figura 57
Comparacioacuten de la tensioacuten real con la tensioacuten predicha Las mediciones de tensioacuten efectuadas durante tres carreras de adquisicioacuten de registros (puntos de medicioacuten) en el pozo original se correlacionan favorablemente con las predicciones del programa planificador de herramientas (liacuteneas) La primera carrera de adquisicioacuten de registros cubrioacute unos 4600 m [15000 pies] del pozo entubado (extremo superior) La segunda y tercera carreras se ejecutaron a lo largo de distancias maacutes cortas una dentro de la tuberiacutea de revestimiento (centro) y la otra debajo de la tuberiacutea de revestimiento (extremo inferior) El programa predice la tensioacuten tanto para el desplazamiento hacia el fondo del pozo (azul) como para la extraccioacuten fuera del pozo (rojo) El escaloacuten que se observa en la tensioacuten se debe a una velocidad de adquisicioacuten de registros maacutes lenta cuando la sarta de herramientas se encuentra fuera de la tuberiacutea de revestimiento Las tensiones difieren entre los tres casos debido a las diferentes sartas de herramientas utilizadas en las tres carreras de adquisicioacuten de registros
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separacioacuten alrededor de la herramienta de tan soacutelo 08 cm [03 pulgadas] La tensioacuten del
cable en la superficie alcanzoacute entre 17000 y 18000 lbf [76 y 80 kN] en maacutes de 20
oportunidades durante las 11 carreras de adquisicioacuten de registros Hubiera sido
imposible lograr tensiones por traccioacuten tan grandes sin el sistema de cable ultra
resistente completo incluyendo el WDDC y las poleas especiales emplazadas en la
superficie
La tercera carrera de adquisicioacuten de registros resultoacute problemaacutetica En su primera
carrera la herramienta MDT permanecioacute 75 horas en la estacioacuten para la ejecucioacuten de
una prueba de interferencia finalizada la cual la herramienta quedoacute atascada en el
agujero La brigada tensionoacute el cable hasta su maacuteximo nivel nominal de 18000 lbf pero
no logroacute recuperar la herramienta Pudieron ocurrir dos cosas el cable estaba atascado
en una hendidura (canaleta) o la presioacuten del pozo excediacutea la presioacuten de formacioacuten y se
habiacutea formado un revoque de filtracioacuten (enjarre) alrededor del cable al forzar el lodo de
perforacioacuten dentro de la formacioacuten situacioacuten que se conoce como atascamiento
diferencial
Unocal activoacute el punto deacutebil ECRD para soltar el cable de la herramienta Luego aplicoacute
una tensioacuten en superficie de 18500 lbf [823 kN] que logroacute liberar el cable Antes de
proceder a la pesca de la herramienta Unocal ejecutoacute una operacioacuten de adquisicioacuten de
registros siacutesmicos verticales (VSP por sus siglas en ingleacutes) utilizando el mismo cable
ultra resistente
Al cabo de unos diacuteas un viaje LWF permitioacute recuperar la herramienta MDT Cuando la
herramienta fue reconectada a una fuente de energiacutea emplazada en el fondo del pozo
luego de pasar maacutes de tres diacuteas en el pozo de alta presioacuten se activoacute y comenzoacute a enviar
sentildeales a superficie
Las herramientas de adquisicioacuten de registros operadas mediante la utilizacioacuten de un
cable ultra resistente con la unidad WDDC en superficie proporcionaron a Unocal
informacioacuten del yacimiento que de lo contrario hubiera sido difiacutecil sino imposible de
obtener Otros cables u otros sistemas de superficie menos robustos habriacutean requerido
sartas de herramientas maacutes cortas y maacutes livianas para mantenerse dentro de liacutemites
operativos seguros Esto llevoacute a Unocal a optar por un programa de evaluacioacuten de
formaciones abreviado o habriacutea prolongado la operacioacuten de adquisicioacuten de registros La
prolongacioacuten de la operacioacuten de adquisicioacuten de registros constituyoacute una propuesta
costosa cuya implementacioacuten implicoacute el empleo de una embarcacioacuten para perforacioacuten
de la clase del Discoverer
Desde el inicio de su programa de perforacioacuten en aguas profundas Unocal ha sido
usuario activo de los cables maacutes modernos La compantildeiacutea conserva permanentemente
dos de los cables maacutes resistentes junto con una unidad WDDC a bordo de su
embarcacioacuten para perforacioacuten
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores
Mientras el cable de acero constituye uno de los meacutetodos maacutes antiguos de operacioacuten de
herramientas los tractores de fondo de pozo representan uno de los maacutes modernos
Un tractor arrastra la sarta de operacioacuten hacia el fondo del pozo eacutesa es su diferencia
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
79
fundamental con respecto a otros medios de operacioacuten de herramientas Un tractor
puede ser emplazado de manera tal de empujar o arrastrar la sarta de herramientas pero
la sarta de herramientas es corta comparada con el cable que conecta el tractor y la sarta
con la superficie El hecho de colocar la fuerza motriz cerca del frente de la sarta de
operacioacuten le permite mover las herramientas y dispositivos a lo largo de secciones
horizontales de alcance extendido Incluso en aquellos puntos en los que la desviacioacuten
del pozo supera los 90deg el tractor mueve la sarta de herramientas en sentido ascendente
La friccioacuten es enemiga de la operacioacuten de herramientas ya que debe vencer una fuerza
adicional cuando los objetos operados rozan la pared del pozo No obstante un tractor
aprovecha la friccioacuten en su propio beneficio ejerciendo contra la pared del pozo una
fuerza suficiente como para que la friccioacuten impida que el mismo se deslice nuevamente
a lo largo de la pared a medida que desplaza la carga hacia adelante
El sistema de accionamiento tiene que proveer suficiente fuerza de traccioacuten como para
superar el arrastre de la carga incluyendo la sarta de herramientas operada y el cable de
adquisicioacuten de registros u otros dispositivos necesarios para la operacioacuten de las
herramientas Ademaacutes la fuerza de friccioacuten generada por la presioacuten contra la pared del
pozo debe superar a esta fuerza de traccioacuten En consecuencia la resistencia a la friccioacuten
que puede lograrse es un liacutemite que se impone sobre la fuerza que puede aplicar
efectivamente un tractor
Actualmente se dispone de dos mecanismos de accionamiento de tractores baacutesicos para
obtener esta resistencia accionamiento continuo o sujecioacuten alternativa Los disentildeos de
accionamiento continuo constan de ruedas comunes ruedas helicoidales cadenas o
bandas de rodamiento que hacen contacto con la pared del pozo Es necesario un
sistema de suspensioacuten para mantener el mecanismo de accionamiento en contacto con el
pozo cuando el tractor encuentra cambios de diaacutemetro pequentildeos Los cambios de
diaacutemetro grandes resultan difiacuteciles de sortear para los tractores de accionamiento
continuo particularmente cuando el diaacutemetro se reduce el mecanismo de
accionamiento debe ejecutar dos acciones un impulso hacia afuera para lograr la
sujecioacuten contra la pared del pozo y un esfuerzo de traccioacuten hacia adentro para dar
cabida al diaacutemetro que se ha reducido
Un tractor con sujecioacuten alternativa requiere como miacutenimo dos unidades de
accionamiento que alternen entre el accionamiento y la restauracioacuten del mecanismo La
unidad de accionamiento presiona su mordaza de sujecioacuten contra la pared fijaacutendose en
su lugar Luego desplaza la sarta de herramientas hacia adelante con respecto a la
mordaza de sujecioacuten fijada Mientras tanto la unidad de restauracioacuten se suelta de la
pared y se auto-desplaza hacia adelante con respecto a la sarta de herramientas Al final
de la carrera estas dos unidades intercambian sus funciones
Si bien pueden desarrollarse tractores con sujecioacuten alternativa que utilicen soacutelo un
motor el movimiento de la sarta de herramientas es discontinuo lo que crea una gran
carga inercial cuando la sarta se pone en movimiento y se detiene La utilizacioacuten de
motores independientes provee un movimiento traslapado al final de cada carrera de
modo que la sarta de herramientas se sigue moviendo a una velocidad constante
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
80
A diferencia de los modelos de accionamiento continuo el disentildeo con sujecioacuten
alternativa no requiere de un sistema de suspensioacuten para moverse a traveacutes de los
pequentildeos cambios de diaacutemetro del pozo porque la mordaza de sujecioacuten fijada estaacute
estaacutetica Tanto en el disentildeo continuo como en el alternativo el mecanismo se repliega
dentro del cuerpo del tractor para su transporte antes y despueacutes de usarse Ambos
disentildeos deben retraerse los brazos en caso de interrupcioacuten del suministro de energiacutea
para evitar atascamiento en el pozo
El desplazamiento del tractor y su carga requiere energiacutea la cual se suministra por cable
desde superficie Dado que los cables conductores transmiten una cantidad limitada de
energiacutea el consumo de energiacutea del tractor de fondo tambieacuten es limitado La energiacutea es
el producto de la velocidad de movimiento por la carga que desplaza el tractor Esto
significa que un tractor puede tirar de una carga pesada o moverse raacutepidamente pero no
ejecuta ambas acciones en forma simultaacutenea Lamentablemente no toda la energiacutea que
se suministra en la superficie se usa para mover el tractor y tirar de la carga En el cable
de acero se producen peacuterdidas resistivas Ademaacutes el sistema de accionamiento del
tractor no es 100 eficaces en lo que respecta a conversioacuten de la energiacutea eleacutectrica en
movimiento Muchos tractores exhiben entre un 10 y un 20 de eficiencia solamente
convirtieacutendose la energiacutea remanente en calor de desecho
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten
El sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC corresponde a un tractor de fondo de
pozo de sujecioacuten alternativa cuya eficiencia es superior al 40 Este tractor de alta
eficiencia tiene energiacutea disponible para mayores velocidades o cargas maacutes grandes que
otros tractores de acuerdo a su energiacutea
Figura 58
Velocidad del tractor y fuerza de empuje disponible Existe una compensacioacuten entre la velocidad y carga para los tractores Para una cantidad de energiacutea suministrada al tractor en el fondo del pozo eacuteste se puede mover raacutepidamente u operar una carga pesada El tractor MaxTRAC (azul) es mucho maacutes eficaz que un tractor convencional (rojo) lo que le permite moverse raacutepidamente u operar cargas maacutes grandes
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81
Una caracteriacutestica esencial de este tractor es el disentildeo del tipo leva-mordaza de sujecioacuten
Tres conjuntos de brazos centralizan cada unidad de tractor Cada brazo del tractor
presiona una leva y dos ruedas contra la pared del pozo La leva es un dispositivo en
forma de corazoacuten que gira alrededor de su propio eje Al girar la leva la distancia D que
media entre el eje y el borde exterior que estaacute en contacto con la pared cambia
permanentemente
Cuando los brazos se encuentran desplegados pero la unidad no desplaza la sarta de
herramientas una pequentildea fuerza hidraacuteulica radial los mantiene contra la pared del
pozo pero no los fija en su lugar Los brazos se montan sobre ruedas a lo largo de la
pared De este modo se desplazan hacia adentro y afuera para adaptarse a los cambios
de diaacutemetro de pozo
El borde de la leva va en contacto con la pared con dientes de sujecioacuten Se mantienen contra la pared mediante resorte de poca tensioacuten pero el movimiento de la herramienta
Figura 59
Principio de una mordaza con sujecioacuten de levas La parte giratoria de la mordaza de sujecioacuten de levas tiene forma de corazoacuten (insertos) La distancia vertical D entre el eje y la pared puede cambiar continuamente al rotar la leva Cuando la unidad inicia su carrera de propulsioacuten el empuje de la sarta de herramientas hacia la derecha produce un movimiento reactivo hacia la izquierda contra la tuberiacutea de revestimiento Esto hace rodar la leva hacia una distancia D maacutes grande sujetando sus dientes en la pared (extremo superior) Los brazos del tractor se cierran de manera que este aumento de diaacutemetro de la leva tiene el efecto de mantener los brazos en su lugar contra la fuerza de traccioacuten FP resistiendo el deslizamiento inverso a medida que la unidad desplaza la sarta de herramientas (no mostrada aquiacute) hacia la derecha (centro) En una carrera de retorno de una unidad una fuerza FR tiende a hacer rodar la leva de modo que adquiere un diaacutemetro maacutes pequentildeo y se deslice por la pared (extremo inferior) Una pequentildea fuerza de resorte FS mantiene la leva contra la tuberiacutea de revestimiento pero sus dientes no se sujetan
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82
hacia adelante tiende a hacer rodar la leva hacia un extremo a una distancia D maacutes corta
La leva se desliza a lo largo de la pared del pozo sin sujetarse
Justo antes de que el tractor inicie su carrera de impulsioacuten el sistema hidraacuteulico cambia para mantener los brazos en tensioacuten constante presionados contra la pared
Cuando el sistema de accionamiento del tractor empieza a empujar la sarta de
herramientas una fuerza reactiva intenta deslizar los brazos hacia atraacutes con respecto a la
pared del pozo Esto hace rodar la leva dentada a una distancia D adicional Como hay
tres brazos que mantienen centralizada la herramienta esta distancia D empuja la leva
con mayor firmeza contra la pared los dientes proveen un aseguramiento seguro que
impide que la unidad se deslice hacia atraacutes Esto convierte a este disentildeo en un
amplificador mecaacutenico natural que rota automaacuteticamente como para proporcionar la
fuerza radial necesaria para evitar el deslizamiento del tractor
Figura 60 Visualizacioacuten del MaxTRAC en pozo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
83
Con la unidad de accionamiento sostenida un motor impulsa el tractor y su carga hacia
adelante Esto continuacutea hasta el final de la carrera de desplazamiento en la que otro tractor
asume las funciones de accionamiento El motor de impulsioacuten invierte su marcha a fin de
retomar su posicioacuten para la siguiente carrera Este proceso hace rodar la leva en una
direccioacuten para reducir la distancia D soltando la mordaza de sujecioacuten y permitiendo el
deslizamiento de la unidad
El sistema de leva proporciona una presioacuten de contacto constante de acuerdo a las limitaciones del diaacutemetro interno (DI) del pozo el disentildeo del mismo La unidad MaxTRAC
aplica la fuerza de impulsioacuten en cualquier diaacutemetro del pozo dentro de un rango DI que
oscila de 61 a 244 cm [24 y 9625 pulgadas] La herramienta pasa a traveacutes de una
restriccioacuten de 56 cm [221 pulgadas] sin cambiar sus piezas El tractor se sujeta en tres
puntos discretos a lo largo del pozo cada 06 m [2 pies] lo que reduce la posibilidad de dantildeo
en la tuberiacutea de revestimiento Si bien el sistema MaxTRAC impulsa la sarta de
herramientas hacia atraacutes esto se hace a lo largo de una distancia corta para sortear una
restriccioacuten a fin de evitar el dantildeo al cable de acero se utiliza para extraer la sarta de
herramientas del pozo
Este tipo de tractor se adecua en formaciones consolidadas en agujero descubierto
Mediante el uso de maacutes de dos unidades de tractores tambieacuten puede accionarse a traveacutes
Figura 61
Tractor con accioacuten de leva alterna Dos secciones del tractor se sincronizan para desplazar la sarta hacia adelante (extremo inferior) Con el tractor posterior en una carrera de propulsioacuten (negro) las levas de sus brazos (rojo) se sujetan a la pared Mientras los brazos permanecen fijos el mecanismo de accionamiento impulsa la sarta de herramientas hacia adelante (1 a 3) Mientras tanto el tractor frontal se restablece con los brazos destrabados y las levas rotadas para evitar la sujecioacuten y el motor de impulsioacuten del tractor mueve sus brazos hacia el frente de la seccioacuten Cuando la unidad posterior llega al final de su movimiento la unidad delantera toma el mando proporcionando un movimiento continuo (4) Ahora la unidad delantera sujeta e impulsa la sarta mientras que la unidad posterior se restablece (5 a 6) Luego se repite el ciclo (7) La imagen 60 una seccioacuten del tractor MaxTRAC con brazos extendidos y otra con brazos plegados
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84
de cavernas formadas en el pozo con diaacutemetros que sobrepasan el alcance de los brazos de
la herramienta siempre que la seccioacuten del tractor sea desplazada con una separacioacuten tal
como miacutenimo que dos unidades puedan sujetarse a la pared en cualquier momento
En un arreglo de tractor se incluyen hasta cuatro unidades de accionamiento
El sistema MaxTRAC es compatible con la plataforma de servicios de produccioacuten de nueva
generacioacuten PS Platform Tiene el mismo sistema de telemetriacutea de manera que la sarta de
herramientas puede adquirir registros durante la operacioacuten con tractores Esta capacidad
constituye una ventaja importante del sistema MaxTRAC En condiciones pobres de
adquisicioacuten de registros la adquisicioacuten de datos en sentido descendente ndashhasta en final del
pozomdashconstituye la uacutenica oportunidad para adquirir datos cruciales El tractor MaxTRAC
es compatible con la herramienta de registros de produccioacuten en direccioacuten descendente y
ademaacutes es compatible con varias herramientas cuando se registra en direccioacuten ascendente
El sistema MaxTRAC provee una importante retroalimentacioacuten en tiempo real sobre las condiciones operativas El sistema transmite la corriente del motor esfuerzo de
torsioacuten del motor velocidad computada en cada seccioacuten del tractor la tensioacuten del cabezal
del cable localizacioacuten de los coples de la tuberiacutea de revestimiento desviacioacuten y orientacioacuten
relativa
Varios operadores en Mar del Norte usan el sistema de operacioacuten de herramientas MaxTRAC Despueacutes de ejecutar diversas operaciones con la herramienta de
Adquisicioacuten de Registros de Produccioacuten PLT para Statoil en el Campo Heidrun el
operador prescindioacute correr el diaacutemetro del calibre antes de obtener los datos en la
corrida correspondiente de registros Con el sistema MaxTRAC la serie de adquisicioacuten de
registros puede ser un calibre que identifique un aacuterea problemaacutetica antes de que la
sarta de herramientas se introduzca en la misma ahorrando el costo de la carrera de
calibracioacuten
La adquisicioacuten de registros de produccioacuten es maacutes efectiva cuando se registra en sentido
descendente ya que las sondas de las herramientas que miden la fraccioacuten volumeacutetrica de
las distintas fases necesitan un diferencial positivo entre la velocidad del fluido y la
velocidad de las sondas Esto es relevante en pozos o secciones de pozos con bajas
velocidades de flujo La combinacioacuten tractor MaxTRAC con una sonda de generacioacuten de
Imaacutegenes de Flujo FloScan constituye una excelente alternativa para determinar la
velocidad de flujo y fraccioacuten volumeacutetrica de los fluidos presentes en pozos horizontales o
desviados (Veacutease la seccioacuten de FloScan)
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y
La compantildeiacutea Hydro requeriacutea correr la herramienta de produccioacuten en un pozo del Campo
Brage para determinar el volumen de produccioacuten del aceite y agua proveniente del pozo
principal y de uno lateral Este campo se encuentra ubicado a 125 km [78 millas] al oeste de
Bergen Noruega en el Mar del Norte es un campo maduro que ha producido
aproximadamente el 85 de su recuperacioacuten calculada
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
85
El pozo fue terminado con una unioacuten Y El operador reconocioacute un problema potencial
que impediacutea pasar la unioacuten entre el pozo principal y el lateral Situada en una seccioacuten
horizontal del pozo la Y de unioacuten se orientoacute en sentido vertical estando situada la
continuacioacuten de pequentildeo diaacutemetro del pozo principal debajo del tramo lateral
Los ingenieros de Hydro queriacutean estar seguros de que la sonda de adquisicioacuten de
registros podiacutea bajar maacutes allaacute de la unioacuten Y e introducirse en el pozo principal antes de
comprometerse a iniciar un trabajo Una replica de la conexioacuten Y que se proporcionoacute
por Halliburton se instaloacute en el campamento base de la compantildeiacutea de servicios
Stavanger Noruega En este sitio se probaron el tractor MaxTRAC de Schlumberger asiacute
como un tractor perteneciente a un tercero Solo la unidad MaxTRAC logroacute atravesar la
unioacuten y lo hizo sin dificultad
La sarta de herramientas incluye tres unidades de sujecioacuten MaxTRAC para operar la sarta
de adquisicioacuten de registros con la sonda FloScan Los ingenieros se prepararon para el
trabajo con el programa planificador de herramientas basado en la trayectoria conocida
del pozo y en la configuracioacuten de las herramientas El programa indicoacute que el sistema
ejecutariacutea el trabajo en forma segura Se determinoacute que la fuerza del tractor requerida se
ajustaba a la capacidad de la herramienta
Unioacuten Y en el Campo Brage El pozo se divide en dos partes en un conector Y (abajo) En la seccioacuten transversal la apertura inferior es la continuacioacuten del pozo principal y la superior conduce a un lateral (arriba a la derecha) Foto tomada para la prueba del sistema en superficie (arriba a la izquierda)
Figura 62
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
86
La sarta de herramientas se bajoacute en el pozo hasta que el aacutengulo de inclinacioacuten se tornoacute demasiado grande como para que la fuerza de gravedad venciera la resistencia a la friccioacuten
En ese punto las herramientas se bajaron con los tractores MaxTRAC Las secciones
correspondientes al segundo y el tercer tractor bajaron la sarta de herramientas el
primer tractor permanecioacute cerrado o plegado hasta que la sarta alcanzoacute la unioacuten Y
Entre la herramienta FloScan y el primer tractor se colocoacute una articulacioacuten o unioacuten
flexible A medida que la sarta se aproximaba al conector Y la sonda de produccioacuten se
bajaba hacia el fondo del pozo horizontal El resalto del conector Y guiaba la sonda hacia
el interior lateral inferior seguida por el primer tractor que permaneciacutea plegado
Una vez que el primer tractor estuvo dentro del lateral inferior se colocaron sus brazos de
sujecioacuten contra la pared del mismo y se plegaron los brazos de sujecioacuten del segundo tractor
El primer y el tercer tractor se alternaron como unidades de accionamiento para desplazar
la sarta de herramientas hacia adelante hasta que el segundo tractor estuvo dentro del
lateral El proceso continuoacute con el tercer tractor plegado y los primeros dos desplazando la
sarta hacia adelante Luego se plegoacute el primer tractor y la operacioacuten continuoacute con el
segundo y el tercer tractor suministrando la fuerza motriz
Figura 63
Fuerza de tractor en un pozo del Campo Brage La desviacioacuten del pozo (azul)excede los 80deg cerca de la base del mismo donde el tractor MaxTRAC comenzoacute a operar la sarta de herramientas La fuerza de tractor requerida (verde) fue escasa a lo largo de toda la operacioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
87
Unos 40 m [130 pies] maacutes allaacute de la unioacuten el ingeniero colocoacute las mordazas de sujecioacuten del tractor para obtener un registro de la herramienta FloScan mientras se encontraba en
estado estacionario El primer registro de produccioacuten en esta estacioacuten fue corrido con
el pozo cerrado en superficie Si bien no hubo flujo neto a superficie este registro obtenido
con pozo cerrado indicoacute la presencia de flujo cruzado desde el lateral principal hacia el otro
lateral
El pozo fue abierto al flujo El programa planificador de herramientas indicoacute que el flujo no generaba suficiente empuje hacia arriba o fuerza ascendente para mover la
herramienta pero esto se aseguroacute a traveacutes de la sujecioacuten de las levas del tractor contra la
pared del pozo En esta misma estacioacuten se llevoacute a cabo otro levantamiento Los
resultados de la herramienta FloScan indicaron que todo el fluido que circulaba en la
estacioacuten era agua
Con las presiones y gastos de estas dos carrerasmdashcierre y flujomdashmediante un anaacutelisis
Figura 64
Operacioacuten de tractores en la unioacuten Y Una sarta de herramientas de 111frasl16 pulgadas incluyendo una sonda de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan (verde) y tres unidades MaxTRAC (rojo) pudo ser bajada con eacutexito en una dificultosa unioacuten Y Aquiacute se muestra la tuberiacutea de revestimiento movieacutendose hacia la izquierda pero la herramienta en realidad se mueve hacia la derecha Los dos tractores posteriores operaron la sarta de herramientas a traveacutes del agujero de 774 pulgadas hasta la unioacuten (1) y empujaron la herramienta FloScan y el tractor delantero dentro del agujero inferior de 3437 pulgadas en la unioacuten (2 a 3) El tractor del medio fue replegado y el frontal habilitado (4) El primer tractor y el uacuteltimo bajaron el tractor del medio en el agujero maacutes pequentildeo (5) Ahora se replegoacute el uacuteltimo tractor y el primero y el segundo tiraron de la sarta de herramientas introducieacutendola en el agujero pequentildeo (6) Una vez que las secciones de tractor estaacuten dentro del agujero pequentildeo el primero se replegoacute el segundo y el tercero proporcionaron la fuerza motriz (7) Por razones de simplificacioacuten no se muestran otras partes de la sarta de herramientas de adquisicioacuten de registros Se requirieron espaciadores entre los tractores para montar la sarta En esta graacutefica la escala vertical estaacute amplificada
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
88
selectivo de rendimiento del pozo se determinoacute que existe una diferencia de presioacuten de 16
bares [232 lpc] entre los dos laterales que produce el flujo cruzado durante el cierre
Se plegaron los brazos del tractor y se sacoacute la sarta de herramientas a traveacutes del cable
hasta que el arreglo quedoacute ubicado por encima de la conexioacuten Y En ese momento
se desplegaron las mordazas de sujecioacuten del tractor hacia la pared del pozo para
estabilizar la sarta de herramientas Otra herramienta FloScan midioacute los regiacutemenes de
flujo y la fraccioacuten de fluidos en esta estacioacuten Aproximadamente un 6 de la produccioacuten
del pozo por encima de la unioacuten era aceite Dado que toda la produccioacuten del lateral
principal por debajo de la unioacuten Y era agua Hydro determinoacute que se cerrara el pozo
principal en la unioacuten para mejorar la productividad del pozo
Incluyendo la conexioacuten Y el tractor arrastroacute la sarta de herramientas a traveacutes de 18 cambios de DI en una distancia de 325 m [1066 pies] sorteando estos cambios sin
dificultad
Sin el sistema MaxTRAC Hydro no hubiera logrado determinar que el pozo principal no produciacutea aceite debajo de la conexioacuten Y Este ejemplo de Mar del Norte indica las
ventajas aportadas por la nueva tecnologiacutea en la operacioacuten de estas herramientas
Figura 65
Resultados de fraccioacuten de fluidos y velocidad en tiempo real por encima de la unioacuten Y La salida de la herramienta de generacioacuten de perfiles InFlow de la herramienta FloScan indica un perfil de velocidad bastante plano y un perfil de fraccioacuten de fluidos constante (arriba)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
89
Aproximadamente un 6 del flujo corresponde a aceite y el resto es agua Las sondas eleacutectricas de la herramienta de medicioacuten de la fraccioacuten de fluidos FloView midieron pequentildeas gotitas de aceite en agua como se indica en el Cuadro del Monitor de la herramienta FloScan
Figura 66
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
90
7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico
La tecnologiacutea de medicioacuten de flujos trifaacutesicos en la superficie ha experimentado una revolucioacuten silenciosa Los medidores multifaacutesicos de
avanzada proveen a los ingenieros de produccioacuten y yacimientos los datos
necesarios para comprender y optimizar el desempentildeo de los pozos sin
separar una corriente de flujo en sus tres fases individuales gas aceite y
agua
Figura 67
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
91
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta transformacioacuten es
impulsada por la nueva tecnologiacutea que permite medir con exactitud las variaciones
raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten
espuma y emulsiones estables que previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar La
capacidad de medir el fluido multifaacutesico en tiempo real aumenta la eficiencia
operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Ahora es posible asignar la produccioacuten sin la separacioacuten convencional de fases y
superar las restricciones de procesamiento o cuellos de botella que tienen lugar en las
instalaciones de superficie La cuantificacioacuten exacta del flujo en cada una de las fases de
fluidos de una produccioacuten permite a los operadores tomar mejores decisiones acerca del
desempentildeo de los pozos Ahora los ingenieros pueden identificar comprender y
remediar mejor los problemas asociados con el flujo de pozos muacuteltiples optimizar la
operacioacuten de levantamiento artificial y construir mejores modelos dinaacutemicos de
yacimientos
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos
Los separadores de prueba convencionales son versiones reducidas de los separadores
de produccioacuten grandes que segregan y miden el gas aceite y agua en las instalaciones
superficiales de procesamiento Las operaciones de campo establecidas separadores de
prueba son instalaciones permanentes Para pozos exploratorios y en declinacioacuten las
compantildeiacuteas deben desplegar separadores de prueba modulares A veces es necesario
tener varios separadores de prueba en serie o en paralelo para manipular pozos con alto
reacutegimen de produccioacuten aceites pesados o gas rico en condensado es decir gas huacutemedo
Habitualmente los separadores de prueba son recipientes ciliacutendricos que se despliegan
en forma horizontal Estos recipientes poseen una longitud que oscila entre 46 y 91 m
[15 y 30 pies] y una altura que fluctuacutea entre 24 y 4 m [8 y 13 pies] y pesan hasta 9072
kg [10 toneladas] Los separadores reciben los fluidos producidos de los pozos
individuales y segregan las diferentes fases de fluidos a traveacutes de un proceso basado en
la fuerza de gravedad Los recipientes bifaacutesicos separan el gas de los liacutequidos y los
recipientes trifaacutesicos separan posteriormente los liacutequidos en aceite y agua Estos
sistemas miden las fases de fluidos independientes en forma individual cuando salen del
recipiente antes de mezclar y hacer retornar los fluidos a una liacutenea de flujo Las
condiciones operacionales normales para un separador de prueba se limitan a presiones
que oscilan entre 200 y 1000 lpc [14 y 69 MPa] con presiones de trabajo maacuteximas de
hasta 1440 lpc [99 MPa]
Los separadores de prueba no se disentildean para pozos especiacuteficos sino que por el
contrario deben manejar una amplia variedad de tasas de flujo o gasto En el momento
de la instalacioacuten los separadores de prueba a menudo se sobredimensionan en forma
intencional para que sirvan como separadores de produccioacuten auxiliar o complementaria
y procesen cualquier incremento de produccioacuten en el futuro
La obtencioacuten de mediciones confiables mediante un separador de prueba requiere que
existan condiciones relativamente estables dentro del recipiente lo que demanda varias
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
92
horas El protocolo de prueba de pozo asociado con unidades que generalmente
enfatizan la eficiencia operacionalmdashun enfoque de tipo ―uacutenicomdashen lugar de configurar
sistemas de medicioacuten y regular las tasas de flujo en base a las condiciones de pozos
individuales Las restricciones de tiempo y limitaciones del personal a menudo impiden
la optimizacioacuten del proceso de separacioacuten
Ademaacutes condiciones operacionales impiden una separacioacuten total las fases de fluidos
Siempre queda aceite en el agua o agua en aceite algo de gas en liacutequidos y liacutequido en el
gas Estas condiciones producen errores en los sistemas de medicioacuten del separador
disentildeados para medir corrientes de gas aceite o agua en estado monofaacutesico Los
separadores de prueba tienen problemas para medir ciertos regiacutemenes de flujo anoacutemalos
debido a la necesidad de contar con condicioacuten estable de procesamiento y al hecho de
que la respuesta en condiciones de flujo dinaacutemico siempre se demora
Los regiacutemenes de flujo problemaacuteticos incluyen fluidos tipo tapoacuten en los que una fase es
interrumpida por otra fase espumas que no pueden ser tratadas por los separadores
convencionales y emulsiones estables que requieren calor adicional o tratamiento
quiacutemico para separar la fase suspendida y dispersa en otra Ademaacutes los fluidos viscosos
tales como aceite pesado dificultan la separacioacuten y obtencioacuten de mediciones maacutes
precisas
Figura 68
Separadores convencionales y medicioacuten de fluidos La separacioacuten de la produccioacuten se inicia cuando los fluidos de los pozos ingresan en un recipiente horizontal y chocan con una serie de placas perpendiculares Esto hace que los liacutequidos caigan al fondo del recipiente mientras que el gas (rojo) sube a la parte superior La fuerza de gravedad separa los liacutequidos en petroacuteleo (marroacuten) y agua (azul) Las fases de gas petroacuteleo y agua son medidas por separado a medida que salen de la unidad a traveacutes de liacuteneas de salida independientes Los fluidos son medidos por medidores mecaacutenicos mientras que el gas se detecta por una placa-orificio Ambos dispositivos requieren calibracioacuten perioacutedica
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
93
72 Mediciones multifaacutesicas
A diferencia de los separadores convencionales los medidores de flujo multifaacutesico
miden continuamente el flujo de gas aceite y agua sin separar fiacutesicamente la corriente
de flujo en fases individuales de fluidos Los medidores de flujo multifaacutesico reciben los
fluidos trifaacutesicos directamente desde una liacutenea de flujo realizan las mediciones e
inmediatamente devuelven los fluidos a la liacutenea de flujo Estos medidores muestran los
resultados de las mediciones a los pocos minutos de ser puestos en operacioacuten
Figura
69
Medicioacuten de flujo multifaacutesico La medicioacuten del flujo trifaacutesico en los tubulares de los pozos o en tuberiacuteas de las instalaciones de superficie (izquierda) requiere de una deteccioacuten continua de los cambios en la posicioacuten y velocidades del gas (g) el petroacuteleo (o) y el agua (w) (Ag Ao Aw y Vg Vo Vw respectivamente) Las unidades de monitoreo de produccioacuten multifaacutesica de avanzada pueden ser integradas con las tuberiacuteas de la instalacioacuten (extremo superior derecho) o montarse sobre patines (extremo inferior derecho)
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94
La caiacuteda de presioacuten producida en los medidores de flujo multifaacutesico es
significativamente menor que la que se genera en los separadores convencionales lo
cual permite que las pruebas de pozos se realicen en condiciones de produccioacuten
similares a las reales En mediciones permanentes los dispositivos ocupan un espacio
miacutenimo en la localizacioacuten de superficie o en la plataforma marina En este momento
existen maacutes de 1300 instalaciones de medidores multifaacutesicos en todo el mundo lo que
refleja la importante expansioacuten acaecida en los uacuteltimos seis antildeos
Las pruebas a cargo de terceros y proyectos industriales ayudan a comprobar la
tecnologiacutea de medicioacuten de flujos multifaacutesicos Los responsables del desarrollo de
Figura 70
Figura 71
Expansioacuten de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico Si la instalacioacuten de medidores de flujo multifaacutesico aparecioacute en 1994 el nuacutemero estimado de instalaciones crecioacute en forma asombrosa aproximadamente a partir de 1999 (extremo superior) En la aplicacioacuten de mediciones permanentes estos dispositivos ocupan menos espacio que los separadores de prueba convencionales (extremo inferior)
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95
medidores de flujo trifaacutesico tambieacuten han demostrado la eficacia de estos sistemas a
traveacutes de extensas pruebas de laboratorio efectuadas en circuitos cerrados de flujo Una
prueba en circuito cerrado de flujo consiste en medir con precisioacuten los fluidos
monofaacutesicos (gas aceite y agua) en forma controlada mezclaacutendolos para generar una
corriente multifaacutesica y circulando a traveacutes de un medidor de flujo multifaacutesico
Los resultados de estas mediciones en los circuitos cerrados de pruebas de flujo se
comparan con los voluacutemenes individuales de fluidos constituyentes que conforman el
flujo de prueba Estas pruebas evaluacutean el desempentildeo del medidor frente a una amplia
gama de mezclas de fluidos El desempentildeo del medidor en condiciones de campo
previstas se extrapola a partir de datos de circuitos cerrados de pruebas
Los usuarios realizan pruebas extensivas de los medidores de flujo multifaacutesico a fin de
habilitar los sistemas para aplicaciones de campo especiacuteficas A menudo es necesaria
dicha habilitacioacuten porque los distintos sistemas de medicioacuten reaccionan en forma
diferente a los cambios producidos en condiciones de proceso como tasas de flujo
propiedades de fluidos presencia de depoacutesitos de incrustaciones o parafina y
voluacutemenes de arena o gas presentes en una corriente de flujo
Hasta la fecha no existe ninguacuten procedimiento de prueba aceptado Los socios de
proyectos organismos gubernamentales y otros titulares de participacioacuten de riesgo
compartido deben acordar los procedimientos de habilitacioacuten apropiados cada vez que
se usa un sistema de medicioacuten para asignar o distribuir la produccioacuten mezclada de
acuerdo donde provenga la produccioacuten Sin embargo diversos organismos industriales
y reguladores como el Instituto Americano del Petroacuteleo (API) Sociedad Americana de
Ingenieros Mecaacutenicos (ASME) Comisioacuten de Conservacioacuten de Aceite y Gas (OGCC)
Organizacioacuten Internacional de Normalizacioacuten (ISO) Departamento de Comercio e
Industria del Reino Unido (DTI) y Sociedad Noruega de Medicioacuten desarrollan
directrices para la aplicacioacuten y habilitacioacuten de mediciones de flujo multifaacutesico
Ademaacutes de los circuitos cerrados de pruebas de flujo la ejecucioacuten de pruebas en
condiciones de campo es otra alternativa a los fines de la habilitacioacuten de sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico para aplicaciones especiacuteficas El desempentildeo del medidor
de flujo se compara con las mediciones de los separadores de prueba en un campo en el
que la composicioacuten del fluido presioacuten de liacutenea tasas de flujo se aproximan a los de una
presunta aplicacioacuten La realizacioacuten de pruebas a condicioacuten de campo a menudo
establece un mayor nivel de aceptacioacuten respecto al desempentildeo de los medidores
multifaacutesicos Sin embargo las pruebas de campo consumen maacutes tiempo que los
circuitos cerrados de pruebas de flujo tiacutepicas y tienden a ser maacutes costosas Por otra
parte es esencial que los operadores presten especial atencioacuten a la calibracioacuten y
operacioacuten de los separadores de prueba para garantizar la obtencioacuten de datos de
referencia de alta calidad
En lo que respecta a desarrollos submarinos con cabezales o aacuterboles de produccioacuten de
pozo y equipo de control de produccioacuten emplazado en el fondo del mar las pruebas de
campo a menudo son impracticables Ademaacutes los procedimientos en circuitos cerrados
de pruebas de flujo quizaacutes no logren reproducir las condiciones de presioacuten-temperatura
extremas prevalecientes en ciertos proyectos tales como desarrollos en aguas profundas
y ultraprofundas A menudo la mejor opcioacuten en estos casos es comparar los datos de un
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
96
programa acelerado de vigilancia rutinaria (monitoreo) posterior a la instalacioacuten con los
datos en un proceso monofaacutesico convencional en puntos de exportacioacuten durante la
ejecucioacuten de pruebas de produccioacuten mensual
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo
Debido a las limitaciones propias de los separadores de prueba convencionales
Schlumberger y Framo Engineering AS desarrollaron la tecnologiacutea de pruebas de pozos
multifaacutesicos Vx a traveacutes de la empresa conjunta 3-Phase Measurements AS Este
sistema de medidores de flujo multifaacutesico se aplica a instalaciones permanentes pruebas
moacuteviles y optimizacioacuten de operaciones de levantamiento artificial La tecnologiacutea Vx ha
sido habilitada en maacutes de 1500 circuitos cerrados de pruebas de flujo llevadas a cabo
por terceros en cinco instalaciones independientes que generaron 5000 puntos de
prueba de regiacutemenes de flujo
Los componentes principales del medidor de flujo multifaacutesico Vx son un medidor
venturi provisto de sensores de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial ademaacutes de un
detector de rayos gama espectral de energiacutea dual acoplado a una fuente quiacutemica
radioactiva unitaria de baja intensidad para medir el flujo total y las fracciones de gas
aceite y agua
La tecnologiacutea Vx funciona sin necesidad de contar con un dispositivo de mezcla de
fluidos de agua Lo que minimiza el tamantildeo y peso de la unidad Estos sistemas no
poseen partes moacuteviles y baacutesicamente no necesitan mantenimiento El flujo en liacutenea pasa
a traveacutes de un orificio de admisioacuten a una seccioacuten recta y corta de tuberiacutea horizontal que
conduce a una ―T invertida con un extremo horizontal cerrado Esta ―T ciega
preacondiciona y dirige el flujo hacia arriba a traveacutes de una seccioacuten de tipo Venturi del
medidor Vx La presioacuten se mide justo antes de que los fluidos ingresen en el medidor
Venturi y a medida que la corriente de flujo pasa por la garganta estrecha de dicho
medidor
El detector de rayos gama espectral de energiacutea dual se encuentra instalado en uno de los
lados de la seccioacuten de tipo venturi opuesto a una fuente de bario que emite rayos gama
con distintos niveles de energiacutea aproximadamente 32 81 y 356 keV El detector mide
las tasas de conteo radioactivas asociadas con la atenuacioacuten de rayos gama a traveacutes de la
mezcla de fluidos en los niveles de energiacutea correspondientes a 32 y 81 keV El nivel de
energiacutea maacutes alto mide principalmente la densidad de la mezcla que es afectada por la
relacioacuten gasliacutequido el nivel de energiacutea maacutes bajo corresponde a la composicioacuten del
fluido en la que incide la mezcla de agualiacutequido
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
97
Dado que el flujo total y las fracciones individuales se miden simultaacuteneamente en el
mismo lugarmdashen la garganta tipo venturimdash los sistemas de medicioacuten dual de los
medidores Vx evaluacutean el mismo flujo Esta configuracioacuten y las ecuaciones utilizadas en
la dinaacutemica de fluidos asociada con el flujo condicionado por una garganta tipo venturi
proporcionan una capacidad de medicioacuten robusta que no se ve afectada por el reacutegimen
de flujo aguas
Este tipo de detector se usoacute en la sonda de adquisicioacuten de registros con cable Platform
Express que posee la capacidad de procesar maacutes de 1 milloacuten de mediciones por
segundo En consecuencia el detector realiza caacutelculos completos de las fracciones de
gas aceite y agua cada 22 milisegundos o un poco maacutes de 45 mediciones de densidad
de la mezcla de fluidos y la fraccioacuten trifaacutesica por segundo
Figura 72
Tecnologiacutea de pruebas en pozos multifaacutesicos La forma del medidor venturi responde al estaacutendar industrial Las mediciones de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial se obtienen en el mismo lugar en la garganta tipo venturi Las ventanas transparentes nucleares del medidor venturi permiten que los rayos gama pasen de la fuente al detector con una peacuterdida insignificante causada por la tuberiacutea lo que incrementa la precisioacuten en mediciones La fuente nuclear corresponde a bario 133 y posee una vida uacutetil promedio de aproximadamente 105 antildeos Una computadora de flujo provee datos de procesamiento del sensor y tasas de flujo ademaacutes de maacutes de 30 paraacutemetros adicionales en condiciones estaacutendar y condiciones de liacutenea Esta computadora permite almacenar maacutes de 200 perfiles de pozos que incluyen las caracteriacutesticas de fluidos especiacuteficas de cada pozo lo que posibilita que el flujo de muacuteltiples pozos pase a traveacutes del mismo medidor
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
98
Atenuacioacuten de rayos gama Los diferentes fluidos atenuacutean los rayos gama en distinto grado El detector de alta velocidad produce una tasa de conteo indicativa en las bandas de energiacutea superior e inferior que constituyen una funcioacuten del medio medido (extremo superior) Estas tasas de conteo posibilitan una solucioacuten triangular de la fraccioacuten de fase (extremo inferior) Para cada fase la relacioacuten de la tasa de conteo de alta energiacutea en funcioacuten de la intensidad de la fuente o tasa de conteo en tuberiacutea vaciacutea se representa graacuteficamente en funcioacuten de la relacioacuten de la tasa de conteo de baja energiacutea versus la intensidad de la fuente en un diagrama de coordenadas x e y Estos puntos se convierten en los veacutertices de un triaacutengulo La fraccioacuten de la fase se determina en la interseccioacuten de dos liacuteneas dentro del triaacutengulo La primera liacutenea representa la relacioacuten gasliacutequido (verde) la segunda conecta el punto correspondiente al 100 de gas con el punto correspondiente a la relacioacuten petroacuteleoagua (rojo)
Figura 73
Figura 74
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
99
La velocidad raacutepida de muestreo medicioacuten permite que el medidor de flujo obtenga la
velocidad de la fase liacutequida y gaseosa de una corriente de flujo y compense la
inestabilidad en alta frecuencia en la garganta tipo venturi Por lo tanto el medidor Vx
mide las condiciones de flujo causadas por la condicioacuten en el fondo del pozo y la tuberiacutea
de superficie incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten espuma y emulsioacuten
El servicio de vigilancia rutinaria en la produccioacuten de pozos multifaacutesicos PhaseWatcher
es la principal aplicacioacuten de monitoreo permanente de la tecnologiacutea Vx Este sistema se
encuentra disponible con gargantas cuyas dimensiones oscilan entre 29 mm [11
pulgadas] 52 mm [2 pulgadas] y 88 mm [35 pulgadas] dependiendo de la tasa de flujo
Para aplicaciones moacuteviles de pruebas de pozos el equipo portaacutetil de pruebas perioacutedicas
de pozos multifaacutesicos PhaseTester se encuentra disponible con gargantas de 29 mm o 52
mm Este sistema compacto pesa aproximadamente 1700 kg [3750 lbm] y puede ser
transportado faacutecilmente en camiones remolques o patines modulares Tambieacuten se
dispone de un moacutedulo de pruebas de gas para aplicaciones de monitoreo permanente y
moacuteviles
74 Oportunidades de medicioacuten permanente
La medicioacuten de flujo multifaacutesico ayuda a distribuir la produccioacuten entre los titulares de
participacioacuten econoacutemica y de regaliacuteas para registrar voluacutemenes en la transferencia de la
custodia de las estaciones de bombeo de los oleoductos o en las terminales portuarias
Esta informacioacuten resulta esencial para los socios de proyectos y tambieacuten para los
gobiernos que poseen necesidades de ejecucioacuten de pruebas para el caacutelculo preciso del
Pruebas perioacutedicas de pozos El sistema portaacutetil de pruebas perioacutedicas en pozos multifaacutesicos PhaseTester puede ser montado sobre patines para ser transportado a de pozos en tierra en la parte posterior de un camioacuten o como paquete modular para ser elevado con gruacuteas en las plataformas marinas La unidad PhaseTester es maacutes pequentildea y compacta que los separadores de prueba convencionales
Figuras 75 y 76
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
100
pago de impuestos y regaliacuteas Por ejemplo pueden obtenerse mediciones en un pozo
determinado durante una semana de manera de extrapolar los resultados para distribuir
la produccioacuten a lo largo de un periacuteodo maacutes extenso
Ademaacutes los datos de los separadores de prueba sirven de base en las estrategias de
optimizacioacuten de la produccioacuten No obstante a medida que avanzan los desarrollos de
campos petroleros y se ponen en operacioacuten maacutes pozos la capacidad de los separadores
de prueba a menudo resulta inadecuada y se debe diferir la produccioacuten para dar lugar a
la prueba de pozo Estas limitaciones constituyen un factor disuasivo en lo que respecta
a probar maacutes pozos de lo que se requiere desde el punto de vista comercial o legal
Figura 77
Comparacioacuten entre los datos del medidor multifaacutesico y los datos del separador Los datos de medicioacuten continua de un medidor de flujo multifaacutesico identifican claramente la presencia de bolsones de gas perioacutedicos en el pozo Los puntos de medicioacuten del separador de prueba indican que el separador detecta o no este gas dependiendo de la frecuencia del procedimiento de recoleccioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
101
Una situacion similar se produce cuando se incorpora nueva produccion tal como
sucede con la terminacion de zonas previamente pasadas por alto o la ejecucion de
tratamientos correctivos en pozos existentes o cuando se implementan metodos de
mantenimiento de la presion y metodos de recuperacion asistida En estos casos los
cuellos de botella provicados en los separadores de prueba limitan la evaluacion del
campo y la optimizacion de la produccion
Una alternativa es agregar capacidad de separacion pero cada separador llega a costar
hasta US$ 500000 La instalacion de un medidor de flujo multifasico cuesta tan solo
Figura 78
Separadores de prueba subdimensionados A medida que los operadores aumentan las tasas de flujo de los pozos con estranguladores de diaacutemetros cada vez maacutes grandes (rojo) se observan diferencias significativas entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por un medidor de flujo multifaacutesico (verde) y medidas por un separador de prueba convencional (azul) Con tasas de flujo altas los separadores de prueba demasiado pequentildeos a menudo no logran la separacioacuten completa Un gran volumen de liacutequido permanece en el gas y deja de medirse con los liacutequidos La operacioacuten del separador puede incluso volverse inestable debiendo pasar por alto lo que resulta en periacuteodos breves de flujo cero La correlacioacuten entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por el medidor de flujo multifaacutesico y las configuraciones de los estranguladores brinda confiabilidad en lo que respecta a la calidad de las mediciones de las tasas de flujo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
102
alrededor de un 40 de este importe Los sistemas de medicion multifasicos no
almacenan ni separan o tratan los fluidos del pozo sino que miden los flujos en las
mismas condiciones en que se encuentran las corrientes de flujo en la liacutenea de
produccion y los devuelven e inmediato a la liacutenea de flujo Esto elimina la formacion de
cuellos de botella
En ciertos casos los medidores multifasicos permiten a los operadores convertir los
separadores de prueba a ser utilizados como separadores de produccion Esta capacidad
agregada incrementa los regimenes de produccion de campo y mejora la flexibilidad
operacional El emplazamiento de los medidores de flujo multifasico en las
proximidades de las lineas de flujo y su operacioacuten con perdida minima de presion
permite efectuar las mediciones en condiciones similares al punto de funcionamiento o
ambiente de produccion de cada pozo El ambiente submarino es otra de las
aplicaciones en la medicion de flujo multifaacutesico
Los sistemas submarinos Phase Watcher proporcionan un ahorro significativo en
termino de costo a traves de la reduccion a escala o eliminacion en la instalacion de
prueba de pozo en superficie y linea de prueba submarina Dado que los separadores de
pruba no son desplegados en este entorno la medicion de la produccion en pozos
submarinos desde superficie require de la instalacion de costosas lineas de prueba
submarina Ademas las instalaciones con base en plataformas a menudo poseen
capacidad suficiente para conectar los pozos submarinos a los separadores de prueba
existentes en la parte superior disentildeados en un principio para alojar la produccion
proveniente de los cabezales en las plataformas
La ampliacioacuten de la instalacioacuten de plataformas quizaacutes no constituya una alternativa vaacutelida dada las limitaciones de iacutendole espacial y econoacutemica existentes Ademaacutes debido
a su longitud las liacuteneas de prueba submarinas aumentan los tiempos de estabilizacioacuten de
los separadores obstaculizando la capacidad de seguimiento de condiciones de
produccioacuten dinaacutemicas desde la superficie y reducen la frecuencia en las pruebas de
pozos La produccioacuten mezclada proveniente de diversos pozos submarinos oculta el
desempentildeo de pozos individuales
Si la mezcla se produce a traveacutes de un colector de produccioacuten submarino sin ninguna
liacutenea de prueba la medicioacuten del desempentildeo de los pozos individuales requiere la
ejecucioacuten de ―pruebas por diferencia Esto implica cerrar perioacutedicamente uno de los
pozos mientras se miden los otros y obtener finalmente datos de pozos individuales por
deduccioacuten lo que se traduce inevitablemente el aplazamiento de la produccioacuten y una
precisioacuten pobre
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
103
La reduccioacuten de los cuellos de botella no siempre es una justificacioacuten importante para la
instalacioacuten de medidores permanentes de flujo multifaacutesico A veces el problema radica
en la accesibilidad Este es el caso de las plataformas marinas automatizadas y de
ciertos pozos terrestres ubicados en aacutereas remotas Los pozos que se encuentran alejados
de la bateriacutea de produccioacuten maacutes cercana con un separador de prueba pueden ser
conectados directamente a una liacutenea de flujo mezclaacutendose con la produccioacuten
proveniente de otros pozos especialmente si se trata de productores grandes
La uacutenica forma de medir el flujo multifaacutesico de estos pozos es a traveacutes del meacutetodo de
prueba por diferencia En teacuterminos praacutecticos algunos pozos quizaacutes nunca sean
sometidos a pruebas No obstante la planeacioacuten el disentildeo y la puesta en operacioacuten de
pozos nuevos con monitoreo permanente de flujo multifaacutesico ofrecen nuevas
posibilidades para obtener datos adicionales sobre el flujo de gas aceite y agua
proveniente de pozos de desarrollo incluyendo los que se encuentran ubicados en
localizaciones remotas
Los sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico aumentan la frecuencia de ejecucioacuten de
las pruebas de pozos pero tambieacuten mejoran la calidad de las mediciones El flujo de
ciertos pozos es tan inestable que no puede ser medido en forma precisa con un
separador de prueba convencional Los medidores de flujo multifaacutesico son maacutes precisos
Figura 79
Medidor de flujo submarino La unidad de monitoreo submarina PhaseWatcher se baja al lecho marino para instalarse en un aacuterbol de produccioacuten sumergido o en un colector (derecha) Este sistema reduce significativamente los costos de desarrollo de campos petroleros mediante la eliminacioacuten de la instalacioacuten de prueba de
dispositivos en superficie y la instalacioacuten de liacuteneas de prueba submarinas (izquierda)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
104
que los separadores de prueba convencional y se ven menos afectados por los regiacutemenes
de flujo complejo
Las mediciones de flujo multifaacutesico identifican condiciones de fase que probablemente
no son detectadas por las mediciones exclusivamente volumeacutetricas del separador de
prueba convencional Por otra parte a diferencia de los separadores de prueba de pozos
los medidores de flujo multifaacutesico no poseen partes moacuteviles ni requisitos de
mantenimiento asociados para mantener la precisioacuten en la medicioacuten
Los medidores de flujo multifaacutesico incrementan la seguridad operacional porque se
elimina la necesidad de contar con vaacutelvulas de alta presioacuten y liacuteneas de alivio de presioacuten
Ademaacutes se evita el almacenamiento de voluacutemenes sustanciales de hidrocarburos en
condiciones potencialmente inestables de los separadores de prueba Eacuteste es un tema
importante si las pruebas de pozos se llevan a cabo en aacutereas sensibles desde el punto de
vista ambiental Ademaacutes no existen problemas de disposicioacuten de fluidos asociados con
medidores de flujo multifaacutesico lo que aumenta la seguridad y proteccioacuten del medio
ambiente
Figura 80
Pruebas en condiciones de inestabilidad Los medidores de flujo multifaacutesico pueden ser utilizados para realizar pruebas de pozos que previamente resultaban dificultosas para los fines praacutecticos imposibles de ejecutar Los datos de un pozo tiacutepico con flujos tipo tapoacuten indican un aumento abrupto de la tasa de flujo de petroacuteleo de 159 m3d [1000 BD] a maacutes de 953 m3d [6000 BD] condiciones que no pueden ser medidas con precisioacuten por los separadores de prueba convencionales porque el tiempo de respuesta es demasiado lento Ademaacutes de esta variedad de flujo tipo tapoacuten los medidores de flujo multifaacutesicos pueden medir los flujos compuestos de espumas y emulsiones que tambieacuten plantean condiciones esencialmente inestables para los separadores convencionales
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
105
Los medidores de flujo multifaacutesico eliminan los obstaacuteculos para lograr consistencia
confiabilidad y calidad en la medicioacuten sino que el proceso de medicioacuten en siacute se
convierte en una funcioacuten de monitoreo continuo Si bien los pozos no se miden todo el
tiempo habitualmente estas son maacutes frecuentes y se llevan a cabo durante periacuteodos maacutes
extensos
Debido a esto los operadores obtienen datos de flujo multifaacutesico dinaacutemico Esta
capacidad de observar los flujos multifaacutesicos en liacutenea durante un periacuteodo prolongado
permite mejorar la calidad y cantidad de datos disponibles para las decisiones
relacionadas con la optimizacioacuten de la produccioacuten La unidad PhaseWatcher se puede
conectar en forma segura a traveacutes de Internet para permitir el monitoreo y la toma de
decisiones remotas acerca de las operacioacuten de los pozos y campos petroleros desde
cualquier lugar del mundo
Los datos de los medidores de flujo multifaacutesico permiten a los operadores determinar si
los pozos producen seguacuten lo previsto y si se deben programar operaciones de reparacioacuten
de iacutendole correctiva en base a las tasas de produccioacuten de gas aceite y agua Si la
produccioacuten de campo se limita por la presencia de cuellos de botella en las instalaciones
de tratamiento de gas y agua en superficie los medidores de flujo multifaacutesico ayudan a
identificar queacute pozos se deben optimizar y cuaacuteles cerrar
Otra oportunidad de optimizar corresponde a la operacioacuten de levantamiento artificial
donde habitualmente los sistemas de bombeo electrosumergibles (ESP por sus siglas en
ingleacutes) o los sistemas de inyeccioacuten de gas llevan los fluidos a superficie El servicio
LiftPRO de Schlumberger para el mejoramiento de pozos sujetos a sistemas de
levantamiento artificial con desempentildeos deficientes aborda esta necesidad con
aplicaciones tanto para mediciones permanentes como para pruebas moacuteviles perioacutedicas
Los pozos individuales son vigilados rutinariamente con medidores de flujo multifaacutesico
mientras que las tasas de bombeo o de inyeccioacuten de gas son monitoreadas en forma
independiente con diferentes sistemas a fin de identificar los niveles oacuteptimos
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial
Apache Energy Limited utilizoacute el sistema PhaseWatcher para optimizar las operaciones
de levantamiento artificial durante el desarrollo de campos marinos en Australia El
sistema Vx logroacute satisfacer numerosos objetivos importantes incluyendo la reduccioacuten
de las erogaciones de capital y los gastos operativos asiacute como el mejoramiento de la
asignacioacuten de produccioacuten y manejo de los campos petroleros
Un elemento clave de estos esfuerzos de desarrollo fue la instalacioacuten de cinco
plataformas automatizadas con instalaciones miacutenimas sin capacidad de procesamiento
y por lo tanto sin separacioacuten en la parte superior La produccioacuten proveniente de cada
plataforma se mezcla en una liacutenea de flujo de produccioacuten unitaria lo que requiere la
medicioacuten exacta de cada fluido Los pozos de cada campo petrolero producen mediante
la utilizacioacuten de un sistema de levantamiento artificial por gas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
106
La medicioacuten con el sistema PhaseWatcher con el uso de la infraestructura de Internet
en cada cabeza de pozo permitioacute a Apache optimizar raacutepidamente el sistema de
levantamiento artificial por gas y el sistema de produccioacuten realizar ajustes operacionales
en respuesta a los cambios producidos en la configuracioacuten de los estranguladores
(orificios) o la productividad de los pozos Esto permitioacute eliminar el periacuteodo de espera
para la estabilizacioacuten de los flujos de los tanques para inventario que es necesario con
un separador de prueba
El proceso de optimizacioacuten comenzoacute durante la limpieza del pozo de manera que los
sistemas Vx proporcionan el monitoreo continuo de la produccioacuten Los pozos alcanzan
sus regiacutemenes de produccioacuten objetivo en pocas horas despueacutes de iniciar la operacioacuten El
monitoreo del flujo multifaacutesico ademaacutes a eliminar las interrupciones de la produccioacuten
gracias a la identificacioacuten inmediata de incremento en los cortes de agua y flujos tipo
tapoacuten lo que mejoroacute la capacidad para mantener un proceso de produccioacuten estable La
raacutepida identificacioacuten de los factores de flujo dinaacutemico se logroacute con medidores
PhaseWatcher y permitir mejorar el diagnoacutestico del pozo en forma continua
Mediante la provisioacuten de un medidor de flujo multifaacutesico para cada liacutenea de flujo
Apache eliminoacute la necesidad de contar con un separador de prueba en los sistemas de
produccioacuten de campo Con aproximadamente 370 kg [815 lbm] los sistemas
Levantamiento artificial por gas optimizado Estas miniplataformas automatizadas fueron algunas de las numerosas instalaciones del aacuterea marina de Australia en las que Apache Energy Limited instaloacute el sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico PhaseWatcher La tecnologiacutea PhaseWatcher permitioacute a Apache optimizar la operacioacuten de levantamiento artificial por gas generando al mismo tiempo ahorros en teacuterminos de erogaciones de capital y gastos operativos
Figuras 81 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
107
PhaseWatcher representaron un ahorro en teacuterminos de peso de aproximadamente el 9 0
frente a la alternativa de los separadores de prueba convencionales que pesan unos
3175 kg [35 toneladas] cada uno excluyendo el soporte estructural y los componentes
utilitarios Esta reduccioacuten de peso ayudoacute a minimizar las erogaciones de capital que se
redujeron auacuten maacutes con la limitacioacuten del tamantildeo de las estructuras de las plataformas y la
extensioacuten de las tuberiacuteas Esta reduccioacuten de la estructura ocasiona ademaacutes un ahorro de
capital relacionado con la logiacutestica La reduccioacuten del tamantildeo peso y complejidad de las
estructuras superiores de cada plataforma permite el transporte por carretera y un solo
viaje hasta el lugar de descarga La eliminacioacuten de los separadores de prueba y el
mantenimiento miacutenimo de los medidores de flujo multifaacutesico redujeron los costos
operativos La capacidad de operacioacuten remota lograda mediante la integracioacuten de los
sistemas de medicioacuten y telemetriacutea reducen maacutes la necesidad de mantenimiento intrusivo
visitas del personal La instalacioacuten de sistemas de medidores de flujo multifaacutesico
desempentildeoacute un juego importante en la optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento
artificial por gas y reducir de los costos de capital y operativos objetivos cruciales en el
desarrollo de estos campos petroleros
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten
Los reguladores y los organismos en la industria del aceite y gas incluyendo el Servicio
de Administracioacuten de Minerales de Estados Unidos (MMS) API ASME Direccioacuten
Noruega del Aceite (NPD) y DTI del Reino Unido reconocen el rol de los datos de alta
calidad provenientes de los medidores de flujo multifaacutesico en lo que respecta a las
pruebas de pozos y desarrollan normas para la utilizacioacuten de estos equipos En
consecuencia el empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico para
distribuir la produccioacuten de petroacuteleo y gas se estaacute generalizando
Los nuevos proyectos en aguas profundas reflejan cada vez maacutes las estrategias de
desarrollo con un distribuidor de procesamiento que recibe la produccioacuten proveniente de
uno o maacutes yacimientos sateacutelites con terminaciones submarinas El nuacutemero de campos
petroleros distantes a menudo aumenta a medida que se desarrollan nuevos
descubrimientos que luego se vinculan directa o indirectamente con la instalacioacuten
central
Para estos desarrollos la asignacioacuten de la produccioacuten suele ser maacutes compleja dado que
la titularidad puede variar en cada campo o yacimiento La utilizacioacuten de la teacutecnica de
separacioacuten de prueba basada en distribuidores para mediciones de flujo multifaacutesico
puede resultar cada vez maacutes problemaacutetica En primer lugar por el tamantildeo y peso de los
separadores de prueba que afectan el costo y los paraacutemetros operacionales de la
instalacioacuten central tales como el nuacutemero de bocas (slots) para los cabezales de
produccioacuten de las plataformas y seguridad operacional
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
108
Estrategia de desarrollo de campos satelitales en aguas profundas Un distribuidor de produccioacuten instalacioacuten central recibe la produccioacuten adicional directa o indirectamente a traveacutes de colectores submarinos desde uno o maacutes campos sateacutelites con pozos submarinos A medida que evoluciona este escenario los cuellos de botella producidos en la capacidad de separacioacuten de prueba conducen a pruebas de pozos menos frecuentes y a mediciones de menor calidad al aumentar las distancias de flujo Los sistemas de medicioacuten eliminan estos cuellos de botella lo que mejora la calidad de las mismas y permite la ejecucioacuten de pruebas de pozos con la periodicidad necesaria Estos factores mejoran la distribucioacuten de la produccioacuten y aumentan las oportunidades de optimizacioacuten de la misma
Figura 83
La expansioacuten de la produccioacuten a traveacutes de empalmes sateacutelites puede hacer que la
demanda de pruebas de los pozos exceda la capacidad y disponibilidad de los
separadores de prueba lo que se traduce en una menor frecuencia de pruebas de pozos
individuales La capacidad de separacioacuten en un distribuidor de procesamiento suele ser
imposible Por otra parte a medida que aumenta la distancia entre los pozos y el
distribuidor el proceso de medicioacuten y obtencioacuten de la medicioacuten con los separadores de
prueba se vuelve maacutes difiacutecil
El tiempo de estabilizacioacuten de los separadores de prueba en pozos aumenta cuando las
liacuteneas de prueba son maacutes largas Estas liacuteneas enmascaran la dinaacutemica del flujo del pozo
y contribuyen a la formacioacuten de flujo tipo tapoacuten cuando el agua se acumula en las zonas
bajas a lo largo de su trayectoria A medida que declina la eficiencia de las instalaciones de separacioacuten de prueba tambieacuten lo hace la calidad de los datos obtenidos para la
distribucioacuten y optimizacioacuten de la produccioacuten Contrariamente los sistemas de medicioacuten
de flujo multifaacutesico eliminan los problemas asociados con la calidad de medicioacuten y
frecuencia de las pruebas de pozos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
109
El nuacutemero de medidores de flujo multifaacutesico desplegados en el desarrollo de aguas
profundas es limitado pero su efectividad en lo que respecta al mejorar la distribucioacuten
de la produccioacuten genera aplicaciones potenciales en aguas profundas Los medidores
son disentildeados en forma econoacutemica para formar parte de las nuevas instalaciones de
produccioacuten a medida que se desarrollan campos sateacutelites A luz de estos factores la
tecnologiacutea Vx se convierte en una necesidad praacutectica en numerosos desarrollos marinos
y es esencialmente una tecnologiacutea que apoya algunos proyectos de aguas profundas
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos
Shell instaloacute el sistema PhaseWatcher en el Complejo Auger del Golfo de Meacutexico para
superar los cuellos de botella producidos en la separacioacuten de prueba y las dificultades
planteadas por la asignacioacuten de la produccioacuten como resultado del crecimiento de la
misma Numerosos campos submarinos existentes en el aacuterea se han vinculado al
Complejo Auger para el procesamiento de la produccioacuten
El Campo Auger produce desde una plata-forma de cables tensados (TLP por sus siglas
en ingleacutes) que comenzoacute a operar en el antildeo 1994 con capacidad para procesar 7950 m3d
[50000 BD] de aceite y 396 millones de m3d [140 MMpcD] de gas de pozos de
acceso vertical directo (DVA por sus siglas en ingleacutes) Al avanzar las actividades de
desarrollo la produccioacuten superoacute las expectativas Las instalaciones TLP del Campo
Auger se mejoraron y ampliaron Ademaacutes el desarrollo de diversos campos submarinos
adyacentes condujo a una serie de empalmes en la plataforma del Campo Auger en
2000 2001 y 2004 Esto convirtioacute a las instalaciones de ese campo en un distribuidor de
procesamiento y exportacioacuten de la produccioacuten que hoy manipula la produccioacuten de seis
Figura 84
Estrategias de desarrollo de campos submarinos Los voluacutemenes de produccioacuten superiores a los previstos obtenidos en la plataforma del Campo Auger de Shell en el Golfo de Meacutexico condujeron a varias expansiones de la instalacioacuten seguidas de una serie de empalmes desde los campos submarinos cercanos que demandaban instalaciones adicionales Esto convirtioacute al Campo Auger en un distribuidor de procesamiento y exportacioacuten de gran volumen Los medidores de flujo multifaacutesico ayudaron a eliminar los costosos cuellos de botella en el distribuidor del Campo Auger permitiendo a Shell satisfacer en forma econoacutemica las complejas necesidades de medicioacuten y distribucioacuten de la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
110
campos diferentes
A traveacutes de diversos empalmes y expansiones la capacidad de procesamiento llegoacute a ser
maacutes del doble que la existente previamente y la red de instalaciones se volvioacute maacutes
compleja Debido a la capacidad limitada del separador de prueba y la complejidad de
las necesidades de medicioacuten y de asignacioacuten de la produccioacuten la ejecucioacuten de pruebas
de pozos comenzoacute a demandar aplazamiento de la produccioacuten y tiempo inactivo en
ciertos pozos Esto incrementoacute auacuten maacutes la susceptibilidad a un cierre del sistema Ante
la dificultad de conseguir espacio en la plataforma la capacidad de separacioacuten resultaba
a la vez compleja y costosa
Mediante la instalacioacuten de cuatro medidores de flujo multifaacutesico Shell redujo tanto las
interrupciones del flujo de produccioacuten como la necesidad de desviar y diferir la
produccioacuten debido a la ejecucioacuten de las pruebas de pozos La utilizacioacuten de la
tecnologiacutea Vx en un ambiente de produccioacuten continua aportoacute un concepto maacutes simple
para los nuevos pozos de produccioacuten submarina Shell instaloacute seis dispositivos de
medicioacuten PhaseWatcher adicionales en los empalmes de las liacuteneas de flujo de
produccioacuten entrante y en el colector de produccioacuten DVA Esto permite el monitoreo
continuo de las tasas de flujo en las liacuteneas submarinas sin necesidad de disponer de
separadores individuales
El empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico en el Complejo Auger
condujo a la aprobacioacuten por parte del MMS de esta tecnologiacutea combinada con el
anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL para aplicaciones de medicioacuten y asignacioacuten
de la produccioacuten La tecnologiacutea de medicioacuten permitioacute resolver problemas importantes
en la plataforma Auger y proporcionoacute una alternativa econoacutemica para la medicioacuten de la
produccioacuten futura en esta instalacioacuten
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra
En Aacutefrica del Norte las instalaciones de superficie correspondientes a cinco campos
petroleros sateacutelites se encuentran ubicadas en emplazamientos de perforacioacuten en tierra
esparcidos por toda el aacuterea de desarrollo La produccioacuten se distribuye entre varios socios
de acuerdo con los porcentajes de participacioacuten y regaliacuteas de cada compantildeiacutea
La planeacioacuten de desarrollos futuros trajo consigo dificultades de diversa iacutendole para el
operador debido a las crecientes complicaciones asociadas con la integracioacuten de nuevos
pozos en el sistema de separacioacuten de prueba existente y los elevados costos
involucrados en la expansioacuten de ese sistema La operacioacuten del separador de prueba
perioacutedicamente causaba peacuterdidas de presioacuten significativas en la red colectora de
superficie lo que exigiacutea el empleo de compresores de campo para compensar estas
peacuterdidas Ocasionalmente era necesario quemar el gas en antorcha para controlar los
incrementos de presioacuten resultantes
Los operadores instalaron una serie de 12 sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico
PhaseWatcher incluyendo medidores de 52 y 88mm de diaacutemetro en todo el campo
Siete medidores fueron asignados a la distribucioacuten fiscal de la produccioacuten y cinco a la
ejecucioacuten de pruebas de pozos con fines de manejo de yacimientos Las
especificaciones clave de los nuevos medidores incluyeron el almacenamiento interno
de los datos el enlace directo con una computadora de servicio y la compatibilidad con
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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los sistemas de supervisioacuten control y adquisicioacuten de datos (SCADA por sus siglas en
ingleacutes) existentes El operador implementoacute el moacutedulo Identificador de Fluido Vx ID con
un conjunto de datos de propiedades de fluidos especiacuteficos del campo cargados en los
paraacutemetros de configuracioacuten del medidor El despliegue de los medidores Vx simplificoacute
considerablemente los planes de desarrollo del campo
Los primeros cuatro sistemas PhaseWatcher fueron entregados y puestos en servicio en
octubre de 2004 El proceso de aceptacioacuten del sitio incorporoacute varias pruebas de campo
para evaluar el desempentildeo de los medidores Hasta la fecha los sistemas Vx han
demostrado poseer alta precisioacuten y respetabilidad de las mediciones Mediante la
utilizacioacuten de estos medidores el operador evita el bombeo de la produccioacuten y su
quema en antorcha La entrega y la puesta en servicio de los sistemas de medidores de
flujo multifaacutesico Vx estuvieron previstas para fines de 2004 y principios de 2005
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros
En otra localizacioacuten de Aacutefrica del Norte varios socios poseen participaciones
econoacutemicas en tres campos sateacutelites que estaacuten siendo desarrollados y empalmados a
una instalacioacuten de produccioacuten centralizada La instalacioacuten de los sistemas de monitoreo
de la produccioacuten de pozos multifaacutesicos de 52 mm PhaseWatcher se tradujo en un
importante ahorro de costos gracias a la eliminacioacuten de estaciones de medicioacuten y
separacioacuten remotas
Figura 85
Instalacioacuten miacutenima de un medidor de flujo multifaacutesico El sistema de monitoreo de la produccioacuten de 52 mm PhaseWatcher fue instalado en un campo de Aacutefrica del Norte a fin de modernizar la infraestructura de superficie para medir y distribuir la produccioacuten
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112
A fin de abordar la creciente necesidad de mejorar la medicioacuten de flujo multifaacutesico para
la distribucioacuten de la produccioacuten y asignacioacuten fiscal para la optimizacioacuten de los campos
la compantildeiacutea operadora puso en servicio el primer sistema de medicioacuten PhaseWatcher en
agosto de 2003 Este medidor inicialmente distribuyoacute la produccioacuten entre los socios del
Pozo 1 durante el desarrollo del primer campo Seis meses despueacutes el operador puso en
operacioacuten el Pozo 2 a traveacutes del mismo medidor Los dos pozos se encuentran a una
distancia de aproximadamente 12 km [75 millas] de la estacioacuten colectora principal
El sistema de monitoreo PhaseWatcher permitioacute un ahorro estimado de US$ 10
millones a traveacutes de la eliminacioacuten de una estacioacuten de campo intermedia Numerosas
pruebas de campo compararon el desempentildeo de los medidores en funcioacuten de las
mediciones convencionales obtenidas con tres separadores de prueba de terceros y
tanques medidores asociados Los resultados indicaron una diferencia maacutexima de menos
del 17 con regiacutemenes de produccioacuten de petroacuteleo diaria que oscilaban entre 715 y 954
m3d [4500 y 6000 BD]
Sobre la base de este registro en enero de 2004 se instaloacute un segundo dispositivo
PhaseWatcher ideacutentico para medir dos pozos del segundo campo El desempentildeo fue
comparable con el del sistema inicial En noviembre de 2004 se puso en servicio un
tercer medidor de flujo PhaseWatcher de 52 mm para monitorear la produccioacuten del
tercer campo Los datos de este sistema de medicioacuten facilitan la operacioacuten de un pozo
provisto de terminacioacuten inteligente que tiene incorporadas cuatro vaacutelvulas de control de
flujo de fondo de pozo Estaacute previsto que el segundo pozo de este campo sea puesto en
operacioacuten en el antildeo 2005 y que produzca a traveacutes del mismo medidor
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles
Los medidores de flujo multifaacutesico han transformado la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo
permanente y ademaacutes estaacuten generando nuevas oportunidades en lo que respecta a
pruebas de pozos moacuteviles y perioacutedicas El sistema moacutevil PhaseTester adquiere los
mismos datos dinaacutemicos de alta calidad que el sistema PhaseWatcher permanente Se
pueden obtener mediciones con relativa frecuencia lo que constituye una solucioacuten ideal
en las localizaciones que previamente no se obteniacutean datos de flujo multifaacutesico o soacutelo
en forma esporaacutedica
Por primera vez no existe ninguacuten obstaacuteculo logiacutestico o teacutecnico decisivo para la
realizacioacuten de pruebas en cualquier pozo de produccioacuten que un operador necesite
evaluar Los pozos de produccioacuten pueden ser sometidos a pruebas en cualquier
momento si bien la etapa de limpieza posterior a la perforacioacuten constituye una
oportunidad ventajosa para realizar pruebas moacuteviles De este modo las pruebas se
integran en el paquete maacutes grande de servicios al pozo para establecer una produccioacuten
optimiza desde el inicio
Ademaacutes mediante la combinacioacuten de una dotacioacuten completa de mediciones derivadas de
los registros de produccioacuten de fondo de pozo con mediciones en superficie con medidor
de flujo multifaacutesico es posible obtener por primera vez un diagnoacutestico completo del
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
113
pozo El medidor de flujo PhaseTester moacutevil desempentildea un rol esencial en lo que
respecta al diagnoacutestico de la fuente de intrusioacuten del agua en pozos de produccioacuten mixta
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite
Total utilizoacute el sistema PhaseTester para efectuar pruebas de limpieza en pozos de
desarrollo submarino del Campo Girasol en Angola El sistema Vx obtuvo una
cobertura completa de los datos de flujo indicando mayor precisioacuten que la cobertura
lograda con separador convencional Los datos que se obtienen mediante tecnologiacutea de
medicioacuten de flujo multifaacutesico resultaron esenciales para ayudar al operador a poner en
operacioacuten estos pozos en forma econoacutemica y a los niveles de produccioacuten planificados
Figura 86
Equipo de medicioacuten en plataforma
Pruebas de pozos moacuteviles Total conectoacute el sistema PhaseTester a un estrangulador submarino y a una vaacutelvula de derivacioacuten durante la fase de limpieza despueacutes de la perforacioacuten y la terminacioacuten de pozos de desarrollo en aguas profundas en el aacuterea marina de Angola Aacutefrica Occidental (extremo superior) El iacutendice de productividad (IP) obtenido de las mediciones de flujo multifaacutesico en ocho pozos fue validado por los caacutelculos del IP efectuados subsiguientemente durante la etapa de produccioacuten (extremo inferior)
Figura 87
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
114
Este enfoque permitioacute asegurar que los pozos produciraacuten en forma sostenida conforme
a lo proyectado mejoroacute la eficiencia operacional la seguridad y la proteccioacuten del medio
ambiente en las operaciones de pruebas de pozos y suprimioacute la necesidad de un
separador de prueba convencional Ademaacutes los datos de flujo multifaacutesico establecen una
base para la toma decisiones relacionadas con el manejo de campos y yacimientos
petroleros
Todos los pozos deben alcanzar niveles de produccioacuten oacuteptimos al ser puestos en
operacioacuten a fin de garantizar que la meseta proyectada para la produccioacuten de campo se
alcance con el nuacutemero de pozos planificados Ademaacutes las consideraciones de
aseguramiento del flujo imponen procedimientos de puesta planeados para estos pozos
En cada pozo se requeriacutea alcanzar un nivel de produccioacuten de aceite inmediato de 1590 a
2385 m3d [10000 a 15000 BD] para crear un flujo estabilizado libre de tapones en
las liacuteneas de flujo submarinas Al mismo tiempo es necesario mantener la integridad del
control de produccioacuten de la arena a traveacutes de una planeacioacuten graduada que no es posible
con el sistema flotante de produccioacuten almacenamiento y descarga (FPSO por sus siglas
en ingleacutes) debido a las restricciones del equipo y a los problemas de estabilidad de las
liacuteneas de flujo
Para llevar a cabo estos procedimientos y su aplicacioacuten sin poner en riesgo el pozo es
preciso operar desde el equipo de perforacioacuten Esto implicoacute liacutemites estrictos sobre el
tiempo del equipo de perforacioacuten para controlar su gasto asiacute como tambieacuten la
identificacioacuten raacutepida de cualquier intervencioacuten adicional del equipo de perforacioacuten
Despueacutes de someter a pruebas exhaustivas los dos primeros pozos los pozos
subsiguientes se les asignoacute un tiempo de limpieza miacutenimo y la evaluacioacuten de
desempentildeo se tuvo que realizarse durante la fase de limpieza
El sistema PhaseTester moacutevil proporcionoacute las mediciones de flujo continuos durante la
limpieza del pozo que eran imposibles obtener con mediciones convencionales Los
datos de flujo dinaacutemico permitieron al operador optimizar el periacuteodo de limpieza y
evitar tiempo del equipo de perforacioacuten innecesario Los datos de flujo multifaacutesico
confirmaron el punto preciso de los fluidos y detritos que eran removidos y la
produccioacuten libre de complicaciones fluiacutea desde cada pozo
Los datos del medidor de flujo multifaacutesico constituyen la base para la interpretacioacuten en
las pruebas de incremento de presioacuten que no ha sido posible con datos del separador de
prueba Esta interpretacioacuten condujo al anaacutelisis clave del desempentildeo de los pozos y la
operacioacuten de terminacioacuten La medicioacuten de la permeabilidad y dantildeo mecaacutenico obtenida
de estos datos de presioacuten transitorias confirmaron la seleccioacuten de los disentildeos de
terminacioacuten con el control de la produccioacuten de arena en varios pozos y facilita la
eleccioacuten del procedimiento en bajar las herramientas
Los datos resultan valiosos en la evaluacioacuten de formaciones y el modelado dinaacutemico de
yacimientos lo que a su vez reforzoacute la confiabilidad en las predicciones del
comportamiento de los pozos En un caso la utilizacioacuten de mediciones dinaacutemicas de
flujo multifaacutesico para rastrear el iacutendice de productividad transitorio estimado (IP) de un
pozo horizontal se tradujo en una decisioacuten oportuna para suspender y reingresar en el
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
115
pozo que de lo contrario respondioacute en forma deficiente a la limpieza Despueacutes de la
intervencioacuten el IP mejoroacute sustancialmente logrando satisfacer las expectativas y los
registros de produccioacuten confirmaron que la seccioacuten horizontal estaba produciendo
La cobertura completa de los regiacutemenes de limpieza constituyoacute un aporte importante
para las pruebas de interferencia realizadas antes de la primera produccioacuten de aceite en
las aacutereas clave del campo petrolero El monitoreo de la produccioacuten proveniente de un
pozo durante la limpieza del pozo vecino proporcionoacute datos de gran utilidad de la
presioacuten y transmisividad del fluido a traveacutes de formaciones y fallas geoloacutegicas
Estos datos llevaron a Total a revisar el esquema de perforacioacuten y eliminar uno de los
pozos de desarrollo propuestos Los datos obtenidos con el medidor de flujo multifaacutesico
y los medidores de fondo de pozo aceleraron el proceso de toma de decisiones lo que
condujo a una operacioacuten con tuberiacutea flexible y liacutenea de acero en otro pozo en el que se
abrioacute una vaacutelvula de terminacioacuten parcialmente cerrada permitiendo que el pozo fluyera
normalmente El sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico mejoroacute la seguridad del
personal a traveacutes de la eliminacioacuten del separador de prueba con vaacutelvulas de seguridad y
liacuteneas de alivio de presioacuten Ademaacutes la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo multifaacutesico
redujo los periacuteodos de flujo de limpieza y la quema de hidrocarburos lo que contribuyoacute
a proteger el medio ambiente
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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8 Conclusiones
A medida que se difunde la aplicacioacuten de estos sistemas de medicioacuten de flujo multifase
reemplazaraacuten a los sistemas convencionales en diversas aplicaciones de prueba de pozos
y eliminan la necesidad de disponer de instalaciones costosas en el caso de los
separadores convencionales que ocupan mucho espacio en ciertos emplazamientos de
produccioacuten La demanda futura de separadores de prueba convencionales responder
cada vez maacutes a los requisitos de muestreo de fluidos No obstante parte del muestreo
para el anaacutelisis de relacioacuten presioacuten-volumen-temperatura (PVT por sus siglas en
ingleacutes) se lleva a cabo con medidores de flujo multifaacutesico asiacute como la determinacioacuten
del flujo multifaacutesico y su velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en pozos con todo tipo de
formas y geometriacuteas y optimizar las aportaciones de fluidos de los yacimientos
Es probable que las innovaciones tecnoloacutegicas hagan que los medidores de flujo
multifaacutesico incursionen en ambientes de presioacuten y temperatura maacutes elevada Esto
expandiraacute significativamente las aplicaciones submarinas generando al mismo tiempo
aplicaciones adicionales en tierra firme en los proyectos de recuperacioacuten teacutermica de
aceite pesado y en los mercados de gas natural
Otra posibilidad de crecimiento en el futuro son los sistemas de medicioacuten de flujo
multifaacutesico inteligentes que ademaacutes de proveer informacioacuten sobre tasas de flujo
diagnostican el estado del medidor y la calidad de la medicioacuten En resumen la demanda
creciente y el conocimiento maacutes profundo de las aplicaciones potenciales de los
medidores de flujo multifaacutesico incentivan virtualmente la implementacioacuten de
innovaciones y mejoras continuas competitivas para satisfacer los nuevos desafiacuteos
Tambieacuten se ha logrado descubrir en localizaciones maacutes profundas y pozos con mayores
desviaciones alcanzaron distancias mayores
El liacutemite de carga en las embarcaciones utilizadas actualmente para perforar en aguas
profundas tiacutepicamente restringe la profundidad de perforacioacuten a 10670 m [35000 pies]
Al instalarse nuevos equipos en las embarcaciones de perforacioacuten para extender este
liacutemite los operadores esperan una expansioacuten similar en la capacidad de adquisicioacuten de
registros
Incluso hoy en diacutea los operadores demandan cables de acero que operen a 232degC
[450degF] y 35000 lpc [240 MPa] Los proveedores de servicio tienen que desarrollar
nuevos cables que operen bajo estas condiciones ademaacutes de los sistemas de superficie
La energiacutea al equipo de fondo es otra aacuterea que experimenta desarrollos Los nuevos
cables deben tener conductores de energiacutea maacutes grandes que suministren maacutes potencia en
el fondo del pozo Estos cables acoplados con sartas de herramientas con mayor
energiacutea Ademaacutes ofrecen mayor potencia para que los sistemas de tractores operen con
cargas maacutes grandes a mayor velocidad
Los tractores que se usan lo hacen con precaucioacuten en agujero descubierto Hasta un
tractor de sujecioacuten alterna como la unidad MaxTRAC necesita un agujero relativamente
limpio para operar con eacutexito Eacuteste es un desafiacuteo en el futuro Los operadores requieren
tractores para agujero descubierto que operen en formaciones blandas
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Atraacutes quedaron los diacuteas en los que con toda naturalidad se daba por supuesto que un
sistema de operacioacuten de herramientas simple y econoacutemico podiacutea adaptarse a cualquier
trabajo al menos en las aacutereas de frontera de pozos profundos y desviados Las
compantildeiacuteas de servicio ahora trabajan rutinariamente en conjunto para asegurarse en
seleccionar el vehiacuteculo adecuado para la operacioacuten Con el acceso a herramientas
probadas y de diagnostico como las herramientas de Schlumberger
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9 Recomendaciones
Por tanto es mi recomendacioacuten como egresado del Instituto Politeacutecnico Nacional el
aconsejar a los estudiantes y docentes de la facultad de Ciencias de la Tierra unidad
Ticomaacuten y en general a los que cursan las carreras de ingeniero Petrolero y Geofiacutesico el
que puedan desarrollar trabajos sobre estas aacutereas de la industria petrolera para
incrementar el nivel educativo y de los futuros egresados mexicanos
Asiacute como promocionar la formacioacuten de cursos y de conferencias que divulguen y hagan
maacutes interactiva la adquisicioacuten de la informacioacuten para los estudiantes para lograr con ello
que los joacutevenes tengan una amplia panoraacutemica de lo que es la industria petrolera
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10 Anexos
101 Foacutermulas
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del agua
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
La fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se infiere a partir de la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
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102 Escritura
DST Pruebas efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten
RGA Relacioacuten Gas-Aceite
OBM Lodo Base Aceite
WBM Lodo Base Agua
LFA Analizador de fluidos
PVT Presioacuten-Volumen-Temperatura anaacutelisis PVT
HPHT High Pressure High Temperature alta presioacuten y temperatura
DFA Anaacutelisis de Fluidos en el Fondo del pozo
Holdup Fraccioacuten Volumeacutetrica del agua
PLA Asesor de registros de produccioacuten
BD Barriles por diacutea
TDV Profundidad Vertical Verdadera
RSTPro Herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimiento
EampP Referido a Exploracioacuten y Produccioacuten
MDT Probador Modular de la Dinaacutemica de la Formacioacuten
DI Diaacutemetro interno
OD Diaacutemetro externo
KeV Kilo electroacuten Volt
MpcD Millones de pies cuacutebicos por diacutea
FPSO Floating Production Storage and Offloading
TLP Plataforma de Piernas Tensionadas
IP Iacutendice de Productividad
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121
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- PRIMERA PARTE DE TESIS CON ULTIMA REVISION (BUENA)
- TESIS ORDENADA CON ULTIMA REVISION (BUENA)
-
Instituto Politeacutecnico Nacional
Facultad de Ciencias de la Tierra
Ingenieriacutea Petrolera
Tesis para licenciatura
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger
para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
Tesis presentada por
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Dirigida por
Alberto Enrique Morfiacuten Faure
Abstract
The development of the present work constitutes the compilation of three systems of
measurement of multiphasic flow in different zones in an oil well first it talks about a
system that obtains fluid samples of identifying the properties of the fluids of the
deposit where it is possible to consider reserves from the collected data and castings
later mind in a software to model a numerical simulator of deposits Where the key for
the obtaining of samples with low pollution levels is the guide of flow obtained with
the test tube of multiple admissions This innovating design has been implemented in
the tool of sampling operated with cable Quicksilver Probe And it has had great
acceptance by the purity of the samples obtained in field
Another zone where it is necessary to count on a precise measurement of fluids
multiphasic is in the hole where the deviation of the well causes that the fluids adopt
different types from flow regime and that varies much with the inclination of the well
is possible to determine the zones of entrance of each phase and the speed to which
five miniwindlasses and optical soundings travel through the pipe by the cross-
sectional section of the diameter by means of and that determine the volumetric
fraction of each one of the present phases in the flow as well as to determine its flow
rate and the separation between phases All this thanks to a design that diminishes the
disturbances in the flow to be able to collect more precise and representative data of
the flow through well
A new measurer of flow in surface has radically changed the form in which an
originating complex producing well flow is detected This technology allows to
measure with exactitude the produced fast variations in the three-phase fluids
including the flow presence stable cork foam and emulsions that previously were
difficult to quantify Being possible to assign the production without the conventional
separation of phases and to surpass the restrictions of processing or necks of bottle
that take place in the facilities in surface
The objective of this work is the one to analyze the recent advances in the matter of
multiphasic measurements and to examine the application of this technology in
different parts from the world being had the capacity to measure the multiphasic flow
in real time and increasing to the operational efficiency with the consequent saving of
time and money
Resumen
El desarrollo del presente trabajo constituye la recopilacioacuten de tres sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico en diferentes zonas en un pozo petrolero el primero se
refiere a un sistema que obtiene muestras de fluidos para identificar las propiedades de
los fluidos del yacimiento donde es posible estimar reservas a partir de los datos
obtenidos y vaciados posterior mente en un software para modelar un simulador
numeacuterico de yacimientos Donde la clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de
contaminacioacuten bajos es la guiacutea de flujo logrado con la probeta de admisiones
muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido implementado en la herramienta de muestreo
operada con cable Quicksilver Probe Y ha tenido gran aceptacioacuten por la pureza de las
muestras obtenidas en campo
Otra zona donde es necesario contar con una medicioacuten precisa de fluidos multifaacutesico
es en el agujero donde la desviacioacuten del pozo hace que los fluidos adopten diferentes
tipos de reacutegimen de flujo y que varia mucho con la inclinacioacuten del pozo es posible
determinar las zonas de entrada de cada fase y la velocidad a la que viajan a traveacutes de
la tuberiacutea por la seccioacuten transversal del diaacutemetro por medio de cinco minimolinetes y
sondas oacutepticas y eleacutectricas que determinan la fraccioacuten volumeacutetrica de cada una de las
fases presentes en el flujo asiacute como determinar su tasa de flujo y la separacioacuten entre
fases Todo esto gracias a un disentildeo que minimiza las perturbaciones en el flujo para
poder obtener datos maacutes precisos y representativos del flujo a traveacutes del pozo
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que se
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta tecnologiacutea permite
medir con exactitud las variaciones raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos
incluyendo la presencia de flujo tapoacuten espumas y emulsiones estables que
previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar Siendo posible asignar la produccioacuten
sin la separacioacuten convencional de fases y superar las restricciones de procesamiento o
cuellos de botella que tienen lugar en las instalaciones en superficie
El objetivo de este trabajo es el de analizar los avances recientes en materia de
mediciones multifaacutesicas y examinar la aplicacioacuten de esta tecnologiacutea en distintas partes
del mundo teniendo la capacidad de medir el flujo multifaacutesico en tiempo real y
aumentando la eficiencia operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Dedicatoria
A mis padres con tanto carintildeo por darme el don de la vida y a mis
hermanos por siempre apoyarme
A Dios Padre del Cielo con amor
Agradecimientos
Este trabajo pudo ser desarrollado gracias al apoyo de dos personas tan especiales que
sin su ayuda y sin sus grandes logros y esfuerzos no tendriacutea la oportunidad de seguir
adelante
A estas personas tan especiales que me dieron el don de la vida les amo y les quiero
con todo mi carintildeo aunque a veces no parezca Siempre los tengo en mi corazoacuten
Esas personas son mis padres Rosy y Mario a quienes siempre estareacute agradecido y
orgulloso de ser hijo
Tambieacuten agradezco a mis hermanos Oscar e Isaac por su comprensioacuten y por
aguantarme todos estos antildeos
Agradezco a mis profesores del IPN Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez
Mora Gabriel Ramiacuterez Daacutemaso Elda Ordaz Ayala Moiseacutes Saacutenchez Velaacutesquez Y a
mi tutor el ingeniero Enrique Alberto Morfiacuten Faure mi tutor de tesis a todos gracias
por aguantar mi hiperactividad en el politeacutecnico y por guardar un espacio para
nosotros como alumnos
Nuevamente a mis tutores Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez Mora y
Alberto Morfiacuten Faure por apoyarme en los momentos cuando necesite de alguien o de
apoyo econoacutemico
Agradezco a la sentildeora Martha H de Gallardo y a sus hijos que con el apoyo y los
consejos han sido de gran ayuda para miacute como estudiante
Y lo maacutes importante gracias a Dios por permitirme estar con vida y seguir siempre
adelante
Iacutendice
paacuteg
1 Introduccioacuten 1
2 Objetivo general 2
3 Objetivo especiacutefico 2
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo 3 41 Maacutes raacutepido y limpio 7
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico 14
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura 18
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST 23
45 Muestreo de aceite viscoso 25
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros 27
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo 31
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM 33
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas
Desviadas-horizontales 41
51 Tecnologiacuteas avanzadas 45
52 Perfil de flujo en tiempo real 48
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten 49
54 Retos en pozos desviados y horizontales 50
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo 58
6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en fondo
del pozo 60
61 Coacutemo llegar al lugar 61
62 Sistema de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo 69
63 Desafiando las profundidades 75
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores 78
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten 80
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y 84
7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico 90
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos 91
72 Mediciones multifaacutesicas 93
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo 96
74 Oportunidades de medicioacuten permanente 99
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial 105
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten 107
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos 109
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra 110
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros 111
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles 112
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite 113
8 Conclusiones 116
9 Recomendaciones 117
10 Anexos 118
101 Foacutermulas 119
102 Escritura 120
11 Bibliografiacutea 121
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
1
1 Introduccioacuten
Es importante para un proyecto saber cuales son los factores sustanciales que son de
gran importancia para dicho evento en un pozo petrolero por ejemplo tendriamos que
responder a la pregunta iquestqueacute estamos produciendo partiendo de esta pregunta
llegamos a la conclusioacuten que es importante para esta industria saber que es lo que en
realidad estamos obteniendo del subsuelo ya que a partir de la contestacioacuten a esta
interrogante podemos escoger entre tantos tipos de instalaciones tuberiacuteas materiales y
hasta la configuracioacuten de los campos petroleros
Cabe mencionar que asiacute como en la medicina haciendo la analogiacutea donde un medico
tiene tratamiento para cada cuadro y en su implementacioacuten variara dependiendo de cada
paciente y tomando en cuenta factores como sexo edad talla e inclusive la etnia Asiacute un
pozo petrolero dependiendo de sus caracteriacutesticas y litologiacutea y la geometriacutea del pozo
tendraacute un disentildeo para cada caso
Partiendo de la analogiacutea anterior queremos dar a entender que cada pozo es diferente y
que es de suma importancia saber lo que se esta produciendo para poder los materiales y
el equipo preciso para esa situacioacuten en particular El tipo de fluido que entra a las liacuteneas
en ocasiones lleva compuestos corrosivos como azufre o abrasivos como la arena
tambieacuten es necesario saber la cantidad de arena que se produce y cuales son los
intervalos productores asiacute como la cantidad de agua y de aceite y gas producidos la
composicioacuten de los aceites y las caracteriacutesticas de la formacioacuten y el agua congeacutenita
Todos estos son factores importantes para poder saber la naturaleza del aceite y gas que
se produce y poder determinar la capacidad de los yacimientos e inferir con mayor
precisioacuten su productividad
El campo de los registros geofiacutesicos es un aacuterea de la industria petrolera donde se hace
necesario tener conocimientos de diversos campos de las ciencias de la tierra como la
geologiacutea la petrofiacutesica y la ingenieriacutea petrolera Y se necesitan de conocimientos de
acuacutestica electricidad e inclusive de mecaacutenica de fluidos como lo es en el caso de los
registros de produccioacuten Y estos uacuteltimos son los que me motivaron a desarrollar el
presente trabajo ya que en la escuela contamos con relativamente poca informacioacuten
acerca de los registros de produccioacuten y se presento la oportunidad de realizar un trabajo
sobre nuevos sistemas de medicioacuten de flujo recientemente introducidos en el mercado y
poder poner este trabajo al alcance de la comunidad estudiantil y docente
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
2
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten del flujo multifaacutesico
2 Objetivo general
El objetivo central de este trabajo es el de mostrar los principios de operacioacuten y las
funciones que desarrollan estos sistemas para hacer que los consultantes analicen la
factibilidad de su implementacioacuten en los campos maduros y de reciente desarrollo en
Meacutexico
3 Objetivo especiacutefico
Demostrar como estos sistemas que dicha compantildeiacutea ha desarrollado determinan el flujo
multifaacutesico a nivel yacimiento en pozos petroleros desviados y horizontales asiacute como
en la superficie describiendo asiacute distintos ambientes en lo que estos sistemas pueden
desenvolverse Y como consecuencia implementar medidas para lograr una mayor
produccioacuten y tomar en cuenta los tipos de materiales y configuracioacuten de las
instalaciones petroleras para un mejor desempentildeo
Asiacute como tambieacuten lograr una mayor certidumbre en cuanto a las inversiones realizadas
para casos donde estas puedan ser motivo de controversia de desarrollo o abandono de
proyectos como en el caso de los campos maduros esto se puede traducir en un mayor
retorno de inversiones
Ademaacutes de proporcionar informacioacuten a estudiantes y docentes sobre las nuevas
tecnologiacuteas en cuanto a medicioacuten y cuantificacioacuten del flujo multifaacutesico en las diversas
etapas de exploracioacuten y produccioacuten de un campo petrolero
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
3
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo
Un nuevo dispositivo de muestreo guiado permite la obtencioacuten de muestras
de fluidos de fondo de pozo de pureza inigualable y en una fraccioacuten de
tiempo requerido por la tecnologiacutea de muestreo convencional Ademaacutes el
meacutetodo resulta superior para la medicioacuten de las propiedades de los fluidos
de formacioacuten en el fondo del pozo
Para entender las propiedades de los fluidos de yacimientos es necesario realizar
muestras de fluidos El anaacutelisis de las muestras ayuda a identificar el tipo de fluido
estimar las reservas evaluar el valor de los hidrocarburos y determinar las propiedades
de los fluidos para optimizar asiacute la produccioacuten Utilizando los resultados del anaacutelisis de
los fluidos las compantildeiacuteas petroleras deciden coacutemo terminar un pozo desarrollar un
campo disentildear instalaciones de superficie conectar campos sateacutelites y mezclar la
produccioacuten entre pozos
El anaacutelisis de los fluidos tambieacuten es importante para comprender las propiedades del
agua de formacioacuten las cuales pueden tener un impacto econoacutemico significativo en
cualquier proyecto A menudo la meta maacutes criacutetica es la identificacioacuten de las
propiedades corrosivas del agua con el objetivo de seleccionar los materiales de
terminacioacuten de pozos y evaluar el potencial de acumulacioacuten de incrustaciones para
evitar problemas de aseguramiento del flujo Ademaacutes los analistas de registros
necesitan cuantificar la salinidad del agua de formacioacuten para la evaluacioacuten petrofiacutesica y
los geoacutelogos e ingenieros de yacimientos deben establecer el origen del agua para
evaluar la conectividad del yacimiento
Las muestras de fluido de formacioacuten se obtienen utilizando una de las tres teacutecnicas
principales En primer lugar los probadores de formacioacuten operados con cable y
desplegados en agujero descubierto pueden utilizarse para obtener muestras de fluidos
y realizar el anaacutelisis de las mismas en el fondo del pozo asegurando la obtencioacuten de
muestras oacuteptimas y con posibilidad de analizar los fluidos en las primeras etapas de
vida productiva del pozo Estos probadores proveen un meacutetodo econoacutemicamente
efectivo para obtener muestras de fluidos en forma temprana con un desempentildeo que a
menudo iguala o supera el desempentildeo logrado con el segundo meacutetodo el de pruebas de
formacioacuten efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten (DST) En el pasado las
pruebas DST disentildeadas habitualmente para probar la produccioacuten e investigar la
extensioacuten del yacimiento produciacutean muestras con menos contaminacioacuten que las
muestras extraiacutedas en agujero descubierto Las pruebas DST requieren un proceso de
planeacioacuten anticipada y terminacioacuten del pozo que tolere las presiones de produccioacuten
ademaacutes pueden costar mucho maacutes que los meacutetodos de extraccioacuten de muestras en
agujero descubierto especialmente en pozos marinos Con el tercer meacutetodo las
muestras se obtienen mediante herramientas operadas con cable desplegadas en pozos
entubados y en produccioacuten
Un aspecto importante del muestreo de fluidos es su anaacutelisis en condiciones de
yacimiento ayuda a validar la calidad de las muestras durante el proceso de muestreo
y ademaacutes posibilita el mapeo de las variaciones verticales de las propiedades de
fluidos permitiendo que los analistas determinen la conectividad vertical y definan la
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
4
Figura 1
arquitectura de los yacimientos en las primeras etapas de la vida productiva del campo
Las muestras de fluidos no contaminadas permiten la medicioacuten precisa de las
propiedades de los fluidos tanto en el fondo del pozo como en superficie
Despueacutes de obtenerse las muestras se analizan en laboratorio donde se someten a una
serie de pruebas que depende de lo que el cliente requiera conocer Los anaacutelisis
estaacutendar para la muestra de hidrocarburos incluyen la composicioacuten quiacutemica hasta
C30+ la relacioacuten gas-aceite (RGA) densidad viscosidad y propiedades de las fases
como presioacuten de saturacioacuten punto de burbujeo punto de escurrimiento y estabilidad de
los asfaltenos Ahora es posible obtener numerosas mediciones en el fondo del pozo
utilizando meacutetodos de espectroscopiacutea oacuteptica para caracterizar los fluidos de formacioacuten
en condiciones de yacimiento Estas mediciones incluyen la densidad volumeacutetrica
densidad oacuteptica la RGA y composicioacuten quiacutemica hasta C6+ La medicioacuten de los fluidos
en laboratorio y en el fondo del pozo requiere en ambos casos muestras puras y sin
contaminar La contaminacioacuten se produce cuando el filtrado del fluido de perforacioacuten
miscible ha invadido la formacioacuten se mezcla con el fluido de formacioacuten que es
muestreado Por ejemplo las muestras de hidrocarburos se contaminan con filtrado de
lodo base aceite (OBM) y las muestras de agua se mezclan con filtrado de lodo base
agua (WBM)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
5
Para reducir la contaminacioacuten durante la recoleccioacuten de las muestras los ingenieros
recurren en general a aumentar el volumen del fluido extraiacutedo del yacimiento
mediante el incremento de los tiempos o de la velocidad de bombeo El anaacutelisis del
nivel de contaminacioacuten del fondo de pozo puede determinar cuaacutendo el fluido que fluye a
traveacutes de la liacutenea de flujo de la herramienta de muestreo se encuentra suficientemente
limpio como para ser recolectado Sin embargo los tiempos de bombeo largos
aumentan el tiempo de equipo de perforacioacuten y los costos asociados con el mismo y
pueden incrementar el riesgo de atascamiento de las herramientas en el fondo del pozo
Dependiendo de la permeabilidad del yacimiento las tasas de bombeo altas pueden
hacer que la presioacuten de fluido del yacimiento caiga por debajo de la presioacuten de
saturacioacuten Si esto sucede las muestras de fondo de pozo no son representativas del
fluido de yacimiento En caso de formaciones no consolidadas un reacutegimen de bombeo
alto puede inducir la produccioacuten de arena Ademaacutes en ambientes con alta permeabilidad
vertical ni siquiera los tiempos de bombeo largos y altos regiacutemenes de bombeo
garantizan la obtencioacuten de muestras limpias Los especialistas en anaacutelisis de fluidos han trabajado para comprender y mitigar los efectos de la contaminacioacuten sobre las
muestras Algunos meacutetodos buscan obtener la composicioacuten o RGA de una muestra
pura conociendo la composicioacuten OBM que contamina la muestra recolectada Sin
embargo las propiedades de fluidos estimadas de este modo se acompantildean de
incertidumbre y errores Los investigadores cuantifican los errores causados por la
Figura 2
Efecto de la contaminacioacuten con filtrado de lodo base aceite (OBM) sobre la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos El anaacutelisis de laboratorio sobre los aceites vivos con el agregado de cantidades variables de filtrado OBM muestra una reduccioacuten de las presiones de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos con el incremento de la contaminacioacuten con OBM Los aceites vivos son acites que contienen gas disuelto La precipitacioacuten de asfaltenos se detecta por el factor de transmisioacuten de luz los precipitados dispersan la luz y reducen el factor de transmisioacuten Eacutestos y otros experimentos similares muestran que para una contaminacioacuten con OBM de un 1 (porcentaje en peso) la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos se reduce entre 100 y 150 lpc La muestra con 194 de contaminacioacuten alcanzoacute la presioacuten de saturacioacuten antes de alcanzar la presioacuten de precipitacioacuten de asfaltenos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
6
contaminacioacuten en ciertas mediciones Por ejemplo la presioacuten a la que precipitan los
asfaltenos en los aceites crudos se reduce en presencia de contaminacioacuten con OBM En
un caso un nivel de contaminacioacuten con OBM de tan soacutelo un 1 en peso hizo que la
presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos sufriera una reduccioacuten de entre 100 y
150 lpc [07 a 10 MPa] Por ende las mediciones realizadas en muestras contaminadas
subestiman la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos y afectan
negativamente las predicciones de aseguramiento del flujo y de produccioacuten Estos
resultados ponen de manifiesto la necesidad de contar con muestras con niveles de
contaminacioacuten extremadamente bajos
Un nuevo dispositivo de muestreo disentildeado para reducir la contaminacioacuten con filtrado
guiacutea (focuses) el flujo de admisioacuten de modo que el fluido del yacimiento fluye hacia
una liacutenea de muestreo mientras que el filtrado fluye hacia una liacutenea independiente
Con esta herramienta innovadora el fluido contaminado por filtrado de lodo se
separara en forma eficaz del fluido de formacioacuten en las primeras etapas del proceso de
muestreo Se obtiene una muestra del fluido de yacimiento limpia mucho maacutes raacutepido
que con las teacutecnicas de muestreo convencionales Este trabajo describe las ventajas de la
nueva herramienta de muestreo guiado (focused fluid sampling) utilizando ejemplos de
muestreo de hidrocarburos y agua en campos del Golfo de Meacutexico Mar del Norte India
y Medio Oriente
Figura 3
Muestreo de fluidos de formacioacuten convencional con un probador de la formacioacuten operado con cable El probador hace que un empacador selle contra la pared del pozo y luego presiona una probeta a traveacutes del enjarre de filtracioacuten y contra la formacioacuten (derecha) El fluido de formacioacuten se indica en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro La probeta (izquierda) posee un solo orificio de admisioacuten Cuando se inicia el bombeo el fluido se encuentra contaminado (graacutefica inserto) pero la contaminacioacuten se reduce gradualmente con el tiempo No obstante es probable que aun con tiempos de bombeo largos el nivel de contaminacioacuten no alcance un valor aceptable en ciertas formaciones
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
7
41 Maacutes raacutepido y limpio
Para apreciar en su totalidad las ventajas del nuevo meacutetodo de muestreo es necesario
hacer una breve descripcioacuten de la tecnologiacutea convencional de muestreo de fluidos en el
fondo del pozo En el escenario tiacutepico la perforacioacuten a traveacutes de una formacioacuten
permeable en condiciones de sobre balance facilitar la invasioacuten del filtrado de fluido de
perforacioacuten hacia la formacioacuten y la creacioacuten del enjarre de filtracioacuten sobre la pared del
pozo Durante el muestreo convencional del fluido de formacioacuten un probador de la
formacioacuten operado con cable asienta un empacador contra la pared del pozo para aislar
la probeta de muestreo de los fluidos del pozo y de la presioacuten hidrostaacutetica Luego la
probeta es presionada a traveacutes del enjarre de filtrado y contra la formacioacuten Una vez
logrado el sellado exitoso del empacador la probeta de muestreo se conecta con la
formacioacuten quedando la liacutenea de flujo de la herramienta aislada del fluido del pozo y de
la presioacuten hidrostaacutetica
A medida que la herramienta de muestreo extrae fluido de la formacioacuten a traveacutes de la
probeta el primer fluido de yacimiento que ingresa en la liacutenea de flujo se contamina con
el filtrado del fluido de perforacioacuten El nivel de contaminacioacuten monitoreado en tiempo
real con analizadores espectroscoacutepicos de fondo de pozo se reduce conforme continuacutea
la extraccioacuten Dependiendo de la permeabilidad de la formacioacuten la anisotropiacutea y la
magnitud de la invasioacuten la viscosidad del fluido de formacioacuten y el tiempo de bombeo
la reduccioacuten de la tasa y presioacuten de flujo el nivel de contaminacioacuten se reduce lo
suficiente o no como para permitir la recoleccioacuten de una muestra de fluido que sea
representativa del fluido de formacioacuten El fluido contaminado con filtrado de zonas
invadidas profundamente sigue alimentando la probeta de muestreo y en los casos en
los que el enjarre se forma deficientemente el fluido del pozo puede seguir invadiendo
la formacioacuten a un ritmo relativamente significativo El logro de niveles de
contaminacioacuten suficientemente bajos quizaacutes requiera operaciones de bombeo
prolongadas por varias horas Esto resulta costoso en teacuterminos de tiempo de equipo de
perforacioacuten y en una mayor exposicioacuten al atascamiento en agujeros descubiertos
Buscando la forma de mejorar la calidad de las muestras y reducir el tiempo de
muestreo los cientiacuteficos investigaron los efectos de las diferentes configuraciones de las
probetas Para comprobar la idea de que el flujo guiado hacia el interior de una probeta
reduzca la contaminacioacuten de una muestra y acorte el tiempo de muestreo un cientiacutefico
del Centro de Investigaciones de Schlumberger en Cambridge Inglaterra simuloacute el
flujo hacia el interior de una probeta modificada Los resultados del modelado
ayudaron a determinar el tamantildeo oacuteptimo de las probetas Los investigadores del Centro
de Investigaciones Doll de Schlumberger en Ridgefield Connecticut EUA realizaron
experimentos 2D en modelos de laboratorio para determinar los beneficios potenciales
de limpieza de las muestras Las probetas modificadas poseiacutean tres aberturas dos
aberturas laterales denominadas probetas de proteccioacuten (o de descarte) que extraiacutean y alejaban el fluido contaminado de la porcioacuten central de la probeta y una abertura
central denominada probeta de muestreo que recolectaba el fluido con bajo nivel de
contaminacioacuten Los resultados experimentales indicaron que la limpieza con las
probetas de proteccioacuten activas se produciacutea mucho maacutes raacutepido que sin ellas logrando
niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con menos volumen de fluido bombeado
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Pruebas de ingenieriacutea adicionales realizadas en el Centro de Tecnologiacutea de Sugar Land
en Texas extendieron los resultados 2D en las formaciones simuladas a tres
dimensiones en formaciones rocosas reales En estos experimentos un prototipo de
probeta de fondo de pozo de una nueva herramienta de muestreo guiado extrajo los
fluidos de un nuacutecleo de arenisca grande en un dispositivo de prueba El nuacutecleo de 12
pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro conteniacutea fluido de formacioacuten acuoso
con cloruro de sodio [NaCl] y fluido con filtrado de lodo de diferentes conductividades
conocidas El flujo de fluido hacia la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de
muestreo fue controlado y medido con vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de
alta presioacuten Los medidores de conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las
liacuteneas de flujo instaladas desde la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
registraron la historia de limpieza de cada prueba de muestro
Figura 4
Configuracioacuten y resultados visuales de los experimentos de laboratorio que simulan el flujo guiado La configuracioacuten experimental (arriba) con sitioacute en una formacioacuten 2D hecha con partiacuteculas de vidrio rodeadas por un solo aceite con un iacutendice oacuteptico ideacutentico al de las partiacuteculas de vidrio toda sostenida entre dos placas de vidrio verticales La porcioacuten inferior del aceite se tintildeoacute de rojo para representar la zona invadida con filtrado Por encima de esta porcioacuten el aceite se dejoacute transparente Utilizando un dispositivo de probetas de muestreo y de proteccioacuten (o descarte) en la base de la formacioacuten se extrajo el fluido (inserto) Una caacutemara monitoreoacute la limpieza en la formacioacuten directamente frente al dispositivo de probetas Despueacutes del procesamiento de las imaacutegenes las imaacutegenes visuales obtenidas con la teacutecnica de repeticioacuten (izquierda) muestran diferencias grandes en la zona limpiada con la probeta de muestreo sola (izquierda) y con las probetas de muestreo y de proteccioacuten juntas (derecha) La probeta de muestreo y la probeta de proteccioacuten limpian un aacuterea grande frente a la probeta de muestreo lo que asegura que soacutelo el fluido no contaminado ingrese en la probeta de muestreo
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Con filtrado de lodo de diferentes conductividades conocidas El flujo de fluido hacia la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo fue controlado y medido con
vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de alta presioacuten Los medidores de
conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las liacuteneas de flujo instaladas desde la
probeta de proteccioacuten y probeta de muestreo registraron la historia de limpieza de
cada prueba de muestreo Con el guiado de la muestra los niveles de contaminacioacuten del
fluido de la liacutenea de muestreo se redujeron raacutepidamente mientras que el nivel de
contaminacioacuten de la liacutenea de descarte disminuyoacute en forma gradual Una probeta
tradicional habriacutea medido el flujo combinado y sin alcanzar un nivel de contaminacioacuten
inferior al 10
Figura 5
Disentildeo de una configuracioacuten experimental para investigar la factibilidad del muestreo guiado Un probador en la interfase de formacioacuten contiene un nuacutecleo de arenisca de 12 pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro se encuentra en contacto con dos colectores de fluido y una probeta prototipo de laboratorio que permite el guiado de la muestra El fluido de formacioacuten simulado se suministra en la base del nuacutecleo y el filtrado simulado en un aro que rodea al nuacutecleo El flujo hacia y desde el probador es controlado y monitoreado con bombas y vaacutelvulas el nivel de contaminacioacuten se calcula a partir de mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo
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Figura 6
Reduccioacuten de la contaminacioacuten con y sin probeta de proteccioacuten o descarte Las mediciones de laboratorio detectaron niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con el incremento del volumen de fluido bombeado lo que correspondioacute a un incremento del tiempo de bombeo La extraccioacuten de muestras sin la probeta de proteccioacuten (azul) nunca alcanzoacute niveles de contaminacioacuten inferiores al 1
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La clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de contaminacioacuten bajos es la guiacutea de
flujo logrado con la probeta de admisiones muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido
implementado en la herramienta de muestreo operada con cable Quicksilver Probe un
nuevo moacutedulo del Probador Modular de la Dinaacutemica de Formacioacuten MDT En ciertos
aspectos la configuracioacuten del moacutedulo Quicksilver Probe es similar a la de los
tomadores de muestra tradicional en cuanto un sello empacador aiacutesla la zona de
muestreo del fluido del pozo No obstante dentro de la zona de muestreo del fluido una
probeta de proteccioacuten ciliacutendrica colocada en la periferia de la zona de muestreo rodea
y protege la zona de muestreo maacutes interna
Datos experimentales obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado La reduccioacuten de la contaminacioacuten inferida de las mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo de descarte y flujo de muestreo demuestra la limpieza del fluido en esta prueba de muestreo El nivel de contaminacioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo (verde) se redujo raacutepidamente mientras que en la liacutenea de flujo de descarte (rojo) disminuyoacute gradualmente La suma del flujo de ambas liacuteneas da como resultado el flujo total (azul) es decir el flujo que habriacutea medido una probeta tradicional
Figura 7
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
12
Figura 8
Muestreo de fluido de formacioacuten con la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe La probeta posee dos orificios de admisioacuten con la liacutenea de toma de descarte rodeando la liacutenea de toma de muestras Los empacadores rodean y separan estas probetas y se sellan contra la pared del pozo (derecha) El fluido de formacioacuten se muestra en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro Cuando se inicia el bombeo el fluido que fluye a traveacutes de la liacutenea de toma de muestras se encuentra altamente contaminado (graacutefico inserto) pero la contaminacioacuten se reduce raacutepidamente con el tiempo Pronto los niveles de contaminacioacuten alcanzan un valor aceptable
Un sello de empacador adicional separa la admisioacuten del fluido de descarte de la
admisioacuten del fluido de muestreo La zona interna y la zona perifeacuterica estaacuten conectadas a
liacuteneas de flujo independientes a las que se alude como liacutenea de flujo de muestreo y
liacutenea de flujo de descarte o de proteccioacuten respectivamente Dos bombas una colocada
por encima de la probeta y otra por debajo introducen el fluido en las dos liacuteneas de
flujo con velocidades diferentes y los analizadores espectroscoacutepicos determinan la
composicioacuten del fluido en cada liacutenea de flujo El efecto de orientacioacuten de este meacutetodo
se asemeja levemente a la forma en que los dispositivos de adquisicioacuten de latero
perfiles utilizan los electrodos ―protectores para guiar la corriente dentro de una
formacioacuten con el fin de medir la resistividad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
13
El dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe bombea el fluido desde la
formacioacuten a traveacutes del aacuterea central y el aacuterea perifeacuterica de la zona de muestreo
simultaacuteneamente Inicialmente el fluido contaminado mezclado fluye hacia ambas
aacutereas pero no se recolecta Despueacutes el flujo se separa o se divide entre las liacuteneas de
descarte y de muestreo El flujo en la entrada de la liacutenea de descarte se incrementa y en
poco tiempo todo el fluido contaminado se introduce en la liacutenea de descarte
permitiendo que el fluido de formacioacuten con bajo nivel de contaminacioacuten fluya hacia la
La sarta de herramientas Quicksilver Probe
Los fluidos ingresan en la herramienta en la probeta de muestreo guiado Los fluidos
contaminados fluyen hacia abajo a traveacutes del analizador de fluidos y la bomba de descarte
Los fluidos limpios fluyen hacia arriba a traveacutes de los moacutedulos del analizador de fluidos y la
bomba de muestreo hasta el moacutedulo de botellas para muestras La configuracioacuten puede
variar para las diferentes operaciones de muestreo Por ejemplo para ciertas aplicaciones
las bombas pueden estar localizadas aguas arriba de los analizadores de fluidos
Figura 9
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
14
liacutenea de muestreo Esta teacutecnica acentuacutea la diferencia en el nivel de contaminacioacuten entre
el fluido limpio y el fluido contaminado lo que facilita la identificacioacuten del momento en
el que se obtiene una muestra limpia Algunos estudios de diversos casos ambientales
muestran la calidad de las muestras que es posible obtener utilizando la nueva
tecnologiacutea de flujo guiado
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico
En el antildeo 2004 Chevron perforoacute un pozo de exploracioacuten en el play incipiente de edad
Terciario Inferior situado en aguas profundas del Golfo de Meacutexico Estos pozos
habitualmente son difiacuteciles de perforar y terminar con tirantes de agua (profundidades
del lecho marino) que alcanzan 3000 m [10000 pies] y profundidad total que excede
7600 m [25000 pies] Hasta el momento maacutes de 20 pozos de exploracioacuten y
evaluacioacuten han sido perforados en este play maacutes de la mitad fueron pozos
descubridores con columnas de aceite de gran espesor en muchos casos No obstante
en esas condiciones la prueba de pozo suele ser extremadamente cara y su costo
habitual asciende a US$ 70 millones o una suma superior Por este motivo raramente se
El play de edad Terciario Inferior situado en el aacuterea de aguas profundas del Golfo de Meacutexico donde Chevron descubrioacute el Campo Jack en el antildeo 2004 Los otros pozos del play de edad Terciario Inferior se muestran como puntos
Figura 10
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
15
realizan pruebas DST en esta regioacuten Perforando en este play del Bloque Walker Ridge
759 en septiembre de 2004 Chevron y sus socios anunciaron el descubrimiento de
areniscas petroliacuteferas de maacutes de 110 m [350 pies] de espesor neto en el Pozo Jack 1 el
primer pozo del aacuterea prospectiva Jack El aacuterea marina subsalina se encuentra a
aproximadamente 4 3 0 km [270 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens y a 280 km [175
millas] de la costa Para evaluar el aacuterea prospectiva con maacutes detenimiento Chevron
perforoacute un segundo pozo denominado Jack 2 en el Bloque Walker Ridge 758 una
profundidad total de 8588 m [28175 pies] Apartaacutendose de los procedimientos
habituales Chevron planificoacute la prueba de pozo que convertiriacutea a Jack 2 en el uacutenico
pozo del Terciario Inferior probado en el Golfo de Meacutexico La obtencioacuten de una
muestra pura de fluido de formacioacuten previo a la prueba de produccioacuten ayudoacute
significativamente a la reduccioacuten de incertidumbres asociadas con el fluido de disentildeo de
prueba mejorando en consecuencia el valor de este costoso servicio
Una configuracioacuten singular de la sarta de herramientas de muestreo MDT posibilitoacute la
recoleccioacuten de muestras de fluido obtenidas en forma tradicional en dos estaciones con
una probeta de diaacutemetro extra-largo (XLD) y orientoacute las muestras en dos estaciones con
el moacutedulo Quicksilver Probe El anaacutelisis del fluido de la liacutenea de flujo en tiempo real
realizado en una estacioacuten con la probeta XLD muestra que la relacioacuten RGA se
incrementa pero no se nivela aun despueacutes de 8 horas de bombeo No obstante se
recolectaron muestras a los 30000 segundos Los anaacutelisis de laboratorio demostraron
posteriormente que estas muestras poseiacutean maacutes de 10 de contaminacioacuten con OBM
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
16
Figura 11
Graacutefica de limpieza del fluido de la liacutenea de flujo obtenida con una probeta de diaacutemetro extra grande en el Pozo Jack 2 de Chevron El volumen de fluido bombeado durante el muestreo se muestra en el carril superior El anaacutelisis en tiempo real de la densidad oacuteptica medida con el Analizador de Fluidos Vivos LFA conduce a la cuantificacioacuten de la faccioacuten de volumen de los componentes C6+ que son baacutesicamente hidrocarburos liacutequidos (segundo carril) y de la relacioacuten gas-aceite (RGA) (tercer carril) a medida que el fluido de la liacutenea de flujo se vuelve maacutes limpio La relacioacuten RGA (azul) continuacutea creciendo lo que indica un muestreo maacutes limpio pero no se nivela ni siquiera despueacutes de 8 horas de bombeo El anaacutelisis de laboratorio de las muestras recolectadas a los 30000 segundos indicoacute que el nivel de contaminacioacuten era superior al 10 Un carril indicador de la calidad de los datos (carril inferior) es verde cuando la calidad de los datos es alta y marroacuten cuando la calidad de los datos es pobre
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
17
Las muestras obtenidas con el moacutedulo Quicksilver Probe exhibieron una contaminacioacuten
inferior al 1 despueacutes de 4 horas de bombeo Las graacuteficas de volumen de bombeo y
RGA obtenidas de las liacuteneas de flujo de descarte y de muestreo muestran las etapas de
limpieza del fluido Entre 0 y 7340 segundos la bomba inferior inicioacute el
desplazamiento del fluido hacia el pozo llevando los fluidos mezclados a traveacutes de la
liacutenea de flujo de descarte El bombeo de los primeros fluidos a traveacutes de la bomba de la
liacutenea de descarte ayuda a optimizar la obtencioacuten de las muestras Los fluidos que fluyen
en las primeras etapas son maacutes propensos a contener soacutelidos de lodo que obturen la
bomba Si se produce tal obturacioacuten los ingenieros de campo prefieren que se obture la
bomba de descarte en vez de la bomba de muestreo Si bien el flujo no se guiacutea si se
Graacuteficas de volumen de bombeo fraccioacuten de volumen y RGA para los fluidos de la liacutenea de muestreo (izquierda) y la liacutenea de descarte (derecha) obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe Como se observa en el carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) soacutelo la bomba de la liacutenea de descarte (rojo) opera entre 0 y 7340 segundos Luego se activa la bomba de la liacutenea de muestreo (marroacuten) que bombea hasta 11500 segundos en cuyo momento ambas bombas funcionan en forma sincronizada pero a diferentes velocidades La limpieza puede verse por el incremento de la RGA (azul) en la liacutenea de flujo de descarte entre 0 y 7340 segundos mientras la liacutenea de muestreo se encuentra inactiva Luego la bomba de descarte se detiene y la bomba de la liacutenea de muestreo se pone en funcionamiento La RGA observada con el moacutedulo LFA de la liacutenea de muestreo se incrementa gradualmente al principio y luego el flujo se divide a los 11500 segundos la RGA de la liacutenea de muestreo se incrementa en forma sustancial y alcanza una meseta lo que indica que el fluido estaacute limpio La muestra obtenida a 14000 segundos indicoacute un nivel de contaminacioacuten demasiado pequentildeo para ser medido
Figuras 12 y 13
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
18
opera con una sola bomba pueden extraerse muestras si la bomba de muestreo estaacute
funcionando No se pueden obtener muestras si soacutelo opera la bomba de descarte
En este ejemplo la bomba de descarte se detuvo a los 7340 segundos y la bomba de la
liacutenea de muestreo comenzoacute a funcionar La RGA observada con el Analizador de
Fluidos LFA de la liacutenea de muestreo comenzoacute a incrementarse La RGA detectada con
la herramienta LFA de la liacutenea de descarte se ignora ya que no circula fluido a traveacutes de
la misma Aproximadamente a los 11500 segundos el flujo se divide La RGA en la
liacutenea de muestreo se incrementa raacutepidamente lo que indica un proceso de limpieza
raacutepido conforme el filtrado contaminado se guiacutea lejos de la probeta de muestreo
Ademaacutes la curva RGA se aplana de inmediato lo que indica que el fluido estaacute limpio
La RGA en la liacutenea de descarte sigue aumentando su fluido auacuten se estaacute limpiando La
muestra obtenida a los 14000 segundos fue analizada posteriormente en el laboratorio
detectaacutendose un nivel de contaminacioacuten demasiado bajo para ser medido
El empleo del dispositivo Quicksilver Probe permitioacute comparar las muestras de fluido
de alta calidad con las del pozo descubridor y proporcionoacute una estimacioacuten mejorada de
la viscosidad en comparacioacuten con las muestras obtenidas con herramientas
convencionales Las muestras de menos contaminacioacuten mejoraron el disentildeo de la prueba
DST mediante la cuantificacioacuten de la RGA para lo requerimientos del separador y las
instalaciones de superficie prediciendo el comportamiento PVT y mejorando la
caracterizacioacuten del yacimiento
La prueba de produccioacuten del Pozo Jack 2 finalizada en septiembre de 2006 fue la
prueba de pozo exitosa maacutes profunda realizada en el Golfo de Meacutexico Durante la
prueba el pozo mantuvo una tasa de flujo de maacutes de 950 m3d [6000 bd] de aceite
crudo proveniente de aproximadamente el 40 de su espesor neto Chevron y sus
socios Statoil ASA y Devon Energy Corporation decidieron perforar un pozo adicional
de evaluacioacuten en el antildeo 2007
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura
Las condiciones de alta presioacuten y temperatura (HPHT) presentan un ambiente desafiante
para los aspectos en las operaciones de perforacioacuten adquisicioacuten de registros
terminacioacuten y produccioacuten de pozos Los pozos HPHT son a menudo profundos y
requieren el empleo de los equipos de perforacioacuten de mayor capacidad lo que puede
resultar costoso La adquisicioacuten de registros con cable generalmente demanda varias
carreras para obtener la informacioacuten necesaria y a menudo se presentan problemas de
atascamiento de las herramientas por lo que las operaciones de pescamdashcostosas y
prolongadasmdash conllevan riesgos potenciales La adquisicioacuten de registros con tuberiacutea no
suele ser la mejor opcioacuten porque expone las herramientas a temperaturas elevadas
durante maacutes tiempo
La tradicional adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar probablemente no ofrezca
suficiente esfuerzo de traccioacuten para desplegar sartas de herramientas largas en pozos
profundos y quizaacutes carezca del esfuerzo de traccioacuten extra necesario para extraer una
herramienta si se produce un atascamiento Un meacutetodo de despliegue recieacuten
desarrollado utiliza un cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate de alta
traccioacuten puede resultar efectivo en estos casos Este meacutetodo permite el des pliegue
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
19
raacutepido de la sarta de adquisicioacuten de registros y una sobre traccioacuten mayor que reduce el
riesgo de atascamiento de las herramientas
En el sector britaacutenico del Mar del Norte los pozos HPHT son perforados usualmente
con OBM El muestreo de fluidos con cable convencional en los pozos perforados con
OBM requiere tiempos de bombeo largos Estos tiempos extendidos aumentan la
posibilidad de falla en las herramientas relacionadas con la temperatura elevada y
Figura 14
Sistema de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten para registrar pozos profundos con posibilidades de atascamiento de la herramienta en sartas pesadas El sistema comprende una unidad con cable estaacutendar de Schlumberger un malacate de doble tambor con cable de alta resistencia y un cable metaacutelico de alta resistencia a la traccioacuten El malacate incrementa el esfuerzo de traccioacuten que puede ejercerse sobre el cable de manera que hasta las sartas pesadas pueden recuperarse reduciendo el riesgo de atascamiento Con el cable de alta resistencia normalmente se utiliza un punto deacutebil fusible localizado en el cabezal de la sarta para permitir un esfuerzo de traccioacuten maacuteximo sobre la sarta si se requiere El punto deacutebil soacutelo puede romperse desde superficie Los pozos extremadamente profundos como los que superan 8500 m [28000 pies] requieren una unidad de cable modificada
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
20
pueden ocasionar fallas Se necesita un tiempo de limpieza corto y muestras de mejor
calidad para una operacioacuten de muestreo de fluidos exitosa en condiciones de HPHT
Algunos ejemplos de pozos HPHT de Mar del Norte muestran coacutemo la accioacuten de guiado
del flujo de la herramienta Quicksilver Probe reduce el tiempo de limpieza
minimizando la exposicioacuten de la herramienta a temperaturas elevadas mejorando la
calidad de las muestras y reduciendo el riesgo de atascamiento de la herramienta
En un ejemplo HPHT del sector central de Mar del Norte ConocoPhillips (UK) Ltd
aplicoacute tecnologiacuteas nuevas y comprobadas para superar las dificultades presentes en este
ambiente hostil La experiencia indicoacute que ademaacutes de las altas temperaturas y presiones
los pozos del aacuterea mostraban tendencia al atascamiento los efectos de la profundidad
las propiedades del enjarre condiciones de sobrebalance hidrostaacutetico y tortuosidad de
los pozos se combinaban para obstaculizar la evaluacioacuten de yacimientos con
herramientas operadas con cable La obtencioacuten de cualquier dato bajo estas condiciones
requirioacute que se asegurara al equipo de perforacioacuten con los pasos necesarios para reducir
el riesgo de atascamiento de las herramientas de adquisicioacuten de registros Se realizaron
estudios para confirmar que ninguacuten hidrocarburo bombeado en el pozo durante el
anaacutelisis de fluidos desestabilizara la columna de lodo Las operaciones de adquisicioacuten
de registros con tuberiacutea fueron descartadas por razones de seguridad
ConocoPhillips (UK) Ltd registroacute con eacutexito otros pozos HPHT desafiantes de la regioacuten
con un equipo de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten En estos
casos la herramienta de adquisicioacuten de registros con cable se bajaron y extrajeron de los
pozos utilizando cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate colocado entre el
piso de maniobra y la unidad de cable incrementa el esfuerzo de traccioacuten del cable de
4400 a 7030 kg [9700 a 15500 lbm] lo que asegura la recuperacioacuten de la sarta de
herramientas pesadas y largas
En este pozo exploratorio ConocoPhillips (UK) Ltd proyectoacute registrar el pozo y obtener
las presiones con el fin de determinar los pesos del lodo para perforar a mayor
profundidad y caracterizar el fluido de formacioacuten No se requirioacute ninguacuten proceso de
muestreo en el yacimiento primario porque los fluidos presentes en los bloques de falla
productora ya se conociacutean Se esperoacute que la temperatura de fondo de pozo alcanzara
185degC [365degF] y que las presiones de formacioacuten excedieran 14000 lpc [97 MPa] Las
herramientas de adquisicioacuten de registros en pozos HPHT de diaacutemetro reducido
SlimXtreme incluyendo la nueva herramienta analoacutegica de siacutesmica de pozo se
correriacutean con cable de alta resistencia con malacate extra
El pozo encontroacute un yacimiento secundario imprevisto por encima del objetivo
primario provocando cierta incertidumbre en la comprensioacuten de las propiedades de los
fluidos El programa de adquisicioacuten de registros fue modificado de inmediato para
incluir el muestreo del fluido en estas zonas recieacuten descubiertas Se preparoacute un moacutedulo
de la herramienta Quicksilver Probe a fin de ser corrido en el pozo y en la plataforma se
instaloacute un sistema PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo para
realizar el anaacutelisis de las muestras recolectadas en las cuatro zonas nuevas
En la primera arenisca muestreada con el dispositivo Quicksilver Probe se operoacute en
forma uniforme y el flujo a traveacutes de la herramienta se inicioacute en modo mezclado El
flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y la de proteccioacuten despueacutes de 2600
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 15
Monitoreo de la limpieza de muestra utilizando el dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe A 2600 segundos el flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y de proteccioacuten bombeando esta uacuteltima a mayor velocidad (marroacuten carril superior) La RGA se incrementoacute raacutepidamente pasando de 850 pies3bbl a aproximadamente 1500 pies3bbl alcanzando finalmente 1550 pies3bbl (tercer carril) El anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo PVT Express contiene un nivel de contaminacioacuten con OBM praacutecticamente nulo y entre 600-900 ppm de H2S Los resultados de los anaacutelisis de laboratorio realizados en tierra firme indicaron un 1 de contaminacioacuten con filtrado OBM El indicador de la calidad de datos (carril inferior) es verde lo que muestra datos de alta calidad
segundos de muestreo lo que dio lugar a un incremento abrupto de la RGA que pasoacute de
150 m3m3 [850 pies3bbl] a cerca de 270 m3m3 [1500 pies3bbl] La RGA se niveloacute
en 279 m3m3 [1550 pies3bbl] y se mantiene elevada durante la recoleccioacuten de las
muestras El anaacutelisis inicial de fluidos en el pozo indicoacute un aceite de alta pureza Los
resultados finales del anaacutelisis de laboratorio realizado indicaron un nivel de
contaminacioacuten del 1
Los especialistas en el sistema PVT Express identificaron entre 600 y 900 ppm de
aacutecido sulfhiacutedrico [H2S] en la capa de gas maacutes somera lo que es incompatible con el
disentildeo de terminacioacuten del pozo La presencia de estos niveles de H2S en la primera
arenisca condujo al equipo de subsuelo de ConocoPhillips (UK) Ltd a mejorar la
inspeccioacuten minuciosa de otras capas inexploradas Se programaron carreras adicionales
de adquisicioacuten de registros para las areniscas restantes en la seccioacuten de 8 1 frasl2 pulgadas
que incluyeron muchas maacutes estaciones de muestreo asumiendo que el moacutedulo podiacutea
tolerar las temperaturas elevadas
En otra estacioacuten la operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe se inicioacute y prosiguioacute
con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta Esto significa que la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo estaban conectadas
hidraacuteulicamente dentro de la herramienta en forma similar al muestreo tradicional con
una sola probeta El bombeo continuoacute durante maacutes de 14000 segundosmdashpor 4 horasmdash
momento en que se recolectaron las muestras porque el fluido no se tornaba maacutes limpio
El anaacutelisis en la localizacioacuten del pozo determinoacute que el nivel de contaminacioacuten era del
22 lo que fue confirmado tres semanas despueacutes con el resultado de laboratorio que
indicoacute un nivel del 23
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
22
Figura18
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo HPHT de BG en el Mar del Norte Antes de los 3050 segundos el fluido fluyoacute a traveacutes de la bomba de la liacutenea de muestreo (azul carril superior) A los 3050 segundos la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) y la bomba de la liacutenea de muestreo operaron en forma sincroacutenica pero con la bomba de la liacutenea de descarte funcionando a mayor velocidad Esto produjo la divisioacuten del flujo dando origen a un incremento abrupto de la RGA (azul) a los 3050 segundos (segundo carril) Se observoacute que la muestra obtenida a los 8700 segundos no conteniacutea contaminacioacuten
Antes de abandonar esta estacioacuten de muestreo el ingeniero de campo logroacute cerrar la
vaacutelvula de derivacioacuten y establecer un flujo guiado El flujo se dividioacute entre la liacutenea de
flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo la RGA se incrementoacute sustancialmente
y la contaminacioacuten se redujo El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo indicoacute
que los niveles de contaminacioacuten cayeron de 22 a 15 Las muestras de fluido
recolectadas aquiacute mostraron un 1 de contaminacioacuten en el anaacutelisis de laboratorio
posterior Aquiacute y en las capas restantes se detectaron niveles normales de H2S En
total se obtuvieron 27 muestras de fluido con resultados de buena calidad en todas las
capas
El pozo se terminoacute disparaacutendose soacutelo en las capas que presentoacute que poseiacutean niveles de
H2S bajos compatibles con la metalurgia de las tuberiacuteas La obtencioacuten de una serie de
muestras de fondo de pozo sin contaminar como parte de un programa de adquisicioacuten
de registros de raacutepida evolucioacuten era vital para el eacutexito del desarrollo de este yacimiento
secundario Si no se hubieran muestras de alta calidad y la terminacioacuten del pozo se
habriacutea llevado a cabo sin estos datos las altas concentraciones de H2S dantildeariacutean la
tuberiacutea de produccioacuten asiacute como en las instalaciones de produccioacuten La mitigacioacuten de
este episodio requirioacute el cierre de la produccioacuten y la ejecucioacuten de una operacioacuten de
recuperacioacuten de pozo costosa para identificar y aislar la zona con contenido potencial de
H2S
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figuras 16 y 17
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo del Mar del Norte de ConocoPhillips (UK) Ltd con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta (izquierda) Con las liacuteneas de flujo de descarte y muestreo conectadas hidraacuteulicamente dentro de la herramienta el efecto es el mismo que el del muestreo convencional con una sola probeta El carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) indica soacutelo la bomba de muestreo en funcionamiento (azul) La limpieza es gradual como lo demuestra el incremento lento de la RGA con el tiempo (tercer carril) Despueacutes de maacutes de 14000 segundos el fluido no seguiacutea limpiaacutendose de manera que se procedioacute a recolectar las muestras De acuerdo con el anaacutelisis PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo el nivel de contaminacioacuten fue del 22 Despueacutes que el ingeniero de campo cerroacute la vaacutelvula de derivacioacuten (derecha) el flujo de fluido se dividioacute entre la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo al cabo de aproximadamente 15500 segundos El bombeo se realiza tanto por la bomba de la liacutenea de muestreo (azul) como por la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) (carril superior) pero la bomba de la liacutenea de descarte opera a mayor velocidad La RGA (tercer carril) se incrementoacute hasta alcanzar 1500 pies3bbl lo que indicoacute una reduccioacuten de la contaminacioacuten El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo cuantificoacute una caiacuteda del nivel de contaminacioacuten del 22 al 15
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST
Perforando en otra aacuterea HPHT del sector central de Mar del Norte BG realizoacute un
descubrimiento de muacuteltiples zonas con hidrocarburos Este pozo de exploracioacuten fue
disentildeado para que no se ejecutaran pruebas DST lo que implicoacute un ahorro de costos en
dos niveles En primer lugar una prueba DST en esta regioacuten costoacute entre US$ 10 y 20
millones En segundo lugar la instalacioacuten de una terminacioacuten de menor costo generaba
ahorros adicionales Una prueba DST requeririacutea una tuberiacutea de revestimiento de 9 78
pulgadas maacutes pesada para tolerar las presiones de la prueba y un aacuterbol de prueba de
pozo diferente para soportar el equipo mencionado totalizando US$ 4 millones
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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adicionales Ademaacutes la falta de produccioacuten de fluidos en superficie evitariacutea riesgos
ambientales
Como no se programoacute ninguna prueba DST era crucial obtener muestras de alta pureza
con cable Para permitir el anaacutelisis de los fluidos de formacioacuten en tiempo real la
herramienta Quicksilver Probe fue configurada con el moacutedulo LFA y el moacutedulo
Analizador de la Composicioacuten de los Fluidos CFA en la liacutenea de flujo de muestreo Un
sistema PVT Express instalado en el quipo de perforacioacuten analizoacute la contaminacioacuten en
la localizacioacuten del pozo Los especialistas pudieron participar en el proceso de
adquisicioacuten de registros y el anaacutelisis de las muestras en tiempo real a traveacutes del sistema
InterACT de monitoreo y enviacuteo de datos Mediante la confirmacioacuten de la pureza de la
muestra del pozo los ingenieros conocieron si la calidad de la muestra era adecuada o si
se requirieron una nueva muestra Los especialistas en fluidos de BG esperaban
muestras con un nivel de contaminacioacuten con OBM inferior al 5 Ademaacutes de las
muestras de hidrocarburos la herramienta obtuvo muestras de agua si toleraba las
temperaturas elevadas del yacimiento que se encontraban a mayor profundidad Se
anticipoacute que las presiones alcanzariacutean como miacutenimo un valor de 13000 lpc [90 MPa]
y se previoacute que la temperatura excederiacutea el liacutemite de operabilidad de los moacutedulos LFA y
CFA establecido en 177degC [350degF]
El primer intervalo muestreado con hidrocarburos el maacutes somero la temperatura
alcanza 171degC [340degF] La operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe procedioacute
normalmente comenzoacute con la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
conectadas a traveacutes de la vaacutelvula de derivacioacuten interna Se utilizoacute la bomba superior
para bombear el fluido a traveacutes de la liacutenea de muestreo El flujo se dividioacute entre la liacutenea
de descarte y la de muestreo despueacutes de 3050 segundos de bombeo momento en el que
un salto en la curva RGA se observoacute en la graacutefica LFA con reduccioacuten significativa del
nivel de contaminacioacuten del fluido en la liacutenea de muestreo Al cabo de menos de dos
minutos en que la contaminacioacuten alcanzoacute un nivel estimado del 10 se abrioacute la botella
de un galoacuten de capacidad para recolectar una muestra de seguridad una praacutectica
estaacutendar en pozos difiacuteciles Resultoacute prudente porque inmediatamente despueacutes la bomba
de la liacutenea de flujo de muestreo se atascoacute pero se puso en marcha nuevamente
La contaminacioacuten continuoacute reducieacutendose y cuando se niveloacute la RGA se abrioacute llenoacute y
reenvioacute a la superficie una botella para muestras monofaacutesicas El anaacutelisis PVT Express
realizado cuantificoacute un nivel de contaminacioacuten extremadamente bajo lo que indicoacute que
la muestra era pura y la herramienta se desplegoacute en el nivel maacutes profundo con
temperatura mayor Las pruebas de laboratorio independientes realizadas a las pocas
semanas en laboratorio detectaron nivel de contaminacioacuten nulo en esta muestra
En la siguiente zona con hidrocarburos se obtuvo con eacutexito tres muestras con un nivel
de contaminacioacuten bajo pero despueacutes las vaacutelvulas de retencioacuten de lodo en la liacutenea de
flujo de muestreo comenzaron a mostrar signos de taponamiento No obstante quedoacute
por muestrear la zona maacutes profunda con temperatura maacutes elevada Ahiacute en la estacioacuten de
muestreo de agua el moacutedulo LFA detectoacute tapones de lodo y filtrado OBM lo que
indicoacute que el movimiento inesperado del fluido se produjo a traveacutes del orificio de salida
del fluido Transcurrido cierto tiempo este movimiento del fluido proveniente del pozo
habiacutea removido la obturacioacuten de la vaacutelvula de retencioacuten de lodo y el bombeo
sincronizado hacia las liacuteneas de descarte y muestreo se llevoacute a cabo en forma normalmdasha
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25
pesar de la temperatura de fondo de pozo de 183 degC [361degF] mdash lo que permitioacute
obtener muestras de agua de formacioacuten
La determinacioacuten del nivel de contaminacioacuten de las muestras de agua con OBM en el
fondo del pozo se basoacute en la interpretacioacuten de los datos de los canales cromaacuteticos del
moacutedulo LFA El lodo del pozo filtrado OBM y agua de formacioacuten poseen respuestas
caracteriacutesticas en los rangos de frecuencias visibles y frecuencias de la banda infrarroja
cercana medidos con la herramienta Las dos muestras de agua recolectadas en este
nivel conteniacutean algo de fluido OBM de descarte pero esto no constituyoacute un problema
porque el OBM es inmiscible en el agua de formacioacuten BG estima un ahorro de hasta
US$ 24 millones si se utiliza el meacutetodo de muestreo guiado Quicksilver Probe en lugar
de una prueba de formacioacuten efectuada a traveacutes de la columna de perforacioacuten para
obtener muestras con un nivel de contaminacioacuten nulo
45 Muestreo de aceite viscoso
El aceite viscoso se difiacutecil de muestrear utilizando la tecnologiacutea de muestreo tradicional
Con su viscosidad maacutes baja el filtrado OBM fluye hacia los dispositivos de muestreo
incrementando la contaminacioacuten de las muestras y dejando a menudo fluidos de
formacioacuten de alta viscosidad en la formacioacuten
Cairn Energy India Pty Ltd experimentoacute esos problemas durante la obtencioacuten de
muestras de aceite en su Campo Bhagyam del noroeste de India El Campo Bhagyam es
Figura 19
Deteccioacuten de la contaminacioacuten con OBM en muestras de agua utilizando el moacutedulo LFA en el pozo HPHT de BG en Mar del Norte El carril superior muestra la presioacuten medida con el medidor de cuarzo y la presioacuten medida con el medidor de deformacioacuten junto con la resistividad sin escalar (rosa) y las carreras de la bomba (azul y verde) El segundo carril muestra la fraccioacuten de volumen de los componentes C6+ indicando la contaminacioacuten con filtrado OBM (verde) el OBM y los soacutelidos (rojo) y el agua (azul) A los 2600 segundos despueacutes que las bombas de descarte y muestreo comienzan a bombear en forma sincronizada la liacutenea de muestreo recibe el agua de formacioacuten (azul) El tercer carril contiene 10 canales oacutepticos LFA El canal 0 (negro) detecta el metano Los canales 6 y 9 (azul maacutes oscuro) detectan el agua El carril correspondiente a la fraccioacuten de volumen detecta el agua (azul) cuan do los canales LFA 6 y 9 alcanzan amplitudes altas
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26
Figura 20
Composicioacuten derivada del anaacutelisis de laboratorio de muestras de aceite viscoso obtenidas para Cairn Energy India en el Campo Bhagyam de la Cuenca Barmer Las muestras todas de la misma localizacioacuten fueron recolectadas utilizando un tomador de muestras monofaacutesicas operado con cable (WL) en pozo entubado (verde) un probador de la formacioacuten convencional operado con cable en agujero descubierto (azul) y la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe en agujero descubierto (rojo) El probador de la formacioacuten convencional operado con cable arrojoacute una muestra contaminada mientras que la muestra de agujero descubierto obtenida con el meacutetodo de muestreo guiado se ajustoacute bien a la obtenida en el pozo entubado
uno de los 19 campos de la Cuenca de Barmer que explota la arenisca Fatehgarh de alta
permeabilidad Las reservas de aceite del yacimiento se estiman en 240 millones de m3
[1500 millones de barriles] La propiedad del aceite variacutea entre los distintos campos de
la cuenca y estos del Campo Bhagyam exhiben una variacioacuten composicional desde la
cresta hasta el contacto aguaaceite Cairn planea optimizar el desarrollo del campo y el
disentildeo de las instalaciones de superficie para lo cual necesita un mejor conocimiento de
las propiedades del aceite
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27
Los aceites Bhagyam poseen un alto contenido de parafinas lo que les confiere un alto
punto de escurrimiento y alta viscosidad a la temperatura del yacimiento La obtencioacuten
de muestras de calidad PVT representativas ha sido un desafiacuteo Antes de la introduccioacuten
del muestreo guiado en la India la mayoriacutea de las muestras obtenidas por Schlumberger
y otras compantildeiacuteas de servicios con probadores de formacioacuten en agujero descubierto
estaban demasiado contaminadas para suministrar propiedades PVT correctas durante el
anaacutelisis de laboratorio
Para obtener muestras sin contaminacioacuten Cairn recurre a la recoleccioacuten de muestras de
pozos entubados utilizando tomadores de muestras monofaacutesicas con cable Estas se
obtienen de esta manera y pueden tener niveles de contaminacioacuten bajos pero se
recolectan despueacutes haber de terminado el pozo
En una campantildea destinada a mejorar la calidad de las muestras el dispositivo
Quicksilver Probe recolectoacute muestras en dos pozos del Campo Bhagyam De las 18
muestras obtenidas 15 fueron de calidad PVT Seis exhibieron un nivel de
contaminacioacuten nulo Se analizoacute una de las muestras para determinar la composicioacuten
quiacutemica y se comparoacute con una muestra obtenida en la misma localizacioacuten con un
probador de formacioacuten en agujero descubierto convencional y con muestra obtenida en
pozo entubado
El meacutetodo tradicional en agujero descubierto Generoacute una muestra contaminada con
diversos componentes OBM La muestra obtenida en el pozo entubado presentoacute una
composicioacuten similar a la muestra Quicksilver Probe sin contaminar con pequentildeas
variaciones en la concentracioacuten de algunos componentes
Luego de la obtencioacuten exitosa de muestras sin contaminacioacuten y la disponibilidad
detallada de datos PVT de fluidos Cairn cuenta con mejores propiedades de fluidos
para llevar a cabo estudios de desarrollo de campos que incluyan estimaciones de
reservas disentildeo de instalaciones y aseguramiento del flujo Estos estudios son un aporte
significativo en la produccioacuten del Campo Bhagyam e indican el potencial para la
ejecucioacuten de estudios mejorados en el desarrollo de campos en todo el mundo
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros
El dispositivo Quicksilver Probe es una herramienta valiosa para evaluar la eficiencia de
recuperacioacuten de hidrocarburos en campos maduros Algunos ejemplos de campos
maduros complejos situados en Medio Oriente muestran coacutemo el meacutetodo de muestreo
guiado permitioacute obtener muestras puras en formaciones de permeabilidad alta-baja y
ayudoacute a evaluar la eficiencia del barrido de gas
El primer pozo se encuentra ubicado en un yacimiento que produce mediante empuje
por expansioacuten de casquete de gas y empuje de agua Recientemente se perforaron varios
pozos de evaluacioacuten para monitorear la eficiencia del barrido Los pozos se perforaron
con OBM y se registraron con la sonda integrada de adquisicioacuten de datos con cable
Platform Express y con la herramienta de resonancia magneacutetica nuclear para anaacutelisis en
agujero des cubierto Se utilizoacute el moacutedulo Quicksilver Probe de la herramienta MDT
para recolectar las muestras de fluidos
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28
El objetivo era evaluar la eficiencia de la expansioacuten del casquete de gas en el
yacimiento principal una formacioacuten de arenisca heterogeacutenea con una permeabilidad de
maacutes de 1 Darcy Si bien las bajas saturaciones de aceite derivadas de las mediciones
de Resonancia Magneacutetica Xpert MRX indicaron un nivel de barrido del aceite por
expansioacuten del gas altamente eficiente se corrioacute el probador de la formacioacuten para
confirmar la ausencia de aceite moacutevil en la zona barrida La identificacioacuten de la
presencia de aceite moacutevil remanente indicoacute un barrido incompleto El moacutedulo una
estacioacuten de la columna de aceite Todas las zonas muestran el incremento caracteriacutestico
RGA cuando el flujo a traveacutes de la liacutenea de descarte se aparta de la liacutenea de muestreo
Se captaron varias muestras de gas sin contaminacioacuten con filtrado OBM y sin aceite
moacutevil lo que indicoacute una recuperacioacuten eficiente
En la zona de aceite la RGA medida con el moacutedulo LFA indicoacute una precisioacuten de 1
con respecto a la RGA conocida en el campo El tiempo de bombeo requerido para una
muestra de aceite limpia extraiacuteda de esta zona fue de unos 1600 segundos
aproximadamente un tercio del tiempo requerido normalmente para la misma zona en
otros pozos El anaacutelisis de laboratorio determinoacute que la contaminacioacuten de la muestra de
aceite obtenida con la herramienta Quicksilver Probe era demasiado escasa para ser
medida
Figura 22
Comparacioacuten de los tiempos de bombeo para obtener muestras de aceite limpio en un campo del Medio Oriente con el moacutedulo Quicksilver Probe y probeta tradicional En esta arenisca de alta permeabilidad la herramienta Quicksilver Probe (rojo) requirioacute 1600 segundos de tiempo de bombeo para hacer pasar el fluido con bajo nivel de contaminacioacuten a la liacutenea de muestreo mientras que la probeta tradicional (azul) demandoacute aproximadamente el triple del tiempo de bombeo para obtener una muestra con baja contaminacioacuten
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29
En un segundo ejemplo del Medio Oriente un pozo de evaluacioacuten penetroacute seis
yacimientos incluyendo uno nuevo Los objetivos eran obtener perfiles de presioacuten
identificar los fluidos en el fondo del pozo y obtener muestras de fluidos limpias
Ademaacutes el operador establecioacute el flujo desde las zonas de baja porosidad que no
habiacutean sido probadas previamente en forma directa para determinar su produccioacuten
potencial El operador seleccionoacute el dispositivo Quicksilver Probe porque la zona
amplia destinada a la probeta estaba mejor provista que las probetas convencionales de
diaacutemetro grande para establecer el flujo y obtener muestras de formaciones de baja
porosidad y permeabilidad
El pozo se perforoacute con OBM y los datos del calibrador mostraron buenas condiciones
de pozo Se seleccionaron los puntos de muestreo del fluido utilizando lecturas de
porosidad sin fluidos del registro de resonancia magneacutetica En la primera carrera de
medicioacuten de la presioacuten y obtencioacuten de muestras la herramienta MDT desplegada con
cable obtuvo perfiles de presioacuten utilizando la probeta de diaacutemetro grande En el
segundo descenso el moacutedulo Quicksilver Probe y las unidades de muestreo fueron
operados con la columna de perforacioacuten muestreaacutendose cinco estaciones
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30
Muestreo de un nuevo descubrimiento en un campo maduro del Medio Oriente Este pozo de evaluacioacuten penetroacute seis yacimientos incluyendo uno Ademaacutes de obtener muestras de presioacuten la compantildeiacutea realizoacute pruebas en las zonas de baja porosidad pasadas por alto La presioacuten de formacioacuten aparece en el Carril 1 con el aceite identificado en ciacuterculos verdes y el agua en ciacuterculos azules Los ciacuterculos abiertos indican mediciones de presioacuten que no caen en ninguacuten gradiente Las estrellas representan las presiones medidas con la herramienta Quicksilver Probe El Carril 2 contiene la movilidad determinada de la caiacuteda de presioacuten El Carril 3 representa la porosidad y el contenido de fluido intersticial indicando en rojo el aceite y azul el agua La segunda estacioacuten de muestreo a 300 pies fue un descubrimiento La fraccioacuten de volumen LFA y resultados RGA se representan a la derecha del carril de porosidad (extremo superior derecho) La velocidad de bombeo y valores RGA para la tercera estacioacuten se muestra a la derecha del carril de porosidad (centro a la derecha) Tambieacuten se obtuvo una muestra de baja contaminacioacuten en la quinta estacioacuten a 100 pies es la primera vez que fluye aceite desde esta formacioacuten de baja porosidad Se observoacute que la RGP de este intervalo (extremo inferior derecho) era de 250 pies3bbl
Figura 23
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En la segunda estacioacuten de muestreo el anaacutelisis del fluido de fondo de pozo identificoacute
aceite en un intervalo previamente no explotado La movilidad del fluido era tan baja en
esta zona compacta que no fue posible obtener una medicioacuten de la presioacuten No obstante
el moacutedulo LFA de herramienta Quicksilver Probe monitoreoacute con eacutexito la limpieza del
fluido de formacioacuten y detectoacute una RGA baja para el liacutequido lo que se tradujo en
reservas de aceite adicionales
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo
En la mayoriacutea de los yacimientos la composicioacuten de los fluidos variacutea seguacuten su posicioacuten
dentro del yacimiento Los fluidos presentan degradaciones causadas por la fuerza de
Figura 24
Limpieza del fluido en un pozo de aceite del aacuterea marina de Noruega La operacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe comenzoacute con un flujo mezclado a traveacutes de la liacutenea de flujo de descarte como lo indica el incremento de la tasa de bombeo de la liacutenea de flujo de descarte (verde claro carril superior) y luego a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo (verde oscuro carril superior) Despueacutes de 1300 segundos el flujo se divide y la muestra se logra mediante el incremento de velocidad de bombeo en la probeta de proteccioacuten La RGA (carril inferior) responde al estabilizarse despueacutes de 2300 segundos lo que indica que a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo fluye fluido con bajo nivel de contaminacioacuten La RGA de la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo y la RGA de la liacutenea de flujo de descarte en azul A los 2800 segundos se obtiene una muestra en la que no se observan niveles detectables de WBM Los picos de la curva RGA indican presencia de finos producidos por la arenisca de
formacioacuten
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32
gravedad o la biodegradacioacuten o pueden segregarse por procesos de compactacioacuten
estructural o estratigraacutefica Una forma de caracterizar estas
variaciones es recolectar muestras para el anaacutelisis en superficie Otra forma consiste en
analizar los fluidos en el pozo sin necesidad de efectuarse en superficie
El anaacutelisis de fluidos de fondo de pozo (DFA) estaacute surgiendo como teacutecnica para
caracterizar los fluidos El anaacutelisis DFA ayuda a determinar los mejores intervalos para
la recoleccioacuten de muestras El anaacutelisis de la composicioacuten de los fluidos mientras la
herramienta permanece en el pozo permite caracterizar los fluidos en forma maacutes
detallada porque los analistas pueden modificar el programa de barrido de fluidos en
tiempo real para investigar los resultados inesperados
La capacidad del moacutedulo Quicksilver Probe para suministrar fluidos sin contaminacioacuten
asegura la obtencioacuten de resultados DFA oacuteptimos y un tiempo de limpieza maacutes raacutepido
permite efectuar varias estaciones de barrido de fluidos DFA en forma eficaz sin
tiempos de estacioacuten grandes asociados con operaciones de muestreo convencionales
Una combinacioacuten del anaacutelisis DFA con la recoleccioacuten de muestras ayudoacute a un operador
noruego a conocer los fluidos presentes en un pozo perforado en la Plataforma
Continental Noruega El pozo se perforoacute para su evaluacioacuten final antes de desarrollar el
final de un campo petrolero Debido a restricciones ambientales no se planificoacute una
prueba de produccioacuten por tal fue criacutetico obtener muestras no contaminadas y
caracterizar las variaciones de los fluidos del yacimiento en forma exhaustiva El
anaacutelisis de fluidos se usoacute para la seleccioacuten de materiales en las tuberiacuteas submarinas y su
instalacioacuten en superficie disentildeo de proceso y la planeacioacuten de la produccioacuten Debido a
su alta prioridad para captar muestras de hidrocarburos sin contaminacioacuten miscible el
pozo se perforoacute con lodo base agua (WBM)
Se corrioacute la herramienta Quicksilver Probe en las secciones de 121frasl4 pulgadas y 81frasl2
pulgadas para recolectar muestras de gas condensado aceite y agua de formacioacuten y se
llenaron 19 caacutemaras de muestreo de varios niveles Un ejemplo desafiante fuemdashel
muestreo de aceite en una zona compacta con movilidad de 17 mDcPmdashilustra coacutemo la
tecnologiacutea de muestreo conduce al obtener una muestra no contaminada
La limpieza del fluido comenzoacute con flujo mezclado primero a traveacutes de la liacutenea de flujo
de descarte y posteriormente con la liacutenea de flujo de muestreo Despueacutes de 1300
segundos el flujo se divide y se obtiene mediante el incremento con la tasa de flujo en
la probeta de proteccioacuten La RGA en tiempo real detectada con moacutedulo CFA se
estabilizoacute despueacutes de 2300 segundos lo que indicoacute que el fluido fuera limpio No
obstante el bombeo continuoacute y se obtuvo una muestra a los 2800 segundos Los picos
de la curva RGA indican la presencia de finos producidos por la formacioacuten
confirmados cuando se analiza la muestra en superficie El anaacutelisis en el pozo indicoacute
algo de arena en las muestras pero ninguacuten nivel detectable de descarte de WBM
En el mismo pozo el meacutetodo de obtencioacuten de muestras guiadas creoacute las condiciones
oacuteptimas para el anaacutelisis DFA Los analizadores espectroscoacutepicos indican cuaacutendo el
fluido de la liacutenea es suficientemente puro para ser muestreado se caracterizoacute la
composicioacuten de los fluidos en tres grupos de componentes Metano (C1) etano a
pentano (C2 a C5) hexano y los componentes maacutes pesados (C6+) Esto posibilita el
anaacutelisis en el pozo sin necesidad de recolectar muestras y enviarse a superficie
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
33
Las estaciones de barrido de fluidos DFA se obtienen a traveacutes del contacto gasaceite
con una separacioacuten de soacutelo 05 m [16 pie] La estacioacuten inferior a XX460 m indica
aceite negro con densidad aparente de 0868 gcm3 y RGA de 133 m3m3 [740 pies3
bbl] a XX455 m la composicioacuten del fluido presenta gas seco de densidad aparente
0126 gcm3 y un contenido de C1 superior al 1 (porcentaje en peso)
Las mediciones DFA definen el contacto gas-aceite con una precisioacuten de 05 m lo que
implicoacute mayor exactitud que la que se pudo lograr con los gradientes de presioacuten de los
ensayos (pre-tests) efectuados con el probador de formacioacuten La capacidad de
orientacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe aseguroacute que los fluidos analizados eran
representativos de los fluidos del yacimiento otorgando confiabilidad a los resultados
DFA Mediciones similares obtenidas en 15 estaciones DFA adicionales ayudaron a
cuantificar la composicioacuten de los fluidos de yacimiento y delinear los contactos de
fluidos
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM
En otro ejemplo del aacuterea marina de Noruega el muestreo guiado ayudoacute a obtener
muestras de agua de formacioacuten en un pozo de exploracioacuten perforado con WBM En este
pozo la caracterizacioacuten del agua era un factor clave para la descripcioacuten del yacimiento
y su evaluacioacuten econoacutemica El operador capturoacute muestras especiales para estudiar la
composicioacuten del agua en diferentes etapas de la vida productiva del pozo recolectoacute
muestras de agua con la herramienta Quicksilver Probe usoacute una probeta con empacador
dual en la tuberiacutea de revestimiento y realiza finalmente una prueba de formacioacuten a
Figuras 25 y 26
Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo para identificar el contacto gas-aceite entre dos estaciones de barrido de fluidos separadas a una distancia de 05 m Las mediciones con el moacutedulo CFA detectaron que el fluido puro muestreado a XX460 m (izquierda) era aceite negro El carril correspondiente a la composicioacuten (extremo superior) indica un 91
(porcentaje en peso) de C6+ (verde) y un 89 (porcentaje en peso) de C1 (amarillo) con RGA de 133 m3m3 En la estacioacuten situada 05 m maacutes arriba (derecha) el anaacutelisis
composicional indica un contenido de C1 (amarillo) del 91 (porcentaje en peso) y un
contenido de C6+ (verde) de menos del 5 (porcentaje en peso) lo que indica presencia de gas seco con RGA de 56602 m3m3
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34
traveacutes de la columna de perforacioacuten Para facilitar la cuantificacioacuten de la contaminacioacuten
con filtrado WBM se agregoacute Tritio (Isoacutetopo natural del Hidroacutegeno) al WBM como
trazador Las aguas de formacioacuten no contienen Tritio en cantidades medibles de manera
que los niveles de Tritio detectados en pruebas de laboratorio pudieran convertirse en
niveles de contaminacioacuten
La primera muestra se tomoacute con la herramienta Quicksilver Probe El flujo se dividioacute
despueacutes en 18700 segundos y la muestra se recolectoacute al cabo de 24960 segundos de
bombeo El anaacutelisis de laboratorio del contenido de tritio indicoacute que la muestra poseiacutea
un nivel de contaminacioacuten del 0
El pozo se entuboacute despueacutes con tuberiacutea de revestimiento corta (liner) de 7 pulgadas y se
disparoacute en la zona de intereacutes Se corrioacute un probador de la formacioacuten operado con cable
junto con los empacadores duales inflables dentro de la tuberiacutea de revestimiento corta
para aislar el intervalo de flujo El incremento del aacuterea de flujo proporcionado por los
empacadores minimizariacutea la caiacuteda de presioacuten requerida para extraer las muestras y asiacute
se redujo el riesgo de atascamiento de la herramienta
Luego de un tiempo de limpieza demdash24 horasmdashdurante el cual se bombearon 1700
litros [450 galones] de fluido desde la formacioacuten hacia el pozo el probador de la
formacioacuten recolectoacute dos muestras El anaacutelisis de laboratorio indicoacute que las muestras
conteniacutean concentraciones elevadas de tritio potasio calcio y bromuro que son
indicativos de contaminacioacuten con salmuera de terminacioacuten y filtrado de lodo
La compantildeiacutea operadora realizoacute una prueba DST en una zona de gas situada encima de
una zona de agua El agua que fluiacutea con el gas se recolectoacute para su anaacutelisis observando
que se encontraba contaminada con salmuera de terminacioacuten y que ademaacutes conteniacutea
46 de inhibidor de hidratos
Las muestras obtenidas con la herramienta Quicksilver Probe demostraron ser las de
agua maacutes pura que se recolectaran en el campo sobrepasando la calidad obtenible con
el muestreo de probeta convencional en el pozo entubado o con pruebas DST El
anaacutelisis reveloacute caracteriacutesticas composicionales inesperadas que al principio resultoacute
difiacutecil de creer sin embargo el anaacutelisis posterior de los nuacutecleos y registros corroboroacute
los nuevos resultados de la composicioacuten del agua En otro ejemplo de muestreo de agua
del aacuterea marina de Noruega la aplicacioacuten tanto del meacutetodo de muestreo guiado como
del meacutetodo convencional en la misma formacioacuten ayudoacute a comparar el desempentildeo de la
operacioacuten de limpieza Este pozo de exploracioacuten fue perforado con fluido de
perforacioacuten de cloruro de potasio
[KCl] base agua lo que dificultoacute el programa de muestreo de agua Dado que el agua
de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la calificacioacuten de la
contaminacioacuten en tiempo real no se basoacute en las mediciones espectroscoacutepicas sino en las
diferencias de resistividad Para la determinacioacuten cuantitativa de los niveles de
contaminacioacuten se dividioacute la concentracioacuten de potasio en la muestramdashcorregida
mediante la sustraccioacuten del nivel asumido en el agua de formacioacutenmdashpor la
concentracioacuten conocida en el filtrado de WBM a cada profundidad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
35
En la primera secuencia de muestreo las muestras recolectadas en tres momentos
diferentes durante la operacioacuten de flujo guiado a 1050 segundos 7050 segundos y
7800 segundos mostraron niveles de contaminacioacuten del 835 002 y 0
respectivamente La desconexioacuten temporalmente de la bomba de descarte muestra el
efecto correspondiente sobre la contaminacioacuten Una muestra adicional recolectada a
1550 segundos despueacutes de detener la bomba de descarte arrojoacute una contaminacioacuten del
334
En la siguiente carrera el ingeniero de campo desplazoacute la sarta de herramientas 35 m
[115 pies] hacia arriba en la misma formacioacuten y utilizoacute una herramienta convencional
de una sola probeta con empacador de diaacutemetro grande para muestrear el fluido de
formacioacuten en forma convencional En esta estacioacuten el muestreo fue disentildeado para
permitir la comparacioacuten directa entre el desempentildeo de la probeta de guiado y la probeta
convencional En esta estacioacuten se llenaron tres botellas para muestras despueacutes de los
mismos tiempos de limpieza que los de las tres muestras de la secuencia de muestreo
Figura 27
Muestras guiadas del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega Dado que el agua de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la contaminacioacuten se determinoacute a traveacutes de los cambios producidos en la resistividad (azul) que se niveloacute con el tiempo Esta porcioacuten del registro de muestreo resalta el incremento que se produce en la resistividad del fluido cuando la bomba de la liacutenea de descarte (negro) se desconecta temporalmente operando soacutelo la bomba de la liacutenea de muestreo (verde) La presioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo
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guiado Las muestras obtenidas en forma convencional indicaron niveles de
contaminacioacuten del 262 86 y 82 Las muestras guiadas no soacutelo resultaron maacutes
limpias sino que ademaacutes la muestra guiada obtenida a los 1050 segundos (175
minutos) de indicoacute ser maacutes limpia que la muestra convencional despueacutes de 7050
segundos (2 horas)
49 Con una vista al futuro
La capacidad de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe permite obtener
muestras de fluido de mayor pureza y en mucho menos tiempo que las herramientas de
muestreo tradicionales Los beneficios incluyen datos de fluidos de mejor calidad el
acceso a la informacioacuten de fluidos precisa en las etapas maacutes tempranas del proceso de
caracterizacioacuten de yacimientos reduccioacuten del riesgo de atascamiento de la herramienta
mejoramiento de las capacidades para el anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo y
ahorro asociado en la obtencioacuten de una caracterizacioacuten de fluidos en forma correcta
Para algunos operadores de EampP especialmente aquellos que estaacuten involucrados en
actividades en aguas profundas la tecnologiacutea representa el mejor sustituto existente para
las pruebas DST prohibitivamente costosas o ambientalmente impracticables La
herramienta puede correrse sin la extensiva planeacioacuten inicial requerida para las pruebas
DST Otros operadores han utilizado los resultados Quicksilver Probe de alta calidad
para optimizar los planes de pruebas DST En cualquiera de los casos el meacutetodo de
muestreo guiado incrementa la eficiencia calidad y seguridad en estos ambientes
exigentes
En muchos casos la tecnologiacutea de muestreo Quicksilver Probe ha generado resultados
sorprendentes Esta tecnologiacutea estaacute incentivando a algunos operadores para que revisen
los planes en curso y vuelvan a obtener muestras en zonas en las que otras tecnologiacuteas
proporcionan resultados negativos Las compantildeiacuteas operadoras que han tenido que
perforar con WBM para obtener muestras de aceite limpias ahora pueden perforar con
seguridad utilizando OBM sabiendo que se puede obtener muestras puras sin
contaminacioacuten miscible en el pozo
Como resultado de la alta pureza de las nuevas muestras recibidas algunos laboratorios
han tenido que crear una nueva clasificacioacuten para niveles de contaminacioacuten bajos para ser medidos o TSTM Ahora que se dispone de muestras tan puras para el anaacutelisis de
laboratorio los investigadores y quizaacutes puedan realizar anaacutelisis adicionales y concebir
nuevas mediciones para comprender mejor el comportamiento de los fluidos
Una consecuencia importante de la capacidad para obtener muestras con niveles de
contaminacioacuten nula en el pozo es el mejorar la precisioacuten de las mediciones de pozo en
Figura 28
Muestreo convencional del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega para su comparacioacuten con los resultados de la figura previa (arriba) El sensor de resistividad se revistioacute inicialmente con lodo pero comenzoacute a responder (azul) parcialmente a lo largo del programa de muestreo La resistividad nunca se estabilizoacute lo que indicoacute que las muestras de agua seguiacutean contaminadas Las muestras obtenidas en esta estacioacuten despueacutes de los mismos tiempos de limpieza que las tres muestras de la secuencia de muestreo guiado mostraron niveles de contaminacioacuten del 262 86 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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tiempo real Esto incentivaraacute a las compantildeiacuteas para que realicen anaacutelisis de fluidos en el
pozo con el fin de lograr un mapeo maacutes completo que el actual de los fluidos de
yacimiento y ademaacutes fomentar la incorporacioacuten de nuevas mediciones DFA
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas desviadas-horizontales
La medicioacuten del flujo multifaacutesico complejo en pozos desviados y horizontales ha
representado siempre un verdadero reto La nueva tendencia para comprender y
diagnosticar estos regiacutemenes de flujo consiste en combinar el disentildeo de materiales la
metodologiacutea de interpretacioacuten y la visualizacioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 29
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
40
Una edad dorada es un tiempo de prosperidad y felicidad En el campo petrolero los
tiempos de iacutempetu exploratorio podriacutean parecer una eacutepoca dorada pero la realidad
cambia de repente cuando comienzan las erogaciones masivas de capital para el
desarrollo de campos Quizaacutes la verdadera edad dorada para un campo productor llegue
tarde en su vida cuando modestas inversiones puedan traducirse en grandes retornos
Una manera eficaz de capitalizar el dinero ya invertido consiste en disentildear oacuteptimas
estrategias de produccioacuten y operaciones de remediacioacuten Los registros de produccioacuten
que identifican los puntos de entrada del fluido y diagnostican los problemas en pozos
productores constituyen las claves para el manejo exitoso del campo petrolero
En los pozos verticales o casi verticales el comportamiento del fluido es relativamente
simple y los sensores convencionales de los registros de produccioacuten son
razonablemente precisos para medir los paraacutemetros del flujo de fluido zona por zona La
situacioacuten puede ser bastante diferente en pozos horizontales y sumamente desviados
donde el uso de registros de produccioacuten para medir el perfil de entrada del fluido y las
contribuciones de cada una de las fases provenientes de cada zona ha significado un reto
mucho mayor Los experimentos de laboratorio de flujos multifaacutesicos en varios tamantildeos
y desviaciones de pozos revelan perfiles y regiacutemenes de flujo complejos incluyendo la
estratificacioacuten de fases el flujo en bache el flujo tapoacuten el flujo con burbujas dispersas
y el flujo anular
Estos experimentos demuestran una sensibilidad extrema del reacutegimen de fluido con
respecto a la desviacioacuten del pozo particularmente en o cerca de la orientacioacuten
horizontal En tales casos una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
convencional puede conducir a una interpretacioacuten ambigua y resultados menos que
oacuteptimos
Para encarar este problema los investigadores del Centro de Investigaciones de
Schlumberger en Cambridge Inglaterra y del Centro de Productos Riboud de
Schlumberger en Clamart Francia (SRC y SPRC por sus siglas en ingleacutes
respectivamente) llevaron a cabo cientos de pruebas en el circuito de flujo y
simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del flujo para comprender maacutes
profundamente los mecanismos del flujo multifaacutesico en pozos desviados y horizontales
Estos experimentos y simulaciones proveyeron a los ingenieros y cientiacuteficos la
informacioacuten necesaria para optimizar la arquitectura de la herramienta y la instalacioacuten
de los sensores para minimizar la perturbacioacuten del fluido como resultado de la
presencia de la herramienta en el pozo para entender la respuesta de la herramienta y
para proporcionar una metodologiacutea efectiva de interpretacioacuten de datos
Esta amplia investigacioacuten condujo al desarrollo del sistema de registros de produccioacuten
de pozos horizontales y desviados con la herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de
Flujo FloScan que incorpora muacuteltiples minimolinetes que abarcan la seccioacuten
transversal de un pozo junto con sondas oacutepticas y eleacutectricas ubicadas muy cerca de los
molinetes
La herramienta FloScan mide la velocidad del fluido en cinco puntos distribuidos a
traveacutes del diaacutemetro vertical de un pozo y ofrece una estimacioacuten de la fraccioacuten
volumeacutetrica (holdup) del agua del gas y del aceite con una uacutenica herramienta Se trata
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
41
del primer dispositivo que ofrece una medicioacuten directa de la velocidad del gas en un
flujo multifaacutesico
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico complejo en tuberiacuteas desviadas y horizontales
El flujo de fluidos en el pozo estaacute influenciado por varios factores incluyendo el
diaacutemetro de la tuberiacutea la velocidad de flujo el tipo de fluido y las caracteriacutesticas del
mismomdashdensidad y viscosidadmdashy la desviacioacuten del pozo En SCR se llevaron a cabo
varios experimentos en el circuito de flujo con un diaacutemetro de tuberiacuteas de 6 pulgadas
con dos fases de fluidomdashaceite y aguamdashfluyendo con la misma velocidad
Con la tuberiacutea horizontal el flujo se estratifica naturalmente ocupando el aceite la parte
superior la tuberiacutea y el agua la parte inferior Ambas fases viajan a velocidades
similares y la fraccioacuten volumeacutetrica estaacute cerca de 5050 Bajo estas condiciones una
herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional mediriacutea la
velocidad de fase promedio de la combinacioacuten de las fases Multiplicando la fraccioacuten
volumeacutetrica medida por la velocidad de la combinacioacuten de las fases es posible deducir
Principales regiacutemenes de flujo para sistemas liacutequido-gas Los factores que influyen en los regiacutemenes de flujo incluyen la desviacioacuten del pozo y la proporcioacuten de cada fase las diferencias relativas en las densidades de las fases la tensioacuten superficial y viscosidad de cada fase y la velocidad promedio En un sistema liacutequido-gas cuando las pequentildeas burbujas de gas estaacuten uniformemente distribuidas el reacutegimen de flujo se denomina flujo con burbujas dispersas Cuando algunas de estas burbujas se agregan para formar burbujas maacutes grandes conduce a flujo tapoacuten o flujo en bache El flujo anular es caracteriacutestico del flujo de gas a altas velocidades en el centro del pozo con el fluido confinado a una fina peliacutecula en las paredes del pozo El flujo estratificado ocurre en pozos horizontales cuando dos o maacutes fases se separan debido a la atraccioacuten gravitatoria El flujo ondulante resulta en sistemas estratificados cuando se produce interferencia entre las dos fases viajando a diferentes velocidades
Figura 30
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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la velocidad de flujo de cada fase pero es difiacutecil hacer esto en forma exacta si el pozo
no es horizontal
Los pozos rara vez son perfectamente horizontales Una inclinacioacuten de 2ordm provoca una
distribucioacuten del fluido diferente al de un caso horizontal y el flujo variacutea de gran manera
que depende de la direccioacuten de inclinacioacuten de la tuberiacutea A una inclinacioacuten de 88ordm los
fluidos fluyen en forma ascendente El agua el fluido maacutes denso experimenta un
incremento de fraccioacuten volumeacutetrica y se moviliza maacutes lentamente que en un caso de
inclinacioacuten de 90ordm
El aceite se mueve en una banda maacutes estrecha en la parte superior y con una mayor
velocidad A una desviacioacuten de 92ordm pasa lo contrario la fase de aceite queda detraacutes de
la del agua y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrece considerablemente En ambos
casos el mayor deslizamiento entre las fases incrementa la combinacioacuten en la interfase
y tambieacuten conduce a una interfase no tan bien definida Inclusive desviaciones maacutes
pequentildeas de menos de 1ordm respecto a la horizontal tambieacuten causan este efecto dramaacutetico
en el comportamiento del flujo particularmente a velocidades de flujo bajas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 31
Ubicacioacuten de los minimolinetes y sondas La herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan incorpora 17 sensores cuatro minimolinetes en un brazo cinco sondas eleacutectricas y cinco sondas oacutepticas en otro brazo y un juego de sensores incluyendo un molinete y sondas eleacutectricas y oacutepticas en el cuerpo de la herramienta que se asienta en el fondo del pozo La herramienta se transporta dentro del pozo con los brazos retraiacutedos dentro del cuerpo de la misma El cuerpo de la herramienta se asienta en el fondo de la tuberiacutea durante la adquisicioacuten de registros y el brazo motorizado se extiende cubriendo el diaacutemetro completo del pozo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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A una desviacioacuten de 70ordm el aceite viaja a lo largo de la parte superior de la tuberiacutea a una
velocidad auacuten maacutes alta que la del caso de 88ordm y el agua cae detraacutes hacia el fondo del
pozo conduciendo a la recirculacioacuten del agua y a una velocidad del agua negativa en la
parte baja de la tuberiacutea Estos experimentos de laboratorio ilustran cuaacuten desafiante es
obtener una velocidad de fase representativa con la presencia de dos fases
La presencia de gas en el pozo agrega una complejidad auacuten mayor en los patrones de
flujo aparecen flujos tales como flujo en bache flujo tapoacuten flujo disperso y flujo
anular Una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional con
un molinete de diaacutemetro completo responde tanto a la velocidad como a la cantidad de
movimiento de la fase en la porcioacuten central del pozo a una profundidad y tiempo
determinado haciendo que la velocidad del gas no se detecte Cuando vuelve a circular
el flujo un molinete de diaacutemetro completo puede variar en la direccioacuten de rotacioacuten o no
girar del todo En tales casos el flujo de fluido proveniente de diversos intervalos no
puede ser cuantificado distorsionando severamente los resultados de los registros
Las soluciones tales como el servicio avanzado de diagnoacutestico del flujo de pozo PL
Flagship se desarrollaron para evaluar los perfiles de flujo entrante en regiacutemenes de
flujo complejos en pozos horizontales y sumamente desviados Presentado en 1996 este
juego integrado de herramientas para la adquisicioacuten de registros de produccioacuten consiste
en una sonda de presioacuten y temperatura un detector de rayos gamma una herramienta de
activacioacuten de pulsos de neutrones dos herramientas alineadas de generacioacuten de
imaacutegenes del fluido un inyector de marcador de fluido y uno o dos molinetes
centralizados Cada uno de estos dispositivos mide una parte especiacutefica de la
informacioacuten del flujo La informacioacuten se combina e interpreta luego para derivar el tipo
y velocidad de fluido proveniente de cada intervalo de produccioacuten
Este juego de medicioacuten de flujo abarca desde 305 hasta 427 m [100 a 140 pies] de
largo dependiendo de la configuracioacuten de la herramienta En un reacutegimen de flujo no
estacionario complejo tal como aquellos ilustrados por los experimentos de laboratorio
los sensores pueden estar posicionados en diferentes regiacutemenes de flujo al variar la
desviacioacuten del pozo La situacioacuten dinaacutemicamente cambiante hace difiacutecil la
Figura 32
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
45
interpretacioacuten de los registros de produccioacuten Otra dificultad con las herramientas de
adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales es la incapacidad para medir
directamente la velocidad del gas Una nueva herramienta especiacuteficamente disentildeada
para pozos sumamente desviados y pozos horizontales encara estos retos en los
regiacutemenes de flujo complejos
51 Tecnologiacuteas avanzadas
El dispositivo FloScan es la primera herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten desarrollada utilizando simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del
fluido para optimizar su forma y estudiar la perturbacioacuten del fluido en flujos
ascendentes y descendentes con diferentes diaacutemetros de pozos y distintas viscosidades
del fluido El disentildeo de la sonda fue sujeto a simulaciones y experimentos cinemaacuteticos
Las simulaciones de resistencia mecaacutenica utilizando el programa de computacioacuten
ANSYS verificaron la compatibilidad de la herramienta para las operaciones con tuberiacutea
flexible
La herramienta ha sido disentildeada para operar descentralizada lo cual simplifica su
transporte en pozos horizontales y sumamente desviados y garantiza la instalacioacuten
correcta de los sensores a traveacutes del eje vertical del pozo Las mediciones de la
orientacioacuten de la herramienta y el calibrador permiten el caacutelculo de la posicioacuten de los
sensores en tiempo real
Un aspecto de la herramienta es que el arreglo de los sensores permite ubicar los
mismos lo suficientemente cerca entre siacute para medir el mismo reacutegimen de fluido a la
misma profundidad y tiempo Por lo tanto a una profundidad determinada se obtiene un
perfil de flujo de tres fases completo con velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en tiempo
real
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
46
La compantildeiacutea Schlumberger ha desarrollado sensores de rotacioacuten de baja energiacutea que
presentan miacutenima friccioacuten Los molinetes poseen un diaacutemetro aproximado de 25 cm [1
pulgada] La optimizacioacuten de los molinetes llevada a cabo en varios meses incluyoacute
pruebas en flujos arenosos fluidos corrosivos y fluidos de alta velocidad Numerosas
pruebas muestran una respuesta de velocidad precisa cuando el brazo se extiende dentro
de tuberiacuteas con diaacutemetro interno de entre 27frasl8 y 9 pulgadas
Mientras los molinetes determinan la velocidad del fluido las sondas determinan la fase
del fluido y sus fracciones volumeacutetricas Las sondas eleacutectricas en la herramienta de
medicioacuten de la fraccioacuten volumeacutetrica FloView discriminan el agua de los hidrocarburos
utilizando una medicioacuten de resistencia eleacutectrica del fluido mientras que la herramienta
con Sensor Oacuteptico para Determinar la Fraccioacuten Volumeacutetrica del Gas GHOST distingue
el gas del liacutequido utilizando una medicioacuten oacuteptica del iacutendice de refraccioacuten Las
herramientas GHOST y FloView son tecnologiacuteas probadas en el campo y sus sensores
han sido integrados en el disentildeo de la herramienta FloScan
Al pasar el fluido por la punta de las sondas eleacutectricas en la herramienta FloScan la
herramienta mide la conductividad en el agua o la conductividad debajo de cierto
umbral en el aceite o gas La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula a partir de la
cantidad de tiempo que toma completar el circuito en comparacioacuten con el tiempo total
de medicioacuten
Figura 33
Operacioacuten de la sonda eleacutectrica La sonda FloView posee una punta conductiva separada de tierra Cuando se rodea por un medio conductor como el agua fluye la corriente Cuando la punta encuentra gas o aceite el circuito se interrumpe La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula en base al tiempo en que se completa el circuito
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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La fraccioacuten volumeacutetrica del gas se obtiene oacutepticamente El aceite y el agua poseen
iacutendices de refraccioacuten altos mientras que el gas posee un iacutendice de refraccioacuten bajo y
refleja maacutes del 80 de luz Cuando la reflectividad excede un umbral predeterminado
la sonda indica gas Ahora bien con sondas en la herramienta FloScan indicando la
posicioacuten del gas y pequentildeos molinetes midiendo el flujo a traveacutes del diaacutemetro del pozo
es posible determinar la velocidad del gas en forma precisa
Las mediciones se toman mientras se mueve la herramienta con los brazos extendidos
para tocar el tope de la tuberiacutea mientras que el cuerpo de la herramienta yace en el
fondo Resortes de flejes operan la abertura de los brazos y un activador hidraacuteulico
motorizado opera su cierre La posicioacuten de cada sensor se determina en tiempo real en
base a la posicioacuten relativa de los brazos y las mediciones del calibrador Cuando se
desea se pueden obtener datos con la sonda sujeta a una estacioacuten En flujos
estratificados la ubicacioacuten de las interfases del fluido se puede determinar
precisamente haciendo mediciones mientras se cierra el brazo utilizando la funcioacuten de
escaneo con el brazo en una posicioacuten determinada con resultados disponibles en
tiempo real
La sonda FlowScan es de 34 m [11 pies] de largo e idealmente adaptada para pozos no
verticales A diferencia de la sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten tiacutepica de
100 pies la longitud total de la sarta es aproximadamente de 76 m [2 5 pies ] cuando se
halla combinada como la tiacutepica sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
incluyendo sensores de presioacuten y temperatura La herramienta se puede operar en pozos
con diaacutemetro interno de 27frasl8 a 9 pulgadas y puede transportarse mediante tuberiacutea
flexible cable de acero o con un sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC Opera
a temperaturas por encima de 149ordmC [300ordmF] y bajo presiones de 103 MPa [15000 lpc]
Figuras 34 y 35
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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52 Perfil de flujo en tiempo real
Cuando la sonda FloScan opera los datos en tiempo real se generan en 17 sensores el
calibrador y el dispositivo de orientacioacuten relativa de la sarta Una novedosa tendencia
hacia la interpretacioacuten de datos incorpora un programa de computacioacuten para la
visualizacioacuten en tiempo real de la velocidad de la fase y las fracciones volumeacutetricas a lo
largo del diaacutemetro vertical de la seccioacuten del pozo Otro paquete de computacioacuten ofrece
un faacutecil despliegue de datos no procesados durante la operacioacuten de adquisicioacuten de
registros o maacutes tarde durante su reproduccioacuten
El programa de computacioacuten emplea una moderna teacutecnica de modelado utilizando una
calibracioacuten del molinete que tiene en cuenta la inclinacioacuten teoacuterica del mismo y los
valores del umbral de rotacioacuten en el aceite agua y gas Esta teacutecnica automatizada
provee un procesamiento de datos en tiempo real en una sola pasada durante la
adquisicioacuten de registros La precisioacuten del molinete se verifica al comparar los resultados
del procesamiento en muacuteltiples pasadas a diferente velocidad de adquisicioacuten de datos y
los valores predeterminados pueden ser reemplazados si es necesario por valores
derivados subsecuentemente de un graacutefico de calibracioacuten del molinete tradicional La
calibracioacuten mediante muacuteltiples pasadas de los molinetes generalmente conduce a
resultados maacutes precisos que los valores predeterminados
Este programa de computacioacuten tambieacuten se utiliza para convertir los datos de la
herramienta FloScan en datos promedios a cada profundidad de medicioacuten y como valor
de entrada al algoritmo de inversioacuten del programa de computacioacuten de adquisicioacuten del
registro de produccioacuten BorFlow El programa BorFlow realiza calibraciones del
molinete y caacutelculos del flujo multifaacutesico en estado estacionario respaldando las nuevas
mediciones de los registros de produccioacuten incluyendo la herramienta FloScan
El meacutetodo de procesamiento es secuencial Los perfiles de las fases de la fraccioacuten
volumeacutetrica del gas y del agua se generan en base a las lecturas de una sonda eleacutectrica y
una oacuteptica El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se deduce luego de aquellas de
Figura 36
Brazo de la herramienta FloScan escaneando a traveacutes de la interfase del fluido La herramienta FloScan provee una funcioacuten de escaneo de estacioacuten para la determinacioacuten precisa de las ubicaciones y velocidades de la interfase El calibrador y dispositivo de orientacioacuten relativa provee las posiciones del sensor durante el escaneo La herramienta se posiciona en una zona de intereacutes y los sensores graban las fracciones volumeacutetricas continuas y las respuestas del molinete a traveacutes de la seccioacuten transversal del pozo al irse cerrando el brazo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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gas y de agua El liacutemite superior e inferior de las interfases del flujo se definen como
regiones en donde el flujo es multifaacutesico La velocidad de cada fase se deriva despueacutes
de una calibracioacuten del molinete La velocidad de cada fase se multiplica por la fraccioacuten
volumeacutetrica para determinar la velocidad de flujo
Se llevoacute a cabo experimentos de laboratorio adicionales en SCR y SRPC con la
herramienta FloScan con flujo trifaacutesico y con la tuberiacutea a diferentes desviaciones para
verificar la respuesta de la herramienta en flujos complejos
Los datos no procesados son continuamente actualizados en la caja del monitor de
despliegue ofreciendo una toma en cualquier instante de tiempo El programa de
procesamiento calcula la distribucioacuten del fluido a traveacutes del diaacutemetro de la tuberiacutea en
tiempo real (figuras 38 39 y 40)
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten
Una nueva secuencia de tareas de procesamientomdashel Asesor de Registros de
Produccioacuten PLAmdashha sido disentildeada por el Centro de Geociencia de Schlumberger en
Pekiacuten para evaluar el comportamiento del flujo en el fondo del pozo en terminaciones
de muacuteltiples horizontes y guiar las decisiones de reparacioacuten de manera oportuna Esta
secuencia de tareas incorpora herramientas interactivas para tener en cuenta varios
paraacutemetros de terminacioacuten y yacimiento asiacute como para visualizar sus efectos en el
Figura 37
Flujo de procesamiento en tiempo real La secuencia de tareas del procesamiento utiliza un algoritmo secuencial (izquierda) El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica y el perfil de velocidad se estaacuten actualizando y mostrando continuamente en tiempo real (derecha) La pantalla muestra el caacutelculo de la fraccioacuten volumeacutetrica velocidad y tasa de flujo del agua aceite y gas dentro de la caja negra en la parte inferior derecha Los datos desplegados provienen de una prueba efectuada en el circuito de flujo equipado con una tuberiacutea de 6 pulgadas a 88ordm de desviacioacuten con aceite y agua fluyendo a 240 m3d y gas fluyendo a 352 m3d [124 MpcD]
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perfil de produccioacuten Los resultados graacuteficos permiten obtener una raacutepida seleccioacuten de
posibles escenarios y mostrar el perfil pronosticado despueacutes de la intervencioacuten La
entrega de datos combina la productividad del yacimiento definida por las
mediciones de los registros de produccioacuten con el anaacutelisis de sistemas de produccioacuten
NODAL
Las teacutecnicas del anaacutelisis NODAL proveen un meacutetodo para modelar los efectos de las
caracteriacutesticas del fluido y la configuracioacuten de la terminacioacuten del pozo al producir los
fluidos a la superficie La combinacioacuten de las respuestas de los registros de produccioacuten
con el anaacutelisis NODAL ofrece un panorama uacutenico para entender mejor el
comportamiento de la terminacioacuten del yacimiento y el potencial para introducir mejoras
Se puede modelar raacutepidamente el impacto de modificar una terminacioacuten para
pronosticar los cambios resultantes en el perfil de produccioacuten Cuando los costos de la
intervencioacuten son altos la capacidad para evaluar el posible resultado de una reparacioacuten
y para tomar decisiones sensatas de manera oportuna se vuelve crucial
54 Retos en pozos desviados y horizontales
Los campos petroleros del Golfo de Suez presentan una variedad de retos para las
mediciones de los registros de produccioacuten Esta madura regioacuten productora contiene
cerca de 100 plataformas en 45 campos con maacutes de 300 pozos de produccioacuten y 100
inyectores de agua Los registros de produccioacuten ayudan a mantener la produccioacuten
corriente de aceite de 20657 m3d [130000 BD] Los yacimientos viejos producen
aceite viscoso con alto corte de agua combinados con terminaciones desviadas u
horizontales que se encuentran tiacutepicamente en ambientes marinos conducen a
regiacutemenes de flujo complicados En muchos casos les resulta difiacutecil proveer las
respuestas necesarias bajo estas condiciones con las herramientas de adquisicioacuten de
registros de produccioacuten convencionales
Un campo del Golfo de Suez que se puso en produccioacuten en 1978 tiene una estructura
anticlinal inclinada caracterizada por areniscas homogeacuteneas bien conectadas La
permeabilidad del yacimiento generalmente aumenta con la profundidad y abarca desde
200 hasta 1000 mD en la base En 1996 se inicioacute un programa de inyeccioacuten de agua
para proveer el influjo limitado del acuiacutefero con mantenimiento de presioacuten Cuando el
campo se va aproximando a su liacutemite econoacutemico los registros de produccioacuten juegan un
rol importante en el reconocimiento de las aacutereas para el aislamiento del agua (WSO por
sus siglas en ingleacutes) para maximizar la recuperacioacuten del aceite
Uno de los pozos en este campo considerado para un posible WSO posee una
inclinacioacuten de 37ordm y produce con la ayuda de levantamiento artificial por gas a traveacutes de
seis intervalos abiertos Las pruebas de pozos efectuadas a fines de 2003 indicaron un
gasto total de produccioacuten de 327 m3d [2058 BD] con un corte de agua del 97 Fue
necesario adquirir registros de produccioacuten para evaluar las contribuciones del intervalo
individual y para identificar las fuentes de produccioacuten de agua La utilizacioacuten de
registros de produccioacuten convencionales para determinar las contribuciones del intervalo
produjo resultados ambiguos debido a los regiacutemenes de flujo complejos asociados con
alto corte de agua y desviacioacuten relativamente alta En un intento por superar estas
limitaciones y proveer un anaacutelisis de flujo cuantitativo se puso en funcionamiento la
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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herramienta FloScan el 29 de enero de 2004 utilizando cable de acero para transportar la
herramienta dentro del pozo
Los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica obtenidos con las herramientas FloScan y FloView
indican claramente estructuras de flujo complejas a lo largo del pozo Los resultados de
la imagen de velocidad muestran varias aacutereas de agua recirculante en la parte baja del
pozo Los datos de la herramienta FloView demuestran claramente que el aceite estaacute
fluyendo en una pequentildea aacuterea en la parte superior del pozo Los datos de la herramienta
GHOST indican que no se detectoacute gas a lo largo de la seccioacuten analizada
Figuras 38 39 y 40
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 40
Experimentos efectuados en el circuito de flujo utilizando la sonda FloScan con procesamiento en tiempo real El despliegue muestra la fraccioacuten volumeacutetrica y las velocidades en tiempo real en un flujo de tres fases El aceite y el agua estaacuten fluyendo en una tuberiacutea de 6 pulgadas a 240 m3d y el gas estaacute fluyendo a 352 m3d Los cinco minimolinetes atraviesan la seccioacuten transversal vertical de la tuberiacutea A 92ordm el agua tiene una velocidad mayor que el aceite y el gas y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua es baja (arriba) Las fases del fluido aparecen bien separadas con el gas y el aceite ocupando la mayor parte de la tuberiacutea A 88ordm de desviacioacuten el agua se retarda debido a la atraccioacuten gravitatoria mientras el flujo se mueve en forma ascendente (centro) El aceite y el gas ocupan la mitad superior de la tuberiacutea y se mueven mucho maacutes raacutepido que el agua A 70ordm de desviacioacuten del pozo el flujo es complejo (abajo) El agua que se muestra en azul es una fase dominante con gotitas de aceite (verde) dispersas en todas partes y el gas (rojo) principalmente en la parte superior El agua queda atraacutes movieacutendose mucho maacutes lento que el aceite y el gas Los dos molinetes del fondo leen una velocidad negativa indicando recirculacioacuten de agua
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Esquema metodoloacutegico
Figura 41
Secuencia de tareas de interpretacioacuten del sistema Asesor de Registros de Produccioacuten PLA Utilizando la informacioacuten de la presioacuten de la formacioacuten (izquierda) como punto de partida el programa de computacioacuten define los paraacutemetros zonales del yacimiento en teacuterminos del iacutendice de productividad el corte de agua y la relacioacuten gasaceite (arriba al centro) Estos datos se pasan al paquete de anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL al programa de anaacutelisis del sistema de produccioacuten PIPESIM (derecha) crea un modelo para aparejar las velocidades medidas y las presiones tan cercanamente como sea posible El modelo resultante se utiliza para evaluar varias actividades de modificacioacuten de terminacioacuten en teacuterminos de los resultados de produccioacuten La interfase incluye herramientas interactivas para ingresar datos de varias modificaciones de terminacioacuten y paraacutemetros del yacimiento permitiendo la visualizacioacuten de los efectos en el perfil de produccioacuten Los resultados son entregados en despliegues de registros graacuteficos y datos tabulares
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Figura 42
Respuesta de los minimolinetes individuales y fraccioacuten volumeacutetrica del agua con la herramienta FloView Las respuestas del molinete para ocho pasadas a cinco velocidades diferentes del cable se observan a la izquierda Las curvas soacutelidas representan cinco pasadas descendentes y las curvas punteadas indican tres pasadas ascendentes La respuesta del molinete aumenta desde el molinete 0 en el lado inferior del pozo desviado a 37ordm al molinete 4 en el lado superior del pozo De modo similar los valores de la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrecen desde la sonda 0 a la sonda 5 (derecha) Se despliegan las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica para una de las pasadas con la parte baja a la izquierda y la parte alta a la derecha La imagen de velocidad del molinete muestra una velocidad positiva en la parte superior del pozo desde el fondo del levantamiento La imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica con FloView (bien a la derecha) muestra claramente algo de aceite presente en la parte alta del pozo desde el fondo del levantamiento El aceite maacutes liviano que fluye a lo largo de la parte superior del pozo establece aacutereas de recirculacioacuten local corroboradas por valores bajos y negativos en la imagen de velocidad
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Figura 43
Comparacioacuten de las herramientas de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales (PL) y los perfiles del flujo de la herramienta FloScan Cada carril muestra la parte baja del pozo a la izquierda y la parte alta del pozo a la derecha La imagen de velocidad generada por la herramienta FloScan muestra el rango de color desde el azul al rojo con el rojo indicando la velocidad negativa (Carril 2) El perfil de flujo resultante (Carril 6) de la combinacioacuten de la imagen de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica (Carril 4) obtenida con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 de aceite y el 85 de agua se producen de los disparos ubicados debajo de X400 pies de profundidad El resto del agua y algo de aceite provienen de los disparos localizados a X390 pies de profundidad Los dos disparos superiores estaacuten produciendo aceite seco y maacutes de la mitad de la produccioacuten de aceite del pozo proviene del disparo superior El molinete de diaacutemetro completo estaacute fuertemente influenciado por la recirculacioacuten del agua en la parte baja del pozo Las estaciones del molinete en el tope del intervalo muestran gran evidencia de ello El resultado es que las velocidades del molinete de diaacutemetro completo son insensibles a las pequentildeas entradas de aceite que se mueve a lo largo de la parte alta del pozo De modo similar la densidad del fluido obtenida con el gradiomanoacutemetro (Carril 3) posee una pobre resolucioacuten para detectar los pequentildeos cambios en la fraccioacuten volumeacutetrica del agua que son detectados por la sonda FloView ubicada en la parte alta
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El perfil de flujo derivado de la combinacioacuten de los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica y
velocidad obtenidos con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 del aceite
y el 85 del agua son producidos de los disparos ubicados debajo de los X 400 pies
de profundidad El resto del agua y alguna contribucioacuten de aceite provienen de disparos
ubicados a 390 pies de profundidad Los disparos superiores estaacuten produciendo aceite
limpio con maacutes de la mitad de la produccioacuten del aceite proveniente del disparo menos
profundo
Resultados pronosticados del registro para la operacioacuten de remediacioacuten planificada Un tapoacuten (cuadrado azul en el diagrama esquemaacutetico del pozo) colocado a X400 pies de profundidad elimina la produccioacuten de los tres disparos maacutes profundos El Carril 4 despliega la presioacuten de flujo inicial junto con el pronoacutestico del anaacutelisis NODAL de la presioacuten de flujo luego de colocar el tapoacuten (presioacuten de reparacioacuten) Al no requerirse que el pozo levante artificialmente la produccioacuten de agua de las zonas maacutes profundas se observa una presioacuten de flujo decreciente a traveacutes de las zonas maacutes altas Esteacute incrementado en la caiacuteda de presioacuten en las zonas maacutes altas provee un aumento nueve veces mayor en la produccioacuten de aceite
Figura 44
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57
Los sensores de los registros de produccioacuten convencionales pierden la entrada
significante de aceite de los disparos superiores debido al efecto de recirculacioacuten del
agua en el molinete La baja resolucioacuten del gradiomanoacutemetro para determinar la
densidad del fluido resulta en una pobre determinacioacuten de las contribuciones de aceite
Esto lleva a una interpretacioacuten erroacutenea que atribuye el 90 de la entrada de aceite a los
disparos maacutes profundos
En base a los resultados de la herramienta FloScan se planificoacute una operacioacuten de
reparacioacuten de pozo para optimizar la produccioacuten de aceite El intervalo entre X375 y
X400 pies de profundidad se evaluoacute para una posible colocacioacuten de tapoacuten para aislar la
mayoriacutea de las zonas con alto corte de agua La excelente correspondencia entre los
resultados del registro de produccioacuten con la informacioacuten geoloacutegica respecto de la
ubicacioacuten de la arcilla sellante motivoacute al operador a colocar el tapoacuten a X400 pies de
profundidad
Se utilizoacute un programa de computacioacuten para pronosticar los resultados en la operacioacuten
de remediacioacuten Los resultados pronosticaron una produccioacuten de aceite de 97 m3d [609
BD] y una produccioacuten de agua de 389 m3d [2447 BD] Estos valores estaacuten muy cerca
de los resultados reales de 88 m3d [556 BD] para el aceite y 402 m3d [2532 BD]
para el agua Un incremento de nueve veces maacutes en la produccioacuten de aceite y una
recuperacioacuten de la inversioacuten en menos de una semana demuestran la efectividad de la
herramienta FloScan
En otro campo en el Golfo de Suez la presioacuten del yacimiento declinoacute de una presioacuten
inicial de 179 MPa [2600 lpc] a una presioacuten muy baja cercana a 76 MPa [1100 lpc]
en algunos pozos La columna de 37 m [120 pies] de aceite de alta viscosidad queda
entre la capa de gas y un acuiacutefero bastante activo y existe conificacioacuten de gas-agua Las
lecturas en la prueba muestran que el corte de agua puede abarcar desde 70 hasta
98 Esto significa que la produccioacuten de aceite variacutea entre el 2 y el 30 del flujo
total un factor de 15 en la variacioacuten
El operador corrioacute la herramienta FloScan para obtener una evaluacioacuten precisa del corte
de agua y localizar los puntos de entrada del fluido para el aceite y el agua El costo de
intervencioacuten del pozo es tiacutepicamente cercano a US$ 250000 por lo tanto es vital evitar
una intervencioacuten innecesaria o ineficaz
La terminacioacuten de pozos de gran diaacutemetro los regiacutemenes de flujo multifaacutesico y los
pozos horizontales con perfiles desafiantes representan una complicacioacuten para obtener
una estimacioacuten exacta de queacute es lo que estaacute fluyendo en el pozo Para planificar una
intervencioacuten eficaz el operador bajoacute la herramienta FloScan con tuberiacutea flexible
equipada con cable eleacutectrico junto con la herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten de nueva generacioacuten PS Platform para poder efectuar comparaciones Las
pasadas ascendentes-descendentes se condujeron a tres velocidades distintas del cable
En otra pasada se corrioacute la herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimientos
RSTPro con una sonda FloScan para determinar los contactos aceiteagua y gasaceite
El perfil del pozo muestra un punto bajo en la trayectoria maacutes allaacute del taloacuten del pozo el
pozo sube nuevamente Las zonas perforadas estaacuten en la seccioacuten horizontal del pozo La
imagen de velocidad muestra un aumento en velocidad en el lado bajo del pozo cerca de
los 120 pies de profundidad Mientras que el incremento en velocidad se atribuye en
gran medida al agua la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica muestra claramente algo de
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58
aceite a esta profundidad El molinete convencional de diaacutemetro completo muestra poca
actividad con pequentildeas indicaciones de recirculacioacuten a la misma profundidad y no
detecta la zona de produccioacuten maacutes importante Los datos de la herramienta FloScan
indican que los disparos ubicados a una profundidad vertical verdadera maacutes profunda
(TDV por sus siglas en ingleacutes) producen la mayor cantidad de agua El contacto
aguaaceite determinado por la medicioacuten de la herramienta RSTPro confirmoacute este
resultado En base a estos resultados el programa de reparacioacuten recomendado implicoacute
cerrar las zonas maacutes bajas y volver a disparar cerca de 244 a 305 m [800 a 1000 pies]
menos profundo sobre el taloacuten del pozo a cerca de 70ordm de desviacioacuten La produccioacuten
total de aceite aumentoacute de 48 m3d [300 BD] a 79 m3d [500 BD] El aumento de
produccioacuten pagoacute las intervenciones en otros dos pozos
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo
Siendo que el 70 de la produccioacuten actual de aceite proviene de los campos maduros
los avances tecnoloacutegicos cumplen un rol siempre creciente en prolongar la vida de los
campos y en maximizar el retorno de las inversiones Estos campos tienen la capacidad
de aumentar su produccioacuten en el futuro con una miacutenima inversioacuten Como lo demuestran
estos ejemplos de Medio Oriente la herramienta FloScan identifica correctamente los
puntos de entrada del fluido en regiacutemenes de flujo complejos en pozos desviados y
horizontales Los aumentos en la produccioacuten y los retornos raacutepidos ilustran la
efectividad operacional y en costos de esta tecnologiacutea Es a traveacutes de este tipo de
innovacioacuten que tiende a integrar el disentildeo de herramientas el procesamiento de datos y
los programas de computacioacuten de interpretacioacuten que la industria puede resolver los
retos para incrementar la productividad en los campos maduros
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
59
Figura
45
Un ejemplo de un pozo horizontal del Golfo de Suez Las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica obtenidas con la herramienta FloScan se despliegan para una de las pasadas de la herramienta en la parte superior del pozo a 153 mmin [50 piesmin] El perfil de velocidad muestra poca actividad hasta 120 pies de profundidad donde la velocidad aumenta en la parte baja del pozo y el agua aparece en la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica A pesar de que la mayor parte de la velocidad se atribuye al agua en la parte baja los niveles de la fraccioacuten volumeacutetrica indican que algo de aceite estaacute tambieacuten fluyendo en este punto El molinete de diaacutemetro completo convencional indica un leve flujo ascendente en este intervalo posiblemente atribuido a alguna recirculacioacuten reversa del aceite que estaacute siendo arrastrado abajo del pozo y luego circula de vuelta hacia arriba El perfil de flujo derivado de la herramienta FloScan (arriba) resulta de la combinacioacuten de los perfiles de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica La herramienta convencional de adquisicioacuten de registros de produccioacuten no detecta la entrada de aceite maacutes significante proveniente del disparo ubicado cerca de los Y100 pies de profundidad
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60
6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en el fondo del pozo
Estaacuten a disposicioacuten sistemas de transferencia especiales para colocar equipos en pozos
lejos de superficie y extraer informacioacuten en localizaciones de fondo de pozo Las nuevas
formas de sistemas de operacioacuten de herramientas proveen acceso confiable en pozos
profundos o con trayectorias complejas
Figura 46
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61
Durante gran parte en la historia de la industria de exploracioacuten-produccioacuten (EampP) los medios para la operacioacuten o transporte de herramientas y equipos hasta una
localizacioacuten en el subsuelo y nuevamente a su lugar de procedencia han suscitado similares
hipoacutetesis taacutecitas Cuando los pozos en su mayor parte eran verticales y no demasiado
profundos las herramientas de adquisicioacuten de registros y otros equipos se
transportaban a la profundidad deseada a traveacutes de cables estaacutendar La mayoriacutea de los
usuarios dejaban los detalles de la operacioacuten de herramientas en manos de las compantildeiacuteas
de servicios
La situacioacuten ha cambiado si bien todaviacutea existe un gran nuacutemero de pozos casi verticales
someros hoy en diacutea muchos pozos son extremadamente profundos tienen grandes aacutengulos
de inclinacioacuten o exhiben ambas caracteriacutesticas al mismo tiempo Las opciones en lo que
respecta a la operacioacuten de herramientas en el pozo se han expandido para satisfacer estos
desafiacuteos crecientes
Durante muchos antildeos se han utilizado las columnas de perforacioacuten para operar las barrenas y equipo de perforacioacuten se empleado cable eleacutectrico para obtener registros de
pozo efectuar disparos e instalar los componentes de terminacioacuten de pozos Hoy en diacutea
se obtienen mediciones durante la perforacioacuten se perfora o se operan equipos en el fondo
del pozo con tuberiacutea flexible datos obtenidos en tiempo real sustentan la operacioacuten de
geonavegacioacuten durante la perforacioacuten los cables de acero son maacutes resistentes y maacutes
largos los tractores de fondo de pozo arrastran equipos a traveacutes de grandes distancias
en secciones de pozos cuyo acceso seriacutea de otro modo difiacutecil o muy oneroso En pozos
profundos con trayectorias complejas los operadores y las compantildeiacuteas de servicios
participan activamente en la seleccioacuten de meacutetodos de operacioacuten de herramientas y en la
planeacioacuten de las tareas subsiguientes
61 Coacutemo llegar al lugar
El transporte de un equipo a lo largo de una distancia de varias millas o kiloacutemetros a traveacutes de un agujero pequentildeo practicado en el terreno hasta alcanzar un punto en particular
es una proeza notable pero que sucede diariamente en la industria de EampP Una vez en la
localizacioacuten de fondo de pozo requerida se espera que el equipo lleve a cabo tareas
complejas que a menudo deben ser vigiladas rutinariamente y controladas en tiempo
real en superficie lejos del pozo La eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas
forma parte de la provisioacuten de estas capacidades
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
62
El objeto operado puede ser una barrena de perforacioacuten una sarta de herramientas de
adquisicioacuten de registros pistolas para perforacioacuten de tuberiacuteas fluidos de fracturamiento o
de otro tipo dispositivos de vigilancia rutinaria y de registros o diversos tipos de equipos de
terminacioacuten de pozos En algunos procesos de operacioacuten de herramientas el instrumento se
embarca en un viaje de ida y vuelta mientras que en otras es transportado en una sola
direccioacuten es decir hacia el interior o bien hacia el exterior de un pozo
El transporte de dispositivos es una de las funciones de un sistema de operacioacuten de
herramientas Por ejemplo el sistema debe ser capaz de soportar el peso de las
herramientas y del equipo que se introduce Y se extraen de un pozo ademaacutes de su
propio peso y la resistencia a la friccioacuten asociada Ademaacutes debe existir un meacutetodo para
determinar como miacutenimo de la localizacioacuten del fondo del pozo Algunos tipos de
sistemas de operacioacuten de herramientas ofrecen la posibilidad de desprenderse de las
herramientas atascadas en situaciones de emergencia o contingencia Como uacuteltimo
ejemplo en un nuacutemero creciente de situaciones se requiere la transmisioacuten de la
informacioacuten a superficie por medio de sistemas de telemetriacutea
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63
Un cable de acero simple o liacutenea de acero constituye quizaacutes la forma menos complicada de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo Suele usarse liacutenea de acero para
operar equipos en la terminacioacuten de pozos Hasta su liacutemite de carga la liacutenea de acero
puede bajar herramientas en el fondo del pozo a traveacutes de la fuerza de gravedad Un
motor en superficie vuelve a enrollar la liacutenea de acero en un malacate La localizacioacuten
del dispositivo adosado al extremo inferior de la liacutenea de acero se determina al menos
en forma aproximada considerando el tramo de la liacutenea de acero desenrollado en un
pozo ademaacutes de un cierto estiramiento de la liacutenea de acero resultante de su propio peso y
del peso del dispositivo operado
Figura 47
Equipo de operacioacuten de herramientas
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64
Los cables de acero con conductores eleacutectricos agregan mayor funcionalidad Un hilo
eleacutectrico suministra energiacutea a los dispositivos de fondo de pozo y ademaacutes puede transmitir
informacioacuten directamente a superficie Estos cables pueden tener un solo conductor un
conductor coaxial o conductores muacuteltiples El exterior de un cable de este tipo consta de
varios hilos de acero lo que se conoce como armadura del cable Esta armadura transporta
la carga y protege a los conductores eleacutectricos alojados dentro del cable
El cable de acero es raacutepido de montar y econoacutemico de correr No obstante debido a que depende de la fuerza de gravedad para desplegar las herramientas en el fondo del pozo el
cable de acero no se utiliza para operar equipos en pozos de gran inclinacioacuten u horizontales
Habitualmente las herramientas operadas con cable de acero pueden ser transportadas en
pozos con inclinaciones de hasta 65deg aunque en ciertos casos este tipo de cable ha sido
utilizado con eacutexito en pozos con inclinacioacuten de hasta 75deg
Tanto el cable de acero como la liacutenea de acero poseen limitaciones en lo que respecta
a la carga pero los cables ultra resistentes que se describen maacutes adelante tienen un liacutemite
significativamente superior El peso de un dispositivo operado junto con el cable se
conoce antes de ingresar al pozo no obstante la fuerza extra que puede requerirse para
liberar una herramienta atascada o compensar por el efecto de la friccioacuten durante la
recuperacioacuten de la herramienta excede la capacidad de carga nominal del cable En
consecuencia en el cabezal de la herramienta entre el cable y la sarta de herramientas se
coloca un punto deacutebil Este dispositivo de desconexioacuten ante contingencias estaacute disentildeado
Figura 48
Cables de acero simples Un monocable tiene un cable de acero conductor protegido por un aislamiento una envoltura y dos capas de armadura (izquierda) Las capas de la armadura se enroscan en direcciones opuestas de manera que una torsioacuten que abre una capa tensa la otra capa Un cable coaxial es un monocable con un blindaje coaxial entre el aislamiento y la envoltura (centro) Un heptacable tiene siete conductores (derecha) El heptacable tiene hilos de relleno que le confieren una forma maacutes redondeada y un relleno intersticial que impide la formacioacuten de aire y lo hace maacutes riacutegido La envoltura y dos capas en la armadura completan las capas externas En este caso el conductor 1 tiene una envoltura verde para distinguir los conductores cuando se realiza la conexioacuten
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65
para romperse antes de que lo haga el cable La alternativa de un pozo que contiene un
cable roto que se mantiene adosado a la sarta de herramientas dificulta la pesca o
recuperacioacuten de la herramienta
Los tubulares que se usan en campos petroleros tambieacuten se emplean para operar herramientas Los perforadores suelen usan la tuberiacutea para operar las barrenas de
perforacioacuten en un pozo porque es suficientemente resistente como para sustentar las
fuerzas que surgen durante el proceso de perforacioacuten Hoy en diacutea se utiliza incluso la
tuberiacutea de revestimiento para operar las barrenas de perforacioacuten en operaciones de
perforacioacuten con tuberiacutea de revestimiento pero la funcioacuten sigue siendo la misma Los
perforadores obtienen una localizacioacuten aproximada de la profundidad medida mediante el
conteo de los tramos de la columna perforadora medidos y del registro de su longitud en un
libro de registro de tuberiacuteas
A menudo se colocan dispositivos detraacutes de la barrena para obtener mediciones durante la
perforacioacuten La informacioacuten se transmite a superficie mediante pulsos de presioacuten enviados a
traveacutes del lodo de perforacioacuten
Las tuberiacuteas de la columna de perforacioacuten tambieacuten se usan en otras aplicaciones de operacioacuten de herramientas en las que se dispone de equipo de perforacioacuten y suficiente
tuberiacutea como para alcanzar el punto de destino en el fondo del pozo No obstante el
proceso de operacioacuten de herramientas a traveacutes de la tuberiacutea es lento ya que es preciso
empalmar cada tramo de la tuberiacutea cuando se baja en el pozo para proceder a su
desconexioacuten cuando se sale del mismo El costo del tiempo de equipo de perforacioacuten y de las
herramientas en siacute lo convierte en un meacutetodo de operacioacuten costoso Sin embargo puede
resultar exitoso auacuten en condiciones extremasmdashde profundidad desviacioacuten o entorno del
pozo mdashque excede la capacidad de otros sistemas de operacioacuten
El uso de tuberiacutea la flexible (CT por sus siglas en ingleacutes) como dispositivo de operacioacuten de herramientas continuacutea expandieacutendose Se utiliza CT para transportar fluidos hasta una
determinada profundidad medida en un pozo Tambieacuten se emplea CT para operar
equipos de perforacioacuten y de terminacioacuten de pozos Dado que no se basa exclusivamente en la
fuerza de gravedad para introducirla en el pozo la tuberiacutea flexible puede utilizarse en
pozos horizontales y de gran inclinacioacuten Ademaacutes se puede correr un cable de acero dentro
de la tuberiacutea flexible lo que le confiere mayor proteccioacuten al cable de la que se dispone con
el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC si bien la adquisicioacuten
de registros mediante tuberiacutea de perforacioacuten tiene mayor capacidad de carga que la
adquisicioacuten de registros con tuberiacutea flexible
La tuberiacutea flexible tiene la capacidad de impulsar sartas de herramientas largas maacutes allaacute de obstrucciones y patas de perro en las que el cable de acero convencional queda
colgado Si la tuberiacutea flexible se utiliza ocasionalmente en la adquisicioacuten de registros en
agujero descubierto la mayor parte de su aplicacioacuten se centra en la adquisicioacuten de
registros en pozo entubado En situacioacuten de agujero descubierto normalmente se
garantiza una operacioacuten con TLC
Las aleaciones utilizadas para fabricar la tuberiacutea flexible tienen cierto estiramiento que alcanza varios pies cada 10000 pies cuando se encuentra cargada aunque estos valores
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66
pueden cambiar dependiendo de la temperatura presioacuten y desviacioacuten del pozo Un
medidor de longitud de tuberiacuteas universal (UTLM por sus siglas en ingleacutes) mide la seccioacuten
de tuberiacutea flexible que sale del malacate ubicado en la superficie y la ovalidad del tubo Si la
imprecisioacuten debida al estiramiento de la tuberiacutea es insignificante el UTLM puede usarse
para medicioacuten de la profundidad Se recomienda el registro de correlacioacuten de la
profundidad DepthLOG CT cuando se requiere mayor precisioacuten tal es el caso de operacioacuten
de disparos o colocacioacuten de tapones de cemento El dispositivo DepthLOG determina la
localizacioacuten de los collares de la tuberiacutea de revestimiento al pasar por los mismos
proveyendo mediciones de la profundidad maacutes precisas que el UTLM de superficie
La operacioacuten de herramientas con CT exhibe un alto iacutendice de eacutexito y no requiere equipo de perforacioacuten o terminacioacuten de pozos pero siacute demanda la movilizacioacuten de la unidad
CT y de suficiente personal Sin embargo el sistema de control de pozos de superficie
permite que las operaciones sean ejecutadas bajo presioacuten es decir en condiciones de
pozo activo
La operacioacuten de herramientas con CT tiene un alcance limitado A medida que se
desenrolla el tubo pasa a traveacutes de un cuello de cisne y de un cabezal inyector accionado
a cadena que hace que la tuberiacutea exceda su liacutemite elaacutestico Esta operacioacuten ayuda a
eliminar la curvatura residual que la sarta desarrolloacute mientras se encontraba en el malacate
CT No obstante la tuberiacutea retiene una pequentildea cantidad de curvatura Esta curvatura
sumada a las curvas y desviacioacuten del pozo pone la sarta de tuberiacutea flexible en contacto
con la pared del pozo en muchos puntos Los contactos generan resistencia a la friccioacuten y
a medida que se introduce maacutes tuberiacutea del pozo la sarta se flexiona contra la pared del
pozo formando un largo rizo helicoidal La fuerza necesaria para impulsar la tuberiacutea
flexible dentro del pozo se incrementa a medida que maacutes sarta entra en contacto con la
pared del pozo Finalmente la resistencia a la friccioacuten aumenta al punto tal que no
puede seguir introducieacutendose maacutes tuberiacutea flexible dentro del pozo Esta situacioacuten se
conoce como atascamiento helicoidal
En pozos horizontales y de gran inclinacioacuten en los que el cable de acero no resulta adecuado y la tuberiacutea flexible experimenta situaciones de atascamiento helicoidal funciona
bien una forma relativamente nueva de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo el
sistema de tractor Un sistema de tractor puede ser armado raacutepidamente por una brigada
de campo estaacutendar El tractor se disentildea para ser usado en pozos entubados si bien se ha
empleado ocasionalmente en agujeros descubiertos Los tractores se operan habitualmente
con cable de acero pero ciertos tractores pueden operar con tuberiacutea flexible Este sistema es
analizado en mayor detalle maacutes adelante
La trayectoria y las condiciones del pozo asiacute como las restricciones conocidas deben ser
evaluadas y analizadas con anticipacioacuten para garantizar la operacioacuten de un tractor El hecho
de basar la eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas en reglas generalizadas puede
dar lugar a problemas El programa planificador de herramientas de Schlumberger guiacutea la seleccioacuten de la forma de operacioacuten y del punto deacutebil a utilizar Los datos de entrada del
programa de computacioacuten incluyen informacioacuten sobre la trayectoria del pozo y su
terminacioacuten ademaacutes sobre la sarta de herramientas
La salida del programa proporciona paraacutemetros criacuteticos para la planeacioacuten de la forma de
operacioacuten de las herramientas Las graacuteficas de salida son presentadas generalmente en base a
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67
la profundidad medida de la sarta de herramientas a medida que se desplaza hacia la
superficie y hacia el fondo del pozo Estos paraacutemetros incluyen la severidad de la pata de
perro la maacutexima tensioacuten posible sobre el cabezal de la herramienta sin exceder la
capacidad nominal del cable en la superficie la tensioacuten de superficie necesaria para
romper el punto deacutebil y la fuerza del tractor requerida para desplazar la sarta de
herramientas de adquisicioacuten de registros hacia el fondo del pozo El programa calcula
ademaacutes la tensioacuten a lo largo del cable para cualquier profundidad de la sarta de
herramientas En los ejemplos presentados a continuacioacuten se incluyen casos que
demuestran el empleo de esta aplicacioacuten en situaciones de campo
El sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es un meacutetodo
operado con tuberiacutea en el que se utilizan equipos especiales para conectar las
herramientas de adquisicioacuten de registros a la columna de perforacioacuten Este sistema se
utiliza para registrar pozos con condiciones de pozo dificultosas tales como grandes
aacutengulos de desviacioacuten patas de perro muacuteltiples o formacioacuten de cavernas Tambieacuten es
utilizado con sartas de herramientas cuyo peso se aproxima al liacutemite del punto deacutebil de
un cabezal de adquisicioacuten de registros Las herramientas de adquisicioacuten de registros de
la sarta pueden ser protegidas del peso de la columna de perforacioacuten mediante la
vigilancia continua de la compresioacuten de la herramienta Un cabezal de anclaje TLC
(DWCH por sus siglas en ingleacutes) fija la sarta de herramientas a la columna de
perforacioacuten Se bajan en el pozo algunos tiros de la sarta hasta alcanzar la cima del
intervalo de registro que se encuentra habitualmente ubicada justo encima de la zapata
inferior de la tuberiacutea de revestimiento El cable de adquisicioacuten de registros se enrosca a
traveacutes de un adaptador de entrada lateral de cable (CSES por sus siglas en ingleacutes) El
CSES permite que el cable cruce desde el interior de la columna de perforacioacuten por
debajo del CSES hasta el exterior de la misma por encima del CSES A continuacioacuten
se adosa al cable un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten TLC (PWCH) que se bombea
hacia el fondo del pozo a traveacutes de la sarta de perforacioacuten Una vez que el PWCH queda
asegurado en el DWCH se establece una conexioacuten eleacutectrica entre la unidad de
adquisicioacuten de registros y la sarta de herramientas y se suministra energiacutea a eacutesta uacuteltima
Luego el sistema puede adquirir registros en direccioacuten al fondo del pozo mediante el
agregado de tuberiacuteas a la columna de perforacioacuten
El CSES no se utiliza habitualmente en pozos sin entubar porque esto incrementa la
posibilidad de dantildear el cable de acero en la parte externa de la tuberiacutea que se encuentra
por encima del mismo Este hecho normalmente limita la adquisicioacuten de registros con el
sistema TLC en agujeros descubiertos a una distancia equivalente a la longitud del
pozo entubado Existe un sistema TLC mejorado para ser utilizado en ambientes de alta
presioacuten y alta temperatura Este sistema puede operar a 260degC [500degF] y 25000 lpc
[172 MPa] y tiene estabilidad quiacutemica eleacutectrica y mecaacutenica mejorada a altas
temperaturas Ademaacutes mediante la inclusioacuten de dos vaacutelvulas de seguridad en el sistema
para aislar la tuberiacutea del espacio anular se provee control adicional del pozo Estas
vaacutelvulas pueden manejar una presioacuten diferencial de hasta 20000 lpc [138 Pa] En
situaciones en la situacioacuten en la que la adquisicioacuten de registros con cable suele ser
exitosa pero implica riesgos el sistema de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten
de pesca LWF ofrece una alternativa con respecto a una operacioacuten TLC En condiciones
de adquisicioacuten de registros difiacuteciles el servicio LWF y se intenta realizar una operacioacuten
de adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar Si resulta exitosa el operador se ahorra
tiempo y la erogacioacuten que implica una corrida TLC Si alguna herramienta se atasca en
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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el pozo el servicio LWF ofrece una forma de recuperarla y seguir adquiriendo registros
como si se tratara de una operacioacuten con el sistema TLC
Una operacioacuten LWF es un procedimiento de pesca de tipo corte y roscado Una
herramienta especial sujeta y corta el cable de acero en superficie El extremo cortado
del cable se enrosca a traveacutes de un primer tramo de la columna de perforacioacuten Con la
tuberiacutea suspendida en el pozo el cable de acero se enrosca a traveacutes de otro tramo de
columna de perforacioacuten que se atornilla al tramo suspendido en el pozo Este proceso se
reitera La necesidad de enroscar el cable la convierte en un a operacioacuten mas lenta que
la ejecutada con el sistema TLC hasta que la tuberiacutea alcanza el punto de instalacioacuten de
un CSES Justo debajo del CSES se instala una herramienta corta cable (CCTS por sus
siglas en ingleacutes) Pasando este punto el proceso se ejecuta la misma velocidad que en
una operacioacuten con el sistema TLC y posee las mismas restricciones de profundidad con
mantener el CSES dentro de la tuberiacutea de revestimiento
Procesos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea Una operacioacuten con el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es similar a una operacioacuten de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten de pesca pero ambas difieren por cuanto utilizan equipos diferentes En los dos casos se trata de meacutetodos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea En el sistema TLC la tuberiacutea y la sarta de herramientas se enroscan entre siacute con un cabezal de anclaje (DWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a la sarta (extremo inferior derecho) Se baja la tuberiacutea hasta que la sarta de herramientas alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento Luego se enrosca el cable a traveacutes de un adaptador de entrada lateral de la tuberiacutea de revestimiento (CSES por sus siglas en ingleacutes) (parte central a la derecha) A continuacioacuten se bombea un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten (PWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a un cable de acero para establecer la conexioacuten eleacutectrica con la sarta de herramientas a traveacutes del DWCH (extremo inferior derecho) Durante la adquisicioacuten de registros se baja maacutes tuberiacutea En una operacioacuten LWF la herramienta se atasca en el pozo al comienzo de la operacioacuten El cable es cortado en la superficie y se enrosca a traveacutes de la tuberiacutea que se baja en el pozo Cuando la columna alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento se agrega una herramienta corta-cables (CCTS por sus siglas en ingleacutes) y un CSES (parte central a la izquierda) Luego se baja maacutes tuberiacutea hasta llegar a la herramienta Una cuntildea en espiral situada en la parte inferior de la tuberiacutea sujeta la herramienta y se ejerce tensioacuten sobre el cable de acero para asegurar la conexioacuten (extremo inferior izquierdo) Se vuelve a conectar el cable a la unidad de adquisicioacuten de registros utilizando un torpedo LWF de dos extremos (extremo superior izquierdo) y la operacioacuten de adquisicioacuten de registros continuacutea Al final de la operacioacuten LWF se requiere la unidad CCTS para cortar el cable y recuperar la sarta de herramientas sostenida por la cuntildea en espiral
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
69
62 de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo
Los cables constituyen una forma importante y confiable de introducir y extraer
herramientas y equipos en el pozo El registro de los pozos muy profundos que se
perforan comuacutenmente en el Golfo de Meacutexico en el aacuterea marina de EUA y en otros
lugares requiere cables de acero especiales de maacutes de 7300 m [24 000 pies] de
extensioacuten Se han desarrollado nuevos sistemas que manejan hasta 12200 m [40000
pies] de cable de acero
Figura 49
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Schlumberger introdujo el cable 7-48Z US ultra resistente en el antildeo 2001 A nivel
mundial se han concretado maacutes de 200 descensos con cables 7 - 4 8 Z US En
diciembre de 2003 se alcanzoacute una profundidad reacutecord para la adquisicioacuten de registros
con cable en el pozo Tonga 1 de ChevronTexaco situado en el Golfo de Meacutexico unos
240 km [150 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens El cable 7-48Z US ultra resistente
permitioacute operar una herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes Microeleacutectricas en Lodos
Base Aceite OBMI y una plataforma de adquisicioacuten de registros en pozos de alta
presioacuten y alta temperatura Xtreme hasta una profundidad de 9700 m [31824 pies]
transmitiendo los datos a la superficie en tiempo real
Estas profundidades reacutecord requieren cables ultra resistentes La resistencia de carga de
un cable es proporcionada por la armadura de acero que rodea al conductor o a los
conductores La armadura estaacute compuesta por dos capas de hilos metaacutelicos enrollados
en forma helicoidal uno en sentido horario y el otro en sentido antihorario Los cables
ultra resistentes tales como el 7-48Z US tienen una armadura fabricada mediante un
proceso de moldeado en friacuteo para que los cables tengan una relacioacuten resistenciapeso
superior a la de otros cables La capacidad de estos cables se fija en 18000 lbf [80 kN]
El siguiente tipo de cable maacutes resistente puede soportar 15500 lbf [69 KN]
Figura 51
Equipo de superficie para el sistema de cable ultra resistente Para lograr todos los beneficios de los cables ultra resistentes se necesitan equipos adicionales en la superficie Las poleas estaacuten hechas de materiales compuestos especialmente desarrollados y la polea inferior tiene un anclaje de alta resistencia El malacate de doble tambor con cable (WDDC por sus siglas en ingleacutes) provee alivio de la tensioacuten entre el cable que sale del pozo y la unidad de adquisicioacuten de registros La distancia recomendada entre el malacate y la unidad de adquisicioacuten de registros es de 15 m [50 pies] sin un arreglo especial y de 3 m [10 pies] con el arreglo La desviacioacuten angular entre el malacate y la polea inferior se limita a 2deg
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Los cables convencionales soportan cargas menores Las compantildeiacuteas de servicio utilizan
los cables ultra resistentes que ofrecen diversos fabricantes para registrar pozos
verticales profundos no obstante para obtener todos los beneficios de esta capacidad de
carga adicional se necesitan poleas mas resistentes un malacate especial y un punto
deacutebil mejorado
El cable de acero convencional que soporta cargas pequentildeas tiacutepicamente sale de la
unidad de adquisicioacuten de registros pasa a traveacutes de dos poleas y se introduce en el
pozo Para soportar cargas mayores de hasta 24000 lbf [107 kN] de tensioacuten de liacutenea se
utilizan poleas para servicio pesado hechas de materiales compuestos especialmente
desarrollados La polea inferior debe estar soportada por anclajes resistentes especiales
El equipo de perforacioacuten y las poleas para servicio pesado pueden soportar una tensioacuten
del cable de 18000 lbf pero el malacate de la unidad de adquisicioacuten de registros soacutelo
puede aplicar una fuerza sostenida de hasta 8500 lbf [378 kN] durante la operacioacuten de
enrollado y soacutelo puede ejercer traccioacuten hasta el liacutemite maacuteximo del motor de la unidad
que habitualmente es de unas 12000 lbf [534kN]
Para reducir o disminuir la tensioacuten del cable entre el equipo de perforacioacuten y la unidad
de adquisicioacuten de registros se puede colocar entre ambos un malacate de doble tambor
(WDDC por sus siglas en ingleacutes) La operacioacuten de un malacate se basa en el contacto
por friccioacuten entre sus tambores y un cable para reducir la tensioacuten en el cable Cuanto
Figura 50
Fuerza en el cabezal de la herramienta para varios cables El cable ultra resistente 7-48Z US (azul) tiene una traccioacuten maacutexima de 18000 lbf [80 kN] en la superficie maacutes que los cables convencionales (XS) y extra resistentes (XXS) La magnitud de la traccioacuten disponible decrece con la profundidad La pendiente de cada liacutenea queda determinada por el peso del cable en el lodo
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mayor es la superficie de contacto mayor es la reduccioacuten de la tensioacuten El cable que
pasa por el malacate WDDC de Schlumberger se enrolla varias veces en dos grandes
tambores generando un alivio de tensioacuten de 20000 lbf [89 kN] o un valor superior a
velocidades de adquisicioacuten de registros de hasta 6100 mh [20000 piesh] Este sistema
de malacate ha sido utilizado fundamentalmente en el Golfo de Meacutexico En el distrito de
Larose Luisiana EUA se utilizoacute el sistema WDDC para maacutes de 400 descensos de
cables 7-48Z XXS extra resistentes y cables 7-48Z US ultra resistentes entre mayo de
2002 y agosto de 2004
Figura 52
Deformacioacuten del cable Un cable tiacutepico de siete conductores (extremo superior) se contrae cuando es sometido a esfuerzo (centro) La capa externa de la armadura se afloja levemente y la capa in- terna se tensa Los conductores y el relleno se comprimen Si un cable se enrolla en un tambor en condiciones de gran tensioacuten tambieacuten se puede deformar quizaacutes lo suficiente para fallar con el tiempo (extremo inferior) La deformacioacuten se muestra ampliada en esta graacutefica
Utilizacioacuten del malacate en el Golfo de Meacutexico El malacate de doble tambor (WDDC) ha sido utilizado en maacutes de 500 descensos (rojo) en el Golfo de Meacutexico Maacutes de la mitad de los trabajos superaron la profundidad medida de 6220 m [20400 pies]
Figura 53
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Ademaacutes reducir la tensioacuten del cable antes de volver a enrollarlo prolonga la vida uacutetil
del mismo Si un cable se enrolla en un tambor bajo gran tensioacuten se deforma El exceso de
deformacioacuten puede producir roturas dentro del cable con la posibilidad de provocar
cortocircuitos o contactos entre los conductores o con la armadura del cable Por lo
tanto es importante aliviar el exceso de tensioacuten antes de enrollar un cable ultra resistente
en un tambor
Schlumberger examina regularmente todos los cables Los cables de alta resistencia se desenrollan se limpian y se reajustan en lo que respecta a esfuerzo de torsioacuten
transcurrida una semana o un mes de ejecutada una operacioacuten dependiendo del cable y
del lodo empleados Luego los cables son examinados para controlar el posible aflojamiento
de la armadura y verificar la ductilidad y el desgaste La aprobacioacuten de la utilizacioacuten del
cable en aplicaciones posteriores estaacute sujeta al cumplimiento de pautas estrictas
Los cables ultrarsistentes son sometidos a este procedimiento de calificacioacuten aun con
mayor frecuencia ndashdentro de la semana ultima semana de cada operacioacuten Es importante
observar qu una operacioacuten implica multiples viajes dentro del pozo En la medida que el
cable no haya excedido su capacidad nominal de 18000 lbf puede ser utilizado para
carreras repetidas dentro de la misma operacioacuten
Mantenimiento del cable Los cables ultra resistentes utilizan un malacate para aliviar la tensioacuten del cable antes de enrollarlo en un tambor Para garantizar el alivio del esfuerzo de torsioacuten del cable despueacutes de cada operacioacuten se restituye el esfuerzo de torsioacuten y se vuelven a enrollar los cables de Schlumberger El cable pasa por un torsor y una unidad de malacate Este torsor se hace girar constantemente para eliminar la torsioacuten propia del cable sometido a esfuerzo Este procedimiento de torsioacuten restituye el bobinado de la armadura El cable tambieacuten pasa por dos unidades de limpieza de cables para eliminar los materiales extrantildeos y si es necesario agregar aceite a la armadura del cable
Figura 54
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Ademas de la deformacion del cable cuando se vuelve a enrollar bajo gran tension el
estiramiento del cable tiende a tensar una de las capas de la armadura helicoidal y a
aflojar la otra El sistema de aseguramiento de la calidad de Schlumberger incluye la
torsioacuten del cable ultra resistente durante el procedimiento de desenrrollado para
reestablecer el embobinado de la armadura
Una segunda caracteriacutestica necesaria para trabajar con cables con grandes tensiones
consiste en disponer de un punto deacutebil especial Si una herramienta se atasca en el pozo
resulta sumamente conveniente poder separar el cable lo maacutes cerca posible de la
herramienta atascada La alternativa de tener un cable roto caoacuteticamente retorcido en el
pozo dificulta auacuten maacutes la ejecucioacuten de una operacioacuten de pesca destinada a recuperar la
herramienta atascada Para evitar esta situacioacuten se implementa un punto deacutebil como
parte del cabezal de la herramienta que se emplaza entre la sarta de herramientas y el
cable El punto deacutebil se rompe cuando es sometido a un esfuerzo de traccioacuten que supera
su capacidad nominal desprendiendo asiacute el cable de la herramienta y permitiendo la
extraccioacuten de todo el cable del pozo
El programa planificador de herramientas o planificador de la operacioacuten de herramientas predice las cargas a ser ejercidas sobre un cable de acero En un pozo profundo la tensioacuten
de fondo de pozo requerida para superar un punto deacutebil mecaacutenico puede exceder el
esfuerzo maacuteximo aplicado en la superficie Si esto sucediera el punto deacutebil no puede
Figura 55
Operacioacuten del punto deacutebil controlada eleacutectricamente Un dispositivo de liberacioacuten controlado eleacutectricamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) es activado por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Una vez armada una varilla de accionamiento sostiene un reteacuten en su lugar impidiendo que la unidad se desplace La varilla de accionamiento es mantenida contra un resorte por una bobina de cuatro piezas que a su vez son sostenidas por una placa de berilio-niacutequel (Be-Ni) La soldadura en la unioacuten externa de la placa delgada la sostiene en su lugar alrededor de la bobina Cuando una sentildeal de activacioacuten eleacutectrica es enviada al dispositivo ECRD el elemento calefactor derrite la soldadura liberando la placa de berilio-niacutequel y permitiendo que las cuatro piezas de la bobina se separen El accionador a resorte puede desplazarse en sentido descendente liberando el reteacuten Un leve impulso separa el reteacuten del alojamiento del dispositivo ECRD liberando el cable de la herramienta
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romperse al quedar atascada una herramienta y por el contrario la sobre traccioacuten causa la
ruptura del cable
Este problema condujo a Schlumberger a desarrollar un dispositivo de desconexioacuten
controlado electroacutenicamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) para reemplazar el punto
deacutebil mecaacutenico en el cabezal de la herramienta Con este dispositivo la tensioacuten en el
cabezal de la herramienta puede alcanzar 8000 lbf [356 KN] que es el limite de carga del
dispositivo ECRD Hasta su activacioacuten un punto deacutebil del dispositivo ECRD tolera grandes
esfuerzos de traccioacuten por la tensioacuten del cable y grandes impactos
Si un operador necesita liberar el cable de la sarta de herramientas dispositivo es activado
por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Luego el dispositivo ECRD se desconecta raacutepidamente
separando el cable del cabezal de la herramienta Los puntos deacutebiles del dispositivo ECRD
estaacuten regulados para operar a una temperatura de hasta 204deg C [400degF] y una presioacuten de
20000 lpc [138 MPa] Ademaacutes existe una versioacuten capaz de operar a 260degC [500degF] y
30000 lpc [207 MPa]
63 Desafiando las profundidades
Unocal decidioacute reingresar en un pozo de aguas profundas situado en el Golfo de Meacutexico
EUA para perforar hasta una mayor profundidad Los pozos vecinos habiacutean hallado
hidrocarburos en estratos maacutes profundos El pozo original no estaba disentildeado para
continuar con la perforacioacuten de manera que el diaacutemetro del agujero de la nueva seccioacuten se
limitoacute a 61frasl8 pulgadas La profundidad medida hasta la base de la seccioacuten planificada
era de aproximadamente 8870 m [29100 pies]
Unocal trabajoacute con Schlumberger para determinar la mejor manera de evaluar la nueva seccioacuten de agujero descubierto Para ello debieron afrontar diversos desafiacuteos
incluyendo la profundidad extrema del pozo y el diaacutemetro severamente restringido del
agujero ademaacutes de la adecuacioacuten al tamantildeo y el peso de las sartas de adquisicioacuten de
registros que la compantildeiacutea queriacutea correr Las tarifas diarias de la embarcacioacuten para
perforacioacuten eran muy elevadas de manera que la eficiencia resultaba un paraacutemetro
importante
El pozo era esencialmente vertical pero la nueva seccioacuten de agujero descubierto incluiacutea
unos 300 m [1000 pies] en los que la desviacioacuten aumentaba hasta aproximadamente 15deg
y la severidad de las patas de perro en ese tramo llegaba a 4deg30 m [4deg100 pies]
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Para la planeacioacuten de este trabajo Schlumberger utilizoacute el programa planificador de herramientas que indicoacute que un sistema de cable ultra resistente permite bajar las
herramientas hasta la profundidad requerida en este agujero de pequentildeo diaacutemetro Los
datos provenientes de carreras de adquisicioacuten de registros previas ejecutadas en el
mismo pozo verificaron las predicciones del planificador de herramientas En cada una de
las tres carreras se modeloacute el cable y la sarta de herramientas efectivamente utilizados Los
datos correspondientes a la tensioacuten del cable provenientes de estas carreras de adquisicioacuten de
registros previas coincidiacutean con las predicciones del programa de computacioacuten Los
resultados obtenidos dieron confianza a Unocal en cuanto a la precisioacuten de la salida del
programa que cubriacutea la nueva seccioacuten en agujero descubierto
Unocal y Schlumberger trabajaron a fin de disentildear las carreras de adquisicioacuten de
registros para el nuevo tramo del pozo Se utilizoacute un dispositivo WDDC con poleas y
anclajes para servicio pesado en la superficie y la sarta incluyoacute un punto deacutebil ECRD
Ambos elementos permiten el aprovechamiento maacuteximo de las 18000 lbf de capacidad
nominal del cable
Figura 56
Pata de perro en un pozo de Unocal La maacutexima severidad de la pata de perro que se experimentariacutea en la extensioacuten del pozo de Unocal fue de 4deg30 m [4deg100 pies] Esta pata de perro se produce en una seccioacuten de agujero descubierto con una desviacioacuten que alcanza aproximadamente 15deg
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En once de los doce descensos con fines de adquisicioacuten de registros se utilizoacute el mismo
cable 7-48Z US No se requirioacute tiempo inactivo entre las carreras para intercambiar o
reacondicionar el cable La secuencia de adquisicioacuten de registros incluyoacute diversos
desafiacuteos La sarta de herramientas maacutes larga teniacutea una extensioacuten de 448 m [147 pies]
La sarta maacutes pesada teniacutea un peso de aproximadamente 1800 kg [4000 lbm] en el aire
En siete de estos descensos se utilizoacute el Probador Modular Dinaacutemico de Formacioacuten
MDT que es una sarta de herramientas pesada La herramienta de mayor diaacutemetro
utilizada en el agujero de 61frasl8 pulgadas teniacutea 51frasl2 pulgadas con lo que quedoacute una
Figura 57
Comparacioacuten de la tensioacuten real con la tensioacuten predicha Las mediciones de tensioacuten efectuadas durante tres carreras de adquisicioacuten de registros (puntos de medicioacuten) en el pozo original se correlacionan favorablemente con las predicciones del programa planificador de herramientas (liacuteneas) La primera carrera de adquisicioacuten de registros cubrioacute unos 4600 m [15000 pies] del pozo entubado (extremo superior) La segunda y tercera carreras se ejecutaron a lo largo de distancias maacutes cortas una dentro de la tuberiacutea de revestimiento (centro) y la otra debajo de la tuberiacutea de revestimiento (extremo inferior) El programa predice la tensioacuten tanto para el desplazamiento hacia el fondo del pozo (azul) como para la extraccioacuten fuera del pozo (rojo) El escaloacuten que se observa en la tensioacuten se debe a una velocidad de adquisicioacuten de registros maacutes lenta cuando la sarta de herramientas se encuentra fuera de la tuberiacutea de revestimiento Las tensiones difieren entre los tres casos debido a las diferentes sartas de herramientas utilizadas en las tres carreras de adquisicioacuten de registros
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separacioacuten alrededor de la herramienta de tan soacutelo 08 cm [03 pulgadas] La tensioacuten del
cable en la superficie alcanzoacute entre 17000 y 18000 lbf [76 y 80 kN] en maacutes de 20
oportunidades durante las 11 carreras de adquisicioacuten de registros Hubiera sido
imposible lograr tensiones por traccioacuten tan grandes sin el sistema de cable ultra
resistente completo incluyendo el WDDC y las poleas especiales emplazadas en la
superficie
La tercera carrera de adquisicioacuten de registros resultoacute problemaacutetica En su primera
carrera la herramienta MDT permanecioacute 75 horas en la estacioacuten para la ejecucioacuten de
una prueba de interferencia finalizada la cual la herramienta quedoacute atascada en el
agujero La brigada tensionoacute el cable hasta su maacuteximo nivel nominal de 18000 lbf pero
no logroacute recuperar la herramienta Pudieron ocurrir dos cosas el cable estaba atascado
en una hendidura (canaleta) o la presioacuten del pozo excediacutea la presioacuten de formacioacuten y se
habiacutea formado un revoque de filtracioacuten (enjarre) alrededor del cable al forzar el lodo de
perforacioacuten dentro de la formacioacuten situacioacuten que se conoce como atascamiento
diferencial
Unocal activoacute el punto deacutebil ECRD para soltar el cable de la herramienta Luego aplicoacute
una tensioacuten en superficie de 18500 lbf [823 kN] que logroacute liberar el cable Antes de
proceder a la pesca de la herramienta Unocal ejecutoacute una operacioacuten de adquisicioacuten de
registros siacutesmicos verticales (VSP por sus siglas en ingleacutes) utilizando el mismo cable
ultra resistente
Al cabo de unos diacuteas un viaje LWF permitioacute recuperar la herramienta MDT Cuando la
herramienta fue reconectada a una fuente de energiacutea emplazada en el fondo del pozo
luego de pasar maacutes de tres diacuteas en el pozo de alta presioacuten se activoacute y comenzoacute a enviar
sentildeales a superficie
Las herramientas de adquisicioacuten de registros operadas mediante la utilizacioacuten de un
cable ultra resistente con la unidad WDDC en superficie proporcionaron a Unocal
informacioacuten del yacimiento que de lo contrario hubiera sido difiacutecil sino imposible de
obtener Otros cables u otros sistemas de superficie menos robustos habriacutean requerido
sartas de herramientas maacutes cortas y maacutes livianas para mantenerse dentro de liacutemites
operativos seguros Esto llevoacute a Unocal a optar por un programa de evaluacioacuten de
formaciones abreviado o habriacutea prolongado la operacioacuten de adquisicioacuten de registros La
prolongacioacuten de la operacioacuten de adquisicioacuten de registros constituyoacute una propuesta
costosa cuya implementacioacuten implicoacute el empleo de una embarcacioacuten para perforacioacuten
de la clase del Discoverer
Desde el inicio de su programa de perforacioacuten en aguas profundas Unocal ha sido
usuario activo de los cables maacutes modernos La compantildeiacutea conserva permanentemente
dos de los cables maacutes resistentes junto con una unidad WDDC a bordo de su
embarcacioacuten para perforacioacuten
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores
Mientras el cable de acero constituye uno de los meacutetodos maacutes antiguos de operacioacuten de
herramientas los tractores de fondo de pozo representan uno de los maacutes modernos
Un tractor arrastra la sarta de operacioacuten hacia el fondo del pozo eacutesa es su diferencia
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fundamental con respecto a otros medios de operacioacuten de herramientas Un tractor
puede ser emplazado de manera tal de empujar o arrastrar la sarta de herramientas pero
la sarta de herramientas es corta comparada con el cable que conecta el tractor y la sarta
con la superficie El hecho de colocar la fuerza motriz cerca del frente de la sarta de
operacioacuten le permite mover las herramientas y dispositivos a lo largo de secciones
horizontales de alcance extendido Incluso en aquellos puntos en los que la desviacioacuten
del pozo supera los 90deg el tractor mueve la sarta de herramientas en sentido ascendente
La friccioacuten es enemiga de la operacioacuten de herramientas ya que debe vencer una fuerza
adicional cuando los objetos operados rozan la pared del pozo No obstante un tractor
aprovecha la friccioacuten en su propio beneficio ejerciendo contra la pared del pozo una
fuerza suficiente como para que la friccioacuten impida que el mismo se deslice nuevamente
a lo largo de la pared a medida que desplaza la carga hacia adelante
El sistema de accionamiento tiene que proveer suficiente fuerza de traccioacuten como para
superar el arrastre de la carga incluyendo la sarta de herramientas operada y el cable de
adquisicioacuten de registros u otros dispositivos necesarios para la operacioacuten de las
herramientas Ademaacutes la fuerza de friccioacuten generada por la presioacuten contra la pared del
pozo debe superar a esta fuerza de traccioacuten En consecuencia la resistencia a la friccioacuten
que puede lograrse es un liacutemite que se impone sobre la fuerza que puede aplicar
efectivamente un tractor
Actualmente se dispone de dos mecanismos de accionamiento de tractores baacutesicos para
obtener esta resistencia accionamiento continuo o sujecioacuten alternativa Los disentildeos de
accionamiento continuo constan de ruedas comunes ruedas helicoidales cadenas o
bandas de rodamiento que hacen contacto con la pared del pozo Es necesario un
sistema de suspensioacuten para mantener el mecanismo de accionamiento en contacto con el
pozo cuando el tractor encuentra cambios de diaacutemetro pequentildeos Los cambios de
diaacutemetro grandes resultan difiacuteciles de sortear para los tractores de accionamiento
continuo particularmente cuando el diaacutemetro se reduce el mecanismo de
accionamiento debe ejecutar dos acciones un impulso hacia afuera para lograr la
sujecioacuten contra la pared del pozo y un esfuerzo de traccioacuten hacia adentro para dar
cabida al diaacutemetro que se ha reducido
Un tractor con sujecioacuten alternativa requiere como miacutenimo dos unidades de
accionamiento que alternen entre el accionamiento y la restauracioacuten del mecanismo La
unidad de accionamiento presiona su mordaza de sujecioacuten contra la pared fijaacutendose en
su lugar Luego desplaza la sarta de herramientas hacia adelante con respecto a la
mordaza de sujecioacuten fijada Mientras tanto la unidad de restauracioacuten se suelta de la
pared y se auto-desplaza hacia adelante con respecto a la sarta de herramientas Al final
de la carrera estas dos unidades intercambian sus funciones
Si bien pueden desarrollarse tractores con sujecioacuten alternativa que utilicen soacutelo un
motor el movimiento de la sarta de herramientas es discontinuo lo que crea una gran
carga inercial cuando la sarta se pone en movimiento y se detiene La utilizacioacuten de
motores independientes provee un movimiento traslapado al final de cada carrera de
modo que la sarta de herramientas se sigue moviendo a una velocidad constante
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A diferencia de los modelos de accionamiento continuo el disentildeo con sujecioacuten
alternativa no requiere de un sistema de suspensioacuten para moverse a traveacutes de los
pequentildeos cambios de diaacutemetro del pozo porque la mordaza de sujecioacuten fijada estaacute
estaacutetica Tanto en el disentildeo continuo como en el alternativo el mecanismo se repliega
dentro del cuerpo del tractor para su transporte antes y despueacutes de usarse Ambos
disentildeos deben retraerse los brazos en caso de interrupcioacuten del suministro de energiacutea
para evitar atascamiento en el pozo
El desplazamiento del tractor y su carga requiere energiacutea la cual se suministra por cable
desde superficie Dado que los cables conductores transmiten una cantidad limitada de
energiacutea el consumo de energiacutea del tractor de fondo tambieacuten es limitado La energiacutea es
el producto de la velocidad de movimiento por la carga que desplaza el tractor Esto
significa que un tractor puede tirar de una carga pesada o moverse raacutepidamente pero no
ejecuta ambas acciones en forma simultaacutenea Lamentablemente no toda la energiacutea que
se suministra en la superficie se usa para mover el tractor y tirar de la carga En el cable
de acero se producen peacuterdidas resistivas Ademaacutes el sistema de accionamiento del
tractor no es 100 eficaces en lo que respecta a conversioacuten de la energiacutea eleacutectrica en
movimiento Muchos tractores exhiben entre un 10 y un 20 de eficiencia solamente
convirtieacutendose la energiacutea remanente en calor de desecho
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten
El sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC corresponde a un tractor de fondo de
pozo de sujecioacuten alternativa cuya eficiencia es superior al 40 Este tractor de alta
eficiencia tiene energiacutea disponible para mayores velocidades o cargas maacutes grandes que
otros tractores de acuerdo a su energiacutea
Figura 58
Velocidad del tractor y fuerza de empuje disponible Existe una compensacioacuten entre la velocidad y carga para los tractores Para una cantidad de energiacutea suministrada al tractor en el fondo del pozo eacuteste se puede mover raacutepidamente u operar una carga pesada El tractor MaxTRAC (azul) es mucho maacutes eficaz que un tractor convencional (rojo) lo que le permite moverse raacutepidamente u operar cargas maacutes grandes
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Una caracteriacutestica esencial de este tractor es el disentildeo del tipo leva-mordaza de sujecioacuten
Tres conjuntos de brazos centralizan cada unidad de tractor Cada brazo del tractor
presiona una leva y dos ruedas contra la pared del pozo La leva es un dispositivo en
forma de corazoacuten que gira alrededor de su propio eje Al girar la leva la distancia D que
media entre el eje y el borde exterior que estaacute en contacto con la pared cambia
permanentemente
Cuando los brazos se encuentran desplegados pero la unidad no desplaza la sarta de
herramientas una pequentildea fuerza hidraacuteulica radial los mantiene contra la pared del
pozo pero no los fija en su lugar Los brazos se montan sobre ruedas a lo largo de la
pared De este modo se desplazan hacia adentro y afuera para adaptarse a los cambios
de diaacutemetro de pozo
El borde de la leva va en contacto con la pared con dientes de sujecioacuten Se mantienen contra la pared mediante resorte de poca tensioacuten pero el movimiento de la herramienta
Figura 59
Principio de una mordaza con sujecioacuten de levas La parte giratoria de la mordaza de sujecioacuten de levas tiene forma de corazoacuten (insertos) La distancia vertical D entre el eje y la pared puede cambiar continuamente al rotar la leva Cuando la unidad inicia su carrera de propulsioacuten el empuje de la sarta de herramientas hacia la derecha produce un movimiento reactivo hacia la izquierda contra la tuberiacutea de revestimiento Esto hace rodar la leva hacia una distancia D maacutes grande sujetando sus dientes en la pared (extremo superior) Los brazos del tractor se cierran de manera que este aumento de diaacutemetro de la leva tiene el efecto de mantener los brazos en su lugar contra la fuerza de traccioacuten FP resistiendo el deslizamiento inverso a medida que la unidad desplaza la sarta de herramientas (no mostrada aquiacute) hacia la derecha (centro) En una carrera de retorno de una unidad una fuerza FR tiende a hacer rodar la leva de modo que adquiere un diaacutemetro maacutes pequentildeo y se deslice por la pared (extremo inferior) Una pequentildea fuerza de resorte FS mantiene la leva contra la tuberiacutea de revestimiento pero sus dientes no se sujetan
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hacia adelante tiende a hacer rodar la leva hacia un extremo a una distancia D maacutes corta
La leva se desliza a lo largo de la pared del pozo sin sujetarse
Justo antes de que el tractor inicie su carrera de impulsioacuten el sistema hidraacuteulico cambia para mantener los brazos en tensioacuten constante presionados contra la pared
Cuando el sistema de accionamiento del tractor empieza a empujar la sarta de
herramientas una fuerza reactiva intenta deslizar los brazos hacia atraacutes con respecto a la
pared del pozo Esto hace rodar la leva dentada a una distancia D adicional Como hay
tres brazos que mantienen centralizada la herramienta esta distancia D empuja la leva
con mayor firmeza contra la pared los dientes proveen un aseguramiento seguro que
impide que la unidad se deslice hacia atraacutes Esto convierte a este disentildeo en un
amplificador mecaacutenico natural que rota automaacuteticamente como para proporcionar la
fuerza radial necesaria para evitar el deslizamiento del tractor
Figura 60 Visualizacioacuten del MaxTRAC en pozo
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Con la unidad de accionamiento sostenida un motor impulsa el tractor y su carga hacia
adelante Esto continuacutea hasta el final de la carrera de desplazamiento en la que otro tractor
asume las funciones de accionamiento El motor de impulsioacuten invierte su marcha a fin de
retomar su posicioacuten para la siguiente carrera Este proceso hace rodar la leva en una
direccioacuten para reducir la distancia D soltando la mordaza de sujecioacuten y permitiendo el
deslizamiento de la unidad
El sistema de leva proporciona una presioacuten de contacto constante de acuerdo a las limitaciones del diaacutemetro interno (DI) del pozo el disentildeo del mismo La unidad MaxTRAC
aplica la fuerza de impulsioacuten en cualquier diaacutemetro del pozo dentro de un rango DI que
oscila de 61 a 244 cm [24 y 9625 pulgadas] La herramienta pasa a traveacutes de una
restriccioacuten de 56 cm [221 pulgadas] sin cambiar sus piezas El tractor se sujeta en tres
puntos discretos a lo largo del pozo cada 06 m [2 pies] lo que reduce la posibilidad de dantildeo
en la tuberiacutea de revestimiento Si bien el sistema MaxTRAC impulsa la sarta de
herramientas hacia atraacutes esto se hace a lo largo de una distancia corta para sortear una
restriccioacuten a fin de evitar el dantildeo al cable de acero se utiliza para extraer la sarta de
herramientas del pozo
Este tipo de tractor se adecua en formaciones consolidadas en agujero descubierto
Mediante el uso de maacutes de dos unidades de tractores tambieacuten puede accionarse a traveacutes
Figura 61
Tractor con accioacuten de leva alterna Dos secciones del tractor se sincronizan para desplazar la sarta hacia adelante (extremo inferior) Con el tractor posterior en una carrera de propulsioacuten (negro) las levas de sus brazos (rojo) se sujetan a la pared Mientras los brazos permanecen fijos el mecanismo de accionamiento impulsa la sarta de herramientas hacia adelante (1 a 3) Mientras tanto el tractor frontal se restablece con los brazos destrabados y las levas rotadas para evitar la sujecioacuten y el motor de impulsioacuten del tractor mueve sus brazos hacia el frente de la seccioacuten Cuando la unidad posterior llega al final de su movimiento la unidad delantera toma el mando proporcionando un movimiento continuo (4) Ahora la unidad delantera sujeta e impulsa la sarta mientras que la unidad posterior se restablece (5 a 6) Luego se repite el ciclo (7) La imagen 60 una seccioacuten del tractor MaxTRAC con brazos extendidos y otra con brazos plegados
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de cavernas formadas en el pozo con diaacutemetros que sobrepasan el alcance de los brazos de
la herramienta siempre que la seccioacuten del tractor sea desplazada con una separacioacuten tal
como miacutenimo que dos unidades puedan sujetarse a la pared en cualquier momento
En un arreglo de tractor se incluyen hasta cuatro unidades de accionamiento
El sistema MaxTRAC es compatible con la plataforma de servicios de produccioacuten de nueva
generacioacuten PS Platform Tiene el mismo sistema de telemetriacutea de manera que la sarta de
herramientas puede adquirir registros durante la operacioacuten con tractores Esta capacidad
constituye una ventaja importante del sistema MaxTRAC En condiciones pobres de
adquisicioacuten de registros la adquisicioacuten de datos en sentido descendente ndashhasta en final del
pozomdashconstituye la uacutenica oportunidad para adquirir datos cruciales El tractor MaxTRAC
es compatible con la herramienta de registros de produccioacuten en direccioacuten descendente y
ademaacutes es compatible con varias herramientas cuando se registra en direccioacuten ascendente
El sistema MaxTRAC provee una importante retroalimentacioacuten en tiempo real sobre las condiciones operativas El sistema transmite la corriente del motor esfuerzo de
torsioacuten del motor velocidad computada en cada seccioacuten del tractor la tensioacuten del cabezal
del cable localizacioacuten de los coples de la tuberiacutea de revestimiento desviacioacuten y orientacioacuten
relativa
Varios operadores en Mar del Norte usan el sistema de operacioacuten de herramientas MaxTRAC Despueacutes de ejecutar diversas operaciones con la herramienta de
Adquisicioacuten de Registros de Produccioacuten PLT para Statoil en el Campo Heidrun el
operador prescindioacute correr el diaacutemetro del calibre antes de obtener los datos en la
corrida correspondiente de registros Con el sistema MaxTRAC la serie de adquisicioacuten de
registros puede ser un calibre que identifique un aacuterea problemaacutetica antes de que la
sarta de herramientas se introduzca en la misma ahorrando el costo de la carrera de
calibracioacuten
La adquisicioacuten de registros de produccioacuten es maacutes efectiva cuando se registra en sentido
descendente ya que las sondas de las herramientas que miden la fraccioacuten volumeacutetrica de
las distintas fases necesitan un diferencial positivo entre la velocidad del fluido y la
velocidad de las sondas Esto es relevante en pozos o secciones de pozos con bajas
velocidades de flujo La combinacioacuten tractor MaxTRAC con una sonda de generacioacuten de
Imaacutegenes de Flujo FloScan constituye una excelente alternativa para determinar la
velocidad de flujo y fraccioacuten volumeacutetrica de los fluidos presentes en pozos horizontales o
desviados (Veacutease la seccioacuten de FloScan)
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y
La compantildeiacutea Hydro requeriacutea correr la herramienta de produccioacuten en un pozo del Campo
Brage para determinar el volumen de produccioacuten del aceite y agua proveniente del pozo
principal y de uno lateral Este campo se encuentra ubicado a 125 km [78 millas] al oeste de
Bergen Noruega en el Mar del Norte es un campo maduro que ha producido
aproximadamente el 85 de su recuperacioacuten calculada
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85
El pozo fue terminado con una unioacuten Y El operador reconocioacute un problema potencial
que impediacutea pasar la unioacuten entre el pozo principal y el lateral Situada en una seccioacuten
horizontal del pozo la Y de unioacuten se orientoacute en sentido vertical estando situada la
continuacioacuten de pequentildeo diaacutemetro del pozo principal debajo del tramo lateral
Los ingenieros de Hydro queriacutean estar seguros de que la sonda de adquisicioacuten de
registros podiacutea bajar maacutes allaacute de la unioacuten Y e introducirse en el pozo principal antes de
comprometerse a iniciar un trabajo Una replica de la conexioacuten Y que se proporcionoacute
por Halliburton se instaloacute en el campamento base de la compantildeiacutea de servicios
Stavanger Noruega En este sitio se probaron el tractor MaxTRAC de Schlumberger asiacute
como un tractor perteneciente a un tercero Solo la unidad MaxTRAC logroacute atravesar la
unioacuten y lo hizo sin dificultad
La sarta de herramientas incluye tres unidades de sujecioacuten MaxTRAC para operar la sarta
de adquisicioacuten de registros con la sonda FloScan Los ingenieros se prepararon para el
trabajo con el programa planificador de herramientas basado en la trayectoria conocida
del pozo y en la configuracioacuten de las herramientas El programa indicoacute que el sistema
ejecutariacutea el trabajo en forma segura Se determinoacute que la fuerza del tractor requerida se
ajustaba a la capacidad de la herramienta
Unioacuten Y en el Campo Brage El pozo se divide en dos partes en un conector Y (abajo) En la seccioacuten transversal la apertura inferior es la continuacioacuten del pozo principal y la superior conduce a un lateral (arriba a la derecha) Foto tomada para la prueba del sistema en superficie (arriba a la izquierda)
Figura 62
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86
La sarta de herramientas se bajoacute en el pozo hasta que el aacutengulo de inclinacioacuten se tornoacute demasiado grande como para que la fuerza de gravedad venciera la resistencia a la friccioacuten
En ese punto las herramientas se bajaron con los tractores MaxTRAC Las secciones
correspondientes al segundo y el tercer tractor bajaron la sarta de herramientas el
primer tractor permanecioacute cerrado o plegado hasta que la sarta alcanzoacute la unioacuten Y
Entre la herramienta FloScan y el primer tractor se colocoacute una articulacioacuten o unioacuten
flexible A medida que la sarta se aproximaba al conector Y la sonda de produccioacuten se
bajaba hacia el fondo del pozo horizontal El resalto del conector Y guiaba la sonda hacia
el interior lateral inferior seguida por el primer tractor que permaneciacutea plegado
Una vez que el primer tractor estuvo dentro del lateral inferior se colocaron sus brazos de
sujecioacuten contra la pared del mismo y se plegaron los brazos de sujecioacuten del segundo tractor
El primer y el tercer tractor se alternaron como unidades de accionamiento para desplazar
la sarta de herramientas hacia adelante hasta que el segundo tractor estuvo dentro del
lateral El proceso continuoacute con el tercer tractor plegado y los primeros dos desplazando la
sarta hacia adelante Luego se plegoacute el primer tractor y la operacioacuten continuoacute con el
segundo y el tercer tractor suministrando la fuerza motriz
Figura 63
Fuerza de tractor en un pozo del Campo Brage La desviacioacuten del pozo (azul)excede los 80deg cerca de la base del mismo donde el tractor MaxTRAC comenzoacute a operar la sarta de herramientas La fuerza de tractor requerida (verde) fue escasa a lo largo de toda la operacioacuten
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87
Unos 40 m [130 pies] maacutes allaacute de la unioacuten el ingeniero colocoacute las mordazas de sujecioacuten del tractor para obtener un registro de la herramienta FloScan mientras se encontraba en
estado estacionario El primer registro de produccioacuten en esta estacioacuten fue corrido con
el pozo cerrado en superficie Si bien no hubo flujo neto a superficie este registro obtenido
con pozo cerrado indicoacute la presencia de flujo cruzado desde el lateral principal hacia el otro
lateral
El pozo fue abierto al flujo El programa planificador de herramientas indicoacute que el flujo no generaba suficiente empuje hacia arriba o fuerza ascendente para mover la
herramienta pero esto se aseguroacute a traveacutes de la sujecioacuten de las levas del tractor contra la
pared del pozo En esta misma estacioacuten se llevoacute a cabo otro levantamiento Los
resultados de la herramienta FloScan indicaron que todo el fluido que circulaba en la
estacioacuten era agua
Con las presiones y gastos de estas dos carrerasmdashcierre y flujomdashmediante un anaacutelisis
Figura 64
Operacioacuten de tractores en la unioacuten Y Una sarta de herramientas de 111frasl16 pulgadas incluyendo una sonda de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan (verde) y tres unidades MaxTRAC (rojo) pudo ser bajada con eacutexito en una dificultosa unioacuten Y Aquiacute se muestra la tuberiacutea de revestimiento movieacutendose hacia la izquierda pero la herramienta en realidad se mueve hacia la derecha Los dos tractores posteriores operaron la sarta de herramientas a traveacutes del agujero de 774 pulgadas hasta la unioacuten (1) y empujaron la herramienta FloScan y el tractor delantero dentro del agujero inferior de 3437 pulgadas en la unioacuten (2 a 3) El tractor del medio fue replegado y el frontal habilitado (4) El primer tractor y el uacuteltimo bajaron el tractor del medio en el agujero maacutes pequentildeo (5) Ahora se replegoacute el uacuteltimo tractor y el primero y el segundo tiraron de la sarta de herramientas introducieacutendola en el agujero pequentildeo (6) Una vez que las secciones de tractor estaacuten dentro del agujero pequentildeo el primero se replegoacute el segundo y el tercero proporcionaron la fuerza motriz (7) Por razones de simplificacioacuten no se muestran otras partes de la sarta de herramientas de adquisicioacuten de registros Se requirieron espaciadores entre los tractores para montar la sarta En esta graacutefica la escala vertical estaacute amplificada
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88
selectivo de rendimiento del pozo se determinoacute que existe una diferencia de presioacuten de 16
bares [232 lpc] entre los dos laterales que produce el flujo cruzado durante el cierre
Se plegaron los brazos del tractor y se sacoacute la sarta de herramientas a traveacutes del cable
hasta que el arreglo quedoacute ubicado por encima de la conexioacuten Y En ese momento
se desplegaron las mordazas de sujecioacuten del tractor hacia la pared del pozo para
estabilizar la sarta de herramientas Otra herramienta FloScan midioacute los regiacutemenes de
flujo y la fraccioacuten de fluidos en esta estacioacuten Aproximadamente un 6 de la produccioacuten
del pozo por encima de la unioacuten era aceite Dado que toda la produccioacuten del lateral
principal por debajo de la unioacuten Y era agua Hydro determinoacute que se cerrara el pozo
principal en la unioacuten para mejorar la productividad del pozo
Incluyendo la conexioacuten Y el tractor arrastroacute la sarta de herramientas a traveacutes de 18 cambios de DI en una distancia de 325 m [1066 pies] sorteando estos cambios sin
dificultad
Sin el sistema MaxTRAC Hydro no hubiera logrado determinar que el pozo principal no produciacutea aceite debajo de la conexioacuten Y Este ejemplo de Mar del Norte indica las
ventajas aportadas por la nueva tecnologiacutea en la operacioacuten de estas herramientas
Figura 65
Resultados de fraccioacuten de fluidos y velocidad en tiempo real por encima de la unioacuten Y La salida de la herramienta de generacioacuten de perfiles InFlow de la herramienta FloScan indica un perfil de velocidad bastante plano y un perfil de fraccioacuten de fluidos constante (arriba)
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89
Aproximadamente un 6 del flujo corresponde a aceite y el resto es agua Las sondas eleacutectricas de la herramienta de medicioacuten de la fraccioacuten de fluidos FloView midieron pequentildeas gotitas de aceite en agua como se indica en el Cuadro del Monitor de la herramienta FloScan
Figura 66
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
90
7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico
La tecnologiacutea de medicioacuten de flujos trifaacutesicos en la superficie ha experimentado una revolucioacuten silenciosa Los medidores multifaacutesicos de
avanzada proveen a los ingenieros de produccioacuten y yacimientos los datos
necesarios para comprender y optimizar el desempentildeo de los pozos sin
separar una corriente de flujo en sus tres fases individuales gas aceite y
agua
Figura 67
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
91
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta transformacioacuten es
impulsada por la nueva tecnologiacutea que permite medir con exactitud las variaciones
raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten
espuma y emulsiones estables que previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar La
capacidad de medir el fluido multifaacutesico en tiempo real aumenta la eficiencia
operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Ahora es posible asignar la produccioacuten sin la separacioacuten convencional de fases y
superar las restricciones de procesamiento o cuellos de botella que tienen lugar en las
instalaciones de superficie La cuantificacioacuten exacta del flujo en cada una de las fases de
fluidos de una produccioacuten permite a los operadores tomar mejores decisiones acerca del
desempentildeo de los pozos Ahora los ingenieros pueden identificar comprender y
remediar mejor los problemas asociados con el flujo de pozos muacuteltiples optimizar la
operacioacuten de levantamiento artificial y construir mejores modelos dinaacutemicos de
yacimientos
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos
Los separadores de prueba convencionales son versiones reducidas de los separadores
de produccioacuten grandes que segregan y miden el gas aceite y agua en las instalaciones
superficiales de procesamiento Las operaciones de campo establecidas separadores de
prueba son instalaciones permanentes Para pozos exploratorios y en declinacioacuten las
compantildeiacuteas deben desplegar separadores de prueba modulares A veces es necesario
tener varios separadores de prueba en serie o en paralelo para manipular pozos con alto
reacutegimen de produccioacuten aceites pesados o gas rico en condensado es decir gas huacutemedo
Habitualmente los separadores de prueba son recipientes ciliacutendricos que se despliegan
en forma horizontal Estos recipientes poseen una longitud que oscila entre 46 y 91 m
[15 y 30 pies] y una altura que fluctuacutea entre 24 y 4 m [8 y 13 pies] y pesan hasta 9072
kg [10 toneladas] Los separadores reciben los fluidos producidos de los pozos
individuales y segregan las diferentes fases de fluidos a traveacutes de un proceso basado en
la fuerza de gravedad Los recipientes bifaacutesicos separan el gas de los liacutequidos y los
recipientes trifaacutesicos separan posteriormente los liacutequidos en aceite y agua Estos
sistemas miden las fases de fluidos independientes en forma individual cuando salen del
recipiente antes de mezclar y hacer retornar los fluidos a una liacutenea de flujo Las
condiciones operacionales normales para un separador de prueba se limitan a presiones
que oscilan entre 200 y 1000 lpc [14 y 69 MPa] con presiones de trabajo maacuteximas de
hasta 1440 lpc [99 MPa]
Los separadores de prueba no se disentildean para pozos especiacuteficos sino que por el
contrario deben manejar una amplia variedad de tasas de flujo o gasto En el momento
de la instalacioacuten los separadores de prueba a menudo se sobredimensionan en forma
intencional para que sirvan como separadores de produccioacuten auxiliar o complementaria
y procesen cualquier incremento de produccioacuten en el futuro
La obtencioacuten de mediciones confiables mediante un separador de prueba requiere que
existan condiciones relativamente estables dentro del recipiente lo que demanda varias
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
92
horas El protocolo de prueba de pozo asociado con unidades que generalmente
enfatizan la eficiencia operacionalmdashun enfoque de tipo ―uacutenicomdashen lugar de configurar
sistemas de medicioacuten y regular las tasas de flujo en base a las condiciones de pozos
individuales Las restricciones de tiempo y limitaciones del personal a menudo impiden
la optimizacioacuten del proceso de separacioacuten
Ademaacutes condiciones operacionales impiden una separacioacuten total las fases de fluidos
Siempre queda aceite en el agua o agua en aceite algo de gas en liacutequidos y liacutequido en el
gas Estas condiciones producen errores en los sistemas de medicioacuten del separador
disentildeados para medir corrientes de gas aceite o agua en estado monofaacutesico Los
separadores de prueba tienen problemas para medir ciertos regiacutemenes de flujo anoacutemalos
debido a la necesidad de contar con condicioacuten estable de procesamiento y al hecho de
que la respuesta en condiciones de flujo dinaacutemico siempre se demora
Los regiacutemenes de flujo problemaacuteticos incluyen fluidos tipo tapoacuten en los que una fase es
interrumpida por otra fase espumas que no pueden ser tratadas por los separadores
convencionales y emulsiones estables que requieren calor adicional o tratamiento
quiacutemico para separar la fase suspendida y dispersa en otra Ademaacutes los fluidos viscosos
tales como aceite pesado dificultan la separacioacuten y obtencioacuten de mediciones maacutes
precisas
Figura 68
Separadores convencionales y medicioacuten de fluidos La separacioacuten de la produccioacuten se inicia cuando los fluidos de los pozos ingresan en un recipiente horizontal y chocan con una serie de placas perpendiculares Esto hace que los liacutequidos caigan al fondo del recipiente mientras que el gas (rojo) sube a la parte superior La fuerza de gravedad separa los liacutequidos en petroacuteleo (marroacuten) y agua (azul) Las fases de gas petroacuteleo y agua son medidas por separado a medida que salen de la unidad a traveacutes de liacuteneas de salida independientes Los fluidos son medidos por medidores mecaacutenicos mientras que el gas se detecta por una placa-orificio Ambos dispositivos requieren calibracioacuten perioacutedica
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
93
72 Mediciones multifaacutesicas
A diferencia de los separadores convencionales los medidores de flujo multifaacutesico
miden continuamente el flujo de gas aceite y agua sin separar fiacutesicamente la corriente
de flujo en fases individuales de fluidos Los medidores de flujo multifaacutesico reciben los
fluidos trifaacutesicos directamente desde una liacutenea de flujo realizan las mediciones e
inmediatamente devuelven los fluidos a la liacutenea de flujo Estos medidores muestran los
resultados de las mediciones a los pocos minutos de ser puestos en operacioacuten
Figura
69
Medicioacuten de flujo multifaacutesico La medicioacuten del flujo trifaacutesico en los tubulares de los pozos o en tuberiacuteas de las instalaciones de superficie (izquierda) requiere de una deteccioacuten continua de los cambios en la posicioacuten y velocidades del gas (g) el petroacuteleo (o) y el agua (w) (Ag Ao Aw y Vg Vo Vw respectivamente) Las unidades de monitoreo de produccioacuten multifaacutesica de avanzada pueden ser integradas con las tuberiacuteas de la instalacioacuten (extremo superior derecho) o montarse sobre patines (extremo inferior derecho)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
94
La caiacuteda de presioacuten producida en los medidores de flujo multifaacutesico es
significativamente menor que la que se genera en los separadores convencionales lo
cual permite que las pruebas de pozos se realicen en condiciones de produccioacuten
similares a las reales En mediciones permanentes los dispositivos ocupan un espacio
miacutenimo en la localizacioacuten de superficie o en la plataforma marina En este momento
existen maacutes de 1300 instalaciones de medidores multifaacutesicos en todo el mundo lo que
refleja la importante expansioacuten acaecida en los uacuteltimos seis antildeos
Las pruebas a cargo de terceros y proyectos industriales ayudan a comprobar la
tecnologiacutea de medicioacuten de flujos multifaacutesicos Los responsables del desarrollo de
Figura 70
Figura 71
Expansioacuten de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico Si la instalacioacuten de medidores de flujo multifaacutesico aparecioacute en 1994 el nuacutemero estimado de instalaciones crecioacute en forma asombrosa aproximadamente a partir de 1999 (extremo superior) En la aplicacioacuten de mediciones permanentes estos dispositivos ocupan menos espacio que los separadores de prueba convencionales (extremo inferior)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
95
medidores de flujo trifaacutesico tambieacuten han demostrado la eficacia de estos sistemas a
traveacutes de extensas pruebas de laboratorio efectuadas en circuitos cerrados de flujo Una
prueba en circuito cerrado de flujo consiste en medir con precisioacuten los fluidos
monofaacutesicos (gas aceite y agua) en forma controlada mezclaacutendolos para generar una
corriente multifaacutesica y circulando a traveacutes de un medidor de flujo multifaacutesico
Los resultados de estas mediciones en los circuitos cerrados de pruebas de flujo se
comparan con los voluacutemenes individuales de fluidos constituyentes que conforman el
flujo de prueba Estas pruebas evaluacutean el desempentildeo del medidor frente a una amplia
gama de mezclas de fluidos El desempentildeo del medidor en condiciones de campo
previstas se extrapola a partir de datos de circuitos cerrados de pruebas
Los usuarios realizan pruebas extensivas de los medidores de flujo multifaacutesico a fin de
habilitar los sistemas para aplicaciones de campo especiacuteficas A menudo es necesaria
dicha habilitacioacuten porque los distintos sistemas de medicioacuten reaccionan en forma
diferente a los cambios producidos en condiciones de proceso como tasas de flujo
propiedades de fluidos presencia de depoacutesitos de incrustaciones o parafina y
voluacutemenes de arena o gas presentes en una corriente de flujo
Hasta la fecha no existe ninguacuten procedimiento de prueba aceptado Los socios de
proyectos organismos gubernamentales y otros titulares de participacioacuten de riesgo
compartido deben acordar los procedimientos de habilitacioacuten apropiados cada vez que
se usa un sistema de medicioacuten para asignar o distribuir la produccioacuten mezclada de
acuerdo donde provenga la produccioacuten Sin embargo diversos organismos industriales
y reguladores como el Instituto Americano del Petroacuteleo (API) Sociedad Americana de
Ingenieros Mecaacutenicos (ASME) Comisioacuten de Conservacioacuten de Aceite y Gas (OGCC)
Organizacioacuten Internacional de Normalizacioacuten (ISO) Departamento de Comercio e
Industria del Reino Unido (DTI) y Sociedad Noruega de Medicioacuten desarrollan
directrices para la aplicacioacuten y habilitacioacuten de mediciones de flujo multifaacutesico
Ademaacutes de los circuitos cerrados de pruebas de flujo la ejecucioacuten de pruebas en
condiciones de campo es otra alternativa a los fines de la habilitacioacuten de sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico para aplicaciones especiacuteficas El desempentildeo del medidor
de flujo se compara con las mediciones de los separadores de prueba en un campo en el
que la composicioacuten del fluido presioacuten de liacutenea tasas de flujo se aproximan a los de una
presunta aplicacioacuten La realizacioacuten de pruebas a condicioacuten de campo a menudo
establece un mayor nivel de aceptacioacuten respecto al desempentildeo de los medidores
multifaacutesicos Sin embargo las pruebas de campo consumen maacutes tiempo que los
circuitos cerrados de pruebas de flujo tiacutepicas y tienden a ser maacutes costosas Por otra
parte es esencial que los operadores presten especial atencioacuten a la calibracioacuten y
operacioacuten de los separadores de prueba para garantizar la obtencioacuten de datos de
referencia de alta calidad
En lo que respecta a desarrollos submarinos con cabezales o aacuterboles de produccioacuten de
pozo y equipo de control de produccioacuten emplazado en el fondo del mar las pruebas de
campo a menudo son impracticables Ademaacutes los procedimientos en circuitos cerrados
de pruebas de flujo quizaacutes no logren reproducir las condiciones de presioacuten-temperatura
extremas prevalecientes en ciertos proyectos tales como desarrollos en aguas profundas
y ultraprofundas A menudo la mejor opcioacuten en estos casos es comparar los datos de un
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
96
programa acelerado de vigilancia rutinaria (monitoreo) posterior a la instalacioacuten con los
datos en un proceso monofaacutesico convencional en puntos de exportacioacuten durante la
ejecucioacuten de pruebas de produccioacuten mensual
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo
Debido a las limitaciones propias de los separadores de prueba convencionales
Schlumberger y Framo Engineering AS desarrollaron la tecnologiacutea de pruebas de pozos
multifaacutesicos Vx a traveacutes de la empresa conjunta 3-Phase Measurements AS Este
sistema de medidores de flujo multifaacutesico se aplica a instalaciones permanentes pruebas
moacuteviles y optimizacioacuten de operaciones de levantamiento artificial La tecnologiacutea Vx ha
sido habilitada en maacutes de 1500 circuitos cerrados de pruebas de flujo llevadas a cabo
por terceros en cinco instalaciones independientes que generaron 5000 puntos de
prueba de regiacutemenes de flujo
Los componentes principales del medidor de flujo multifaacutesico Vx son un medidor
venturi provisto de sensores de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial ademaacutes de un
detector de rayos gama espectral de energiacutea dual acoplado a una fuente quiacutemica
radioactiva unitaria de baja intensidad para medir el flujo total y las fracciones de gas
aceite y agua
La tecnologiacutea Vx funciona sin necesidad de contar con un dispositivo de mezcla de
fluidos de agua Lo que minimiza el tamantildeo y peso de la unidad Estos sistemas no
poseen partes moacuteviles y baacutesicamente no necesitan mantenimiento El flujo en liacutenea pasa
a traveacutes de un orificio de admisioacuten a una seccioacuten recta y corta de tuberiacutea horizontal que
conduce a una ―T invertida con un extremo horizontal cerrado Esta ―T ciega
preacondiciona y dirige el flujo hacia arriba a traveacutes de una seccioacuten de tipo Venturi del
medidor Vx La presioacuten se mide justo antes de que los fluidos ingresen en el medidor
Venturi y a medida que la corriente de flujo pasa por la garganta estrecha de dicho
medidor
El detector de rayos gama espectral de energiacutea dual se encuentra instalado en uno de los
lados de la seccioacuten de tipo venturi opuesto a una fuente de bario que emite rayos gama
con distintos niveles de energiacutea aproximadamente 32 81 y 356 keV El detector mide
las tasas de conteo radioactivas asociadas con la atenuacioacuten de rayos gama a traveacutes de la
mezcla de fluidos en los niveles de energiacutea correspondientes a 32 y 81 keV El nivel de
energiacutea maacutes alto mide principalmente la densidad de la mezcla que es afectada por la
relacioacuten gasliacutequido el nivel de energiacutea maacutes bajo corresponde a la composicioacuten del
fluido en la que incide la mezcla de agualiacutequido
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
97
Dado que el flujo total y las fracciones individuales se miden simultaacuteneamente en el
mismo lugarmdashen la garganta tipo venturimdash los sistemas de medicioacuten dual de los
medidores Vx evaluacutean el mismo flujo Esta configuracioacuten y las ecuaciones utilizadas en
la dinaacutemica de fluidos asociada con el flujo condicionado por una garganta tipo venturi
proporcionan una capacidad de medicioacuten robusta que no se ve afectada por el reacutegimen
de flujo aguas
Este tipo de detector se usoacute en la sonda de adquisicioacuten de registros con cable Platform
Express que posee la capacidad de procesar maacutes de 1 milloacuten de mediciones por
segundo En consecuencia el detector realiza caacutelculos completos de las fracciones de
gas aceite y agua cada 22 milisegundos o un poco maacutes de 45 mediciones de densidad
de la mezcla de fluidos y la fraccioacuten trifaacutesica por segundo
Figura 72
Tecnologiacutea de pruebas en pozos multifaacutesicos La forma del medidor venturi responde al estaacutendar industrial Las mediciones de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial se obtienen en el mismo lugar en la garganta tipo venturi Las ventanas transparentes nucleares del medidor venturi permiten que los rayos gama pasen de la fuente al detector con una peacuterdida insignificante causada por la tuberiacutea lo que incrementa la precisioacuten en mediciones La fuente nuclear corresponde a bario 133 y posee una vida uacutetil promedio de aproximadamente 105 antildeos Una computadora de flujo provee datos de procesamiento del sensor y tasas de flujo ademaacutes de maacutes de 30 paraacutemetros adicionales en condiciones estaacutendar y condiciones de liacutenea Esta computadora permite almacenar maacutes de 200 perfiles de pozos que incluyen las caracteriacutesticas de fluidos especiacuteficas de cada pozo lo que posibilita que el flujo de muacuteltiples pozos pase a traveacutes del mismo medidor
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
98
Atenuacioacuten de rayos gama Los diferentes fluidos atenuacutean los rayos gama en distinto grado El detector de alta velocidad produce una tasa de conteo indicativa en las bandas de energiacutea superior e inferior que constituyen una funcioacuten del medio medido (extremo superior) Estas tasas de conteo posibilitan una solucioacuten triangular de la fraccioacuten de fase (extremo inferior) Para cada fase la relacioacuten de la tasa de conteo de alta energiacutea en funcioacuten de la intensidad de la fuente o tasa de conteo en tuberiacutea vaciacutea se representa graacuteficamente en funcioacuten de la relacioacuten de la tasa de conteo de baja energiacutea versus la intensidad de la fuente en un diagrama de coordenadas x e y Estos puntos se convierten en los veacutertices de un triaacutengulo La fraccioacuten de la fase se determina en la interseccioacuten de dos liacuteneas dentro del triaacutengulo La primera liacutenea representa la relacioacuten gasliacutequido (verde) la segunda conecta el punto correspondiente al 100 de gas con el punto correspondiente a la relacioacuten petroacuteleoagua (rojo)
Figura 73
Figura 74
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
99
La velocidad raacutepida de muestreo medicioacuten permite que el medidor de flujo obtenga la
velocidad de la fase liacutequida y gaseosa de una corriente de flujo y compense la
inestabilidad en alta frecuencia en la garganta tipo venturi Por lo tanto el medidor Vx
mide las condiciones de flujo causadas por la condicioacuten en el fondo del pozo y la tuberiacutea
de superficie incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten espuma y emulsioacuten
El servicio de vigilancia rutinaria en la produccioacuten de pozos multifaacutesicos PhaseWatcher
es la principal aplicacioacuten de monitoreo permanente de la tecnologiacutea Vx Este sistema se
encuentra disponible con gargantas cuyas dimensiones oscilan entre 29 mm [11
pulgadas] 52 mm [2 pulgadas] y 88 mm [35 pulgadas] dependiendo de la tasa de flujo
Para aplicaciones moacuteviles de pruebas de pozos el equipo portaacutetil de pruebas perioacutedicas
de pozos multifaacutesicos PhaseTester se encuentra disponible con gargantas de 29 mm o 52
mm Este sistema compacto pesa aproximadamente 1700 kg [3750 lbm] y puede ser
transportado faacutecilmente en camiones remolques o patines modulares Tambieacuten se
dispone de un moacutedulo de pruebas de gas para aplicaciones de monitoreo permanente y
moacuteviles
74 Oportunidades de medicioacuten permanente
La medicioacuten de flujo multifaacutesico ayuda a distribuir la produccioacuten entre los titulares de
participacioacuten econoacutemica y de regaliacuteas para registrar voluacutemenes en la transferencia de la
custodia de las estaciones de bombeo de los oleoductos o en las terminales portuarias
Esta informacioacuten resulta esencial para los socios de proyectos y tambieacuten para los
gobiernos que poseen necesidades de ejecucioacuten de pruebas para el caacutelculo preciso del
Pruebas perioacutedicas de pozos El sistema portaacutetil de pruebas perioacutedicas en pozos multifaacutesicos PhaseTester puede ser montado sobre patines para ser transportado a de pozos en tierra en la parte posterior de un camioacuten o como paquete modular para ser elevado con gruacuteas en las plataformas marinas La unidad PhaseTester es maacutes pequentildea y compacta que los separadores de prueba convencionales
Figuras 75 y 76
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
100
pago de impuestos y regaliacuteas Por ejemplo pueden obtenerse mediciones en un pozo
determinado durante una semana de manera de extrapolar los resultados para distribuir
la produccioacuten a lo largo de un periacuteodo maacutes extenso
Ademaacutes los datos de los separadores de prueba sirven de base en las estrategias de
optimizacioacuten de la produccioacuten No obstante a medida que avanzan los desarrollos de
campos petroleros y se ponen en operacioacuten maacutes pozos la capacidad de los separadores
de prueba a menudo resulta inadecuada y se debe diferir la produccioacuten para dar lugar a
la prueba de pozo Estas limitaciones constituyen un factor disuasivo en lo que respecta
a probar maacutes pozos de lo que se requiere desde el punto de vista comercial o legal
Figura 77
Comparacioacuten entre los datos del medidor multifaacutesico y los datos del separador Los datos de medicioacuten continua de un medidor de flujo multifaacutesico identifican claramente la presencia de bolsones de gas perioacutedicos en el pozo Los puntos de medicioacuten del separador de prueba indican que el separador detecta o no este gas dependiendo de la frecuencia del procedimiento de recoleccioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
101
Una situacion similar se produce cuando se incorpora nueva produccion tal como
sucede con la terminacion de zonas previamente pasadas por alto o la ejecucion de
tratamientos correctivos en pozos existentes o cuando se implementan metodos de
mantenimiento de la presion y metodos de recuperacion asistida En estos casos los
cuellos de botella provicados en los separadores de prueba limitan la evaluacion del
campo y la optimizacion de la produccion
Una alternativa es agregar capacidad de separacion pero cada separador llega a costar
hasta US$ 500000 La instalacion de un medidor de flujo multifasico cuesta tan solo
Figura 78
Separadores de prueba subdimensionados A medida que los operadores aumentan las tasas de flujo de los pozos con estranguladores de diaacutemetros cada vez maacutes grandes (rojo) se observan diferencias significativas entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por un medidor de flujo multifaacutesico (verde) y medidas por un separador de prueba convencional (azul) Con tasas de flujo altas los separadores de prueba demasiado pequentildeos a menudo no logran la separacioacuten completa Un gran volumen de liacutequido permanece en el gas y deja de medirse con los liacutequidos La operacioacuten del separador puede incluso volverse inestable debiendo pasar por alto lo que resulta en periacuteodos breves de flujo cero La correlacioacuten entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por el medidor de flujo multifaacutesico y las configuraciones de los estranguladores brinda confiabilidad en lo que respecta a la calidad de las mediciones de las tasas de flujo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
102
alrededor de un 40 de este importe Los sistemas de medicion multifasicos no
almacenan ni separan o tratan los fluidos del pozo sino que miden los flujos en las
mismas condiciones en que se encuentran las corrientes de flujo en la liacutenea de
produccion y los devuelven e inmediato a la liacutenea de flujo Esto elimina la formacion de
cuellos de botella
En ciertos casos los medidores multifasicos permiten a los operadores convertir los
separadores de prueba a ser utilizados como separadores de produccion Esta capacidad
agregada incrementa los regimenes de produccion de campo y mejora la flexibilidad
operacional El emplazamiento de los medidores de flujo multifasico en las
proximidades de las lineas de flujo y su operacioacuten con perdida minima de presion
permite efectuar las mediciones en condiciones similares al punto de funcionamiento o
ambiente de produccion de cada pozo El ambiente submarino es otra de las
aplicaciones en la medicion de flujo multifaacutesico
Los sistemas submarinos Phase Watcher proporcionan un ahorro significativo en
termino de costo a traves de la reduccion a escala o eliminacion en la instalacion de
prueba de pozo en superficie y linea de prueba submarina Dado que los separadores de
pruba no son desplegados en este entorno la medicion de la produccion en pozos
submarinos desde superficie require de la instalacion de costosas lineas de prueba
submarina Ademas las instalaciones con base en plataformas a menudo poseen
capacidad suficiente para conectar los pozos submarinos a los separadores de prueba
existentes en la parte superior disentildeados en un principio para alojar la produccion
proveniente de los cabezales en las plataformas
La ampliacioacuten de la instalacioacuten de plataformas quizaacutes no constituya una alternativa vaacutelida dada las limitaciones de iacutendole espacial y econoacutemica existentes Ademaacutes debido
a su longitud las liacuteneas de prueba submarinas aumentan los tiempos de estabilizacioacuten de
los separadores obstaculizando la capacidad de seguimiento de condiciones de
produccioacuten dinaacutemicas desde la superficie y reducen la frecuencia en las pruebas de
pozos La produccioacuten mezclada proveniente de diversos pozos submarinos oculta el
desempentildeo de pozos individuales
Si la mezcla se produce a traveacutes de un colector de produccioacuten submarino sin ninguna
liacutenea de prueba la medicioacuten del desempentildeo de los pozos individuales requiere la
ejecucioacuten de ―pruebas por diferencia Esto implica cerrar perioacutedicamente uno de los
pozos mientras se miden los otros y obtener finalmente datos de pozos individuales por
deduccioacuten lo que se traduce inevitablemente el aplazamiento de la produccioacuten y una
precisioacuten pobre
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
103
La reduccioacuten de los cuellos de botella no siempre es una justificacioacuten importante para la
instalacioacuten de medidores permanentes de flujo multifaacutesico A veces el problema radica
en la accesibilidad Este es el caso de las plataformas marinas automatizadas y de
ciertos pozos terrestres ubicados en aacutereas remotas Los pozos que se encuentran alejados
de la bateriacutea de produccioacuten maacutes cercana con un separador de prueba pueden ser
conectados directamente a una liacutenea de flujo mezclaacutendose con la produccioacuten
proveniente de otros pozos especialmente si se trata de productores grandes
La uacutenica forma de medir el flujo multifaacutesico de estos pozos es a traveacutes del meacutetodo de
prueba por diferencia En teacuterminos praacutecticos algunos pozos quizaacutes nunca sean
sometidos a pruebas No obstante la planeacioacuten el disentildeo y la puesta en operacioacuten de
pozos nuevos con monitoreo permanente de flujo multifaacutesico ofrecen nuevas
posibilidades para obtener datos adicionales sobre el flujo de gas aceite y agua
proveniente de pozos de desarrollo incluyendo los que se encuentran ubicados en
localizaciones remotas
Los sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico aumentan la frecuencia de ejecucioacuten de
las pruebas de pozos pero tambieacuten mejoran la calidad de las mediciones El flujo de
ciertos pozos es tan inestable que no puede ser medido en forma precisa con un
separador de prueba convencional Los medidores de flujo multifaacutesico son maacutes precisos
Figura 79
Medidor de flujo submarino La unidad de monitoreo submarina PhaseWatcher se baja al lecho marino para instalarse en un aacuterbol de produccioacuten sumergido o en un colector (derecha) Este sistema reduce significativamente los costos de desarrollo de campos petroleros mediante la eliminacioacuten de la instalacioacuten de prueba de
dispositivos en superficie y la instalacioacuten de liacuteneas de prueba submarinas (izquierda)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
104
que los separadores de prueba convencional y se ven menos afectados por los regiacutemenes
de flujo complejo
Las mediciones de flujo multifaacutesico identifican condiciones de fase que probablemente
no son detectadas por las mediciones exclusivamente volumeacutetricas del separador de
prueba convencional Por otra parte a diferencia de los separadores de prueba de pozos
los medidores de flujo multifaacutesico no poseen partes moacuteviles ni requisitos de
mantenimiento asociados para mantener la precisioacuten en la medicioacuten
Los medidores de flujo multifaacutesico incrementan la seguridad operacional porque se
elimina la necesidad de contar con vaacutelvulas de alta presioacuten y liacuteneas de alivio de presioacuten
Ademaacutes se evita el almacenamiento de voluacutemenes sustanciales de hidrocarburos en
condiciones potencialmente inestables de los separadores de prueba Eacuteste es un tema
importante si las pruebas de pozos se llevan a cabo en aacutereas sensibles desde el punto de
vista ambiental Ademaacutes no existen problemas de disposicioacuten de fluidos asociados con
medidores de flujo multifaacutesico lo que aumenta la seguridad y proteccioacuten del medio
ambiente
Figura 80
Pruebas en condiciones de inestabilidad Los medidores de flujo multifaacutesico pueden ser utilizados para realizar pruebas de pozos que previamente resultaban dificultosas para los fines praacutecticos imposibles de ejecutar Los datos de un pozo tiacutepico con flujos tipo tapoacuten indican un aumento abrupto de la tasa de flujo de petroacuteleo de 159 m3d [1000 BD] a maacutes de 953 m3d [6000 BD] condiciones que no pueden ser medidas con precisioacuten por los separadores de prueba convencionales porque el tiempo de respuesta es demasiado lento Ademaacutes de esta variedad de flujo tipo tapoacuten los medidores de flujo multifaacutesicos pueden medir los flujos compuestos de espumas y emulsiones que tambieacuten plantean condiciones esencialmente inestables para los separadores convencionales
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
105
Los medidores de flujo multifaacutesico eliminan los obstaacuteculos para lograr consistencia
confiabilidad y calidad en la medicioacuten sino que el proceso de medicioacuten en siacute se
convierte en una funcioacuten de monitoreo continuo Si bien los pozos no se miden todo el
tiempo habitualmente estas son maacutes frecuentes y se llevan a cabo durante periacuteodos maacutes
extensos
Debido a esto los operadores obtienen datos de flujo multifaacutesico dinaacutemico Esta
capacidad de observar los flujos multifaacutesicos en liacutenea durante un periacuteodo prolongado
permite mejorar la calidad y cantidad de datos disponibles para las decisiones
relacionadas con la optimizacioacuten de la produccioacuten La unidad PhaseWatcher se puede
conectar en forma segura a traveacutes de Internet para permitir el monitoreo y la toma de
decisiones remotas acerca de las operacioacuten de los pozos y campos petroleros desde
cualquier lugar del mundo
Los datos de los medidores de flujo multifaacutesico permiten a los operadores determinar si
los pozos producen seguacuten lo previsto y si se deben programar operaciones de reparacioacuten
de iacutendole correctiva en base a las tasas de produccioacuten de gas aceite y agua Si la
produccioacuten de campo se limita por la presencia de cuellos de botella en las instalaciones
de tratamiento de gas y agua en superficie los medidores de flujo multifaacutesico ayudan a
identificar queacute pozos se deben optimizar y cuaacuteles cerrar
Otra oportunidad de optimizar corresponde a la operacioacuten de levantamiento artificial
donde habitualmente los sistemas de bombeo electrosumergibles (ESP por sus siglas en
ingleacutes) o los sistemas de inyeccioacuten de gas llevan los fluidos a superficie El servicio
LiftPRO de Schlumberger para el mejoramiento de pozos sujetos a sistemas de
levantamiento artificial con desempentildeos deficientes aborda esta necesidad con
aplicaciones tanto para mediciones permanentes como para pruebas moacuteviles perioacutedicas
Los pozos individuales son vigilados rutinariamente con medidores de flujo multifaacutesico
mientras que las tasas de bombeo o de inyeccioacuten de gas son monitoreadas en forma
independiente con diferentes sistemas a fin de identificar los niveles oacuteptimos
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial
Apache Energy Limited utilizoacute el sistema PhaseWatcher para optimizar las operaciones
de levantamiento artificial durante el desarrollo de campos marinos en Australia El
sistema Vx logroacute satisfacer numerosos objetivos importantes incluyendo la reduccioacuten
de las erogaciones de capital y los gastos operativos asiacute como el mejoramiento de la
asignacioacuten de produccioacuten y manejo de los campos petroleros
Un elemento clave de estos esfuerzos de desarrollo fue la instalacioacuten de cinco
plataformas automatizadas con instalaciones miacutenimas sin capacidad de procesamiento
y por lo tanto sin separacioacuten en la parte superior La produccioacuten proveniente de cada
plataforma se mezcla en una liacutenea de flujo de produccioacuten unitaria lo que requiere la
medicioacuten exacta de cada fluido Los pozos de cada campo petrolero producen mediante
la utilizacioacuten de un sistema de levantamiento artificial por gas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
106
La medicioacuten con el sistema PhaseWatcher con el uso de la infraestructura de Internet
en cada cabeza de pozo permitioacute a Apache optimizar raacutepidamente el sistema de
levantamiento artificial por gas y el sistema de produccioacuten realizar ajustes operacionales
en respuesta a los cambios producidos en la configuracioacuten de los estranguladores
(orificios) o la productividad de los pozos Esto permitioacute eliminar el periacuteodo de espera
para la estabilizacioacuten de los flujos de los tanques para inventario que es necesario con
un separador de prueba
El proceso de optimizacioacuten comenzoacute durante la limpieza del pozo de manera que los
sistemas Vx proporcionan el monitoreo continuo de la produccioacuten Los pozos alcanzan
sus regiacutemenes de produccioacuten objetivo en pocas horas despueacutes de iniciar la operacioacuten El
monitoreo del flujo multifaacutesico ademaacutes a eliminar las interrupciones de la produccioacuten
gracias a la identificacioacuten inmediata de incremento en los cortes de agua y flujos tipo
tapoacuten lo que mejoroacute la capacidad para mantener un proceso de produccioacuten estable La
raacutepida identificacioacuten de los factores de flujo dinaacutemico se logroacute con medidores
PhaseWatcher y permitir mejorar el diagnoacutestico del pozo en forma continua
Mediante la provisioacuten de un medidor de flujo multifaacutesico para cada liacutenea de flujo
Apache eliminoacute la necesidad de contar con un separador de prueba en los sistemas de
produccioacuten de campo Con aproximadamente 370 kg [815 lbm] los sistemas
Levantamiento artificial por gas optimizado Estas miniplataformas automatizadas fueron algunas de las numerosas instalaciones del aacuterea marina de Australia en las que Apache Energy Limited instaloacute el sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico PhaseWatcher La tecnologiacutea PhaseWatcher permitioacute a Apache optimizar la operacioacuten de levantamiento artificial por gas generando al mismo tiempo ahorros en teacuterminos de erogaciones de capital y gastos operativos
Figuras 81 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
107
PhaseWatcher representaron un ahorro en teacuterminos de peso de aproximadamente el 9 0
frente a la alternativa de los separadores de prueba convencionales que pesan unos
3175 kg [35 toneladas] cada uno excluyendo el soporte estructural y los componentes
utilitarios Esta reduccioacuten de peso ayudoacute a minimizar las erogaciones de capital que se
redujeron auacuten maacutes con la limitacioacuten del tamantildeo de las estructuras de las plataformas y la
extensioacuten de las tuberiacuteas Esta reduccioacuten de la estructura ocasiona ademaacutes un ahorro de
capital relacionado con la logiacutestica La reduccioacuten del tamantildeo peso y complejidad de las
estructuras superiores de cada plataforma permite el transporte por carretera y un solo
viaje hasta el lugar de descarga La eliminacioacuten de los separadores de prueba y el
mantenimiento miacutenimo de los medidores de flujo multifaacutesico redujeron los costos
operativos La capacidad de operacioacuten remota lograda mediante la integracioacuten de los
sistemas de medicioacuten y telemetriacutea reducen maacutes la necesidad de mantenimiento intrusivo
visitas del personal La instalacioacuten de sistemas de medidores de flujo multifaacutesico
desempentildeoacute un juego importante en la optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento
artificial por gas y reducir de los costos de capital y operativos objetivos cruciales en el
desarrollo de estos campos petroleros
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten
Los reguladores y los organismos en la industria del aceite y gas incluyendo el Servicio
de Administracioacuten de Minerales de Estados Unidos (MMS) API ASME Direccioacuten
Noruega del Aceite (NPD) y DTI del Reino Unido reconocen el rol de los datos de alta
calidad provenientes de los medidores de flujo multifaacutesico en lo que respecta a las
pruebas de pozos y desarrollan normas para la utilizacioacuten de estos equipos En
consecuencia el empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico para
distribuir la produccioacuten de petroacuteleo y gas se estaacute generalizando
Los nuevos proyectos en aguas profundas reflejan cada vez maacutes las estrategias de
desarrollo con un distribuidor de procesamiento que recibe la produccioacuten proveniente de
uno o maacutes yacimientos sateacutelites con terminaciones submarinas El nuacutemero de campos
petroleros distantes a menudo aumenta a medida que se desarrollan nuevos
descubrimientos que luego se vinculan directa o indirectamente con la instalacioacuten
central
Para estos desarrollos la asignacioacuten de la produccioacuten suele ser maacutes compleja dado que
la titularidad puede variar en cada campo o yacimiento La utilizacioacuten de la teacutecnica de
separacioacuten de prueba basada en distribuidores para mediciones de flujo multifaacutesico
puede resultar cada vez maacutes problemaacutetica En primer lugar por el tamantildeo y peso de los
separadores de prueba que afectan el costo y los paraacutemetros operacionales de la
instalacioacuten central tales como el nuacutemero de bocas (slots) para los cabezales de
produccioacuten de las plataformas y seguridad operacional
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
108
Estrategia de desarrollo de campos satelitales en aguas profundas Un distribuidor de produccioacuten instalacioacuten central recibe la produccioacuten adicional directa o indirectamente a traveacutes de colectores submarinos desde uno o maacutes campos sateacutelites con pozos submarinos A medida que evoluciona este escenario los cuellos de botella producidos en la capacidad de separacioacuten de prueba conducen a pruebas de pozos menos frecuentes y a mediciones de menor calidad al aumentar las distancias de flujo Los sistemas de medicioacuten eliminan estos cuellos de botella lo que mejora la calidad de las mismas y permite la ejecucioacuten de pruebas de pozos con la periodicidad necesaria Estos factores mejoran la distribucioacuten de la produccioacuten y aumentan las oportunidades de optimizacioacuten de la misma
Figura 83
La expansioacuten de la produccioacuten a traveacutes de empalmes sateacutelites puede hacer que la
demanda de pruebas de los pozos exceda la capacidad y disponibilidad de los
separadores de prueba lo que se traduce en una menor frecuencia de pruebas de pozos
individuales La capacidad de separacioacuten en un distribuidor de procesamiento suele ser
imposible Por otra parte a medida que aumenta la distancia entre los pozos y el
distribuidor el proceso de medicioacuten y obtencioacuten de la medicioacuten con los separadores de
prueba se vuelve maacutes difiacutecil
El tiempo de estabilizacioacuten de los separadores de prueba en pozos aumenta cuando las
liacuteneas de prueba son maacutes largas Estas liacuteneas enmascaran la dinaacutemica del flujo del pozo
y contribuyen a la formacioacuten de flujo tipo tapoacuten cuando el agua se acumula en las zonas
bajas a lo largo de su trayectoria A medida que declina la eficiencia de las instalaciones de separacioacuten de prueba tambieacuten lo hace la calidad de los datos obtenidos para la
distribucioacuten y optimizacioacuten de la produccioacuten Contrariamente los sistemas de medicioacuten
de flujo multifaacutesico eliminan los problemas asociados con la calidad de medicioacuten y
frecuencia de las pruebas de pozos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
109
El nuacutemero de medidores de flujo multifaacutesico desplegados en el desarrollo de aguas
profundas es limitado pero su efectividad en lo que respecta al mejorar la distribucioacuten
de la produccioacuten genera aplicaciones potenciales en aguas profundas Los medidores
son disentildeados en forma econoacutemica para formar parte de las nuevas instalaciones de
produccioacuten a medida que se desarrollan campos sateacutelites A luz de estos factores la
tecnologiacutea Vx se convierte en una necesidad praacutectica en numerosos desarrollos marinos
y es esencialmente una tecnologiacutea que apoya algunos proyectos de aguas profundas
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos
Shell instaloacute el sistema PhaseWatcher en el Complejo Auger del Golfo de Meacutexico para
superar los cuellos de botella producidos en la separacioacuten de prueba y las dificultades
planteadas por la asignacioacuten de la produccioacuten como resultado del crecimiento de la
misma Numerosos campos submarinos existentes en el aacuterea se han vinculado al
Complejo Auger para el procesamiento de la produccioacuten
El Campo Auger produce desde una plata-forma de cables tensados (TLP por sus siglas
en ingleacutes) que comenzoacute a operar en el antildeo 1994 con capacidad para procesar 7950 m3d
[50000 BD] de aceite y 396 millones de m3d [140 MMpcD] de gas de pozos de
acceso vertical directo (DVA por sus siglas en ingleacutes) Al avanzar las actividades de
desarrollo la produccioacuten superoacute las expectativas Las instalaciones TLP del Campo
Auger se mejoraron y ampliaron Ademaacutes el desarrollo de diversos campos submarinos
adyacentes condujo a una serie de empalmes en la plataforma del Campo Auger en
2000 2001 y 2004 Esto convirtioacute a las instalaciones de ese campo en un distribuidor de
procesamiento y exportacioacuten de la produccioacuten que hoy manipula la produccioacuten de seis
Figura 84
Estrategias de desarrollo de campos submarinos Los voluacutemenes de produccioacuten superiores a los previstos obtenidos en la plataforma del Campo Auger de Shell en el Golfo de Meacutexico condujeron a varias expansiones de la instalacioacuten seguidas de una serie de empalmes desde los campos submarinos cercanos que demandaban instalaciones adicionales Esto convirtioacute al Campo Auger en un distribuidor de procesamiento y exportacioacuten de gran volumen Los medidores de flujo multifaacutesico ayudaron a eliminar los costosos cuellos de botella en el distribuidor del Campo Auger permitiendo a Shell satisfacer en forma econoacutemica las complejas necesidades de medicioacuten y distribucioacuten de la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
110
campos diferentes
A traveacutes de diversos empalmes y expansiones la capacidad de procesamiento llegoacute a ser
maacutes del doble que la existente previamente y la red de instalaciones se volvioacute maacutes
compleja Debido a la capacidad limitada del separador de prueba y la complejidad de
las necesidades de medicioacuten y de asignacioacuten de la produccioacuten la ejecucioacuten de pruebas
de pozos comenzoacute a demandar aplazamiento de la produccioacuten y tiempo inactivo en
ciertos pozos Esto incrementoacute auacuten maacutes la susceptibilidad a un cierre del sistema Ante
la dificultad de conseguir espacio en la plataforma la capacidad de separacioacuten resultaba
a la vez compleja y costosa
Mediante la instalacioacuten de cuatro medidores de flujo multifaacutesico Shell redujo tanto las
interrupciones del flujo de produccioacuten como la necesidad de desviar y diferir la
produccioacuten debido a la ejecucioacuten de las pruebas de pozos La utilizacioacuten de la
tecnologiacutea Vx en un ambiente de produccioacuten continua aportoacute un concepto maacutes simple
para los nuevos pozos de produccioacuten submarina Shell instaloacute seis dispositivos de
medicioacuten PhaseWatcher adicionales en los empalmes de las liacuteneas de flujo de
produccioacuten entrante y en el colector de produccioacuten DVA Esto permite el monitoreo
continuo de las tasas de flujo en las liacuteneas submarinas sin necesidad de disponer de
separadores individuales
El empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico en el Complejo Auger
condujo a la aprobacioacuten por parte del MMS de esta tecnologiacutea combinada con el
anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL para aplicaciones de medicioacuten y asignacioacuten
de la produccioacuten La tecnologiacutea de medicioacuten permitioacute resolver problemas importantes
en la plataforma Auger y proporcionoacute una alternativa econoacutemica para la medicioacuten de la
produccioacuten futura en esta instalacioacuten
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra
En Aacutefrica del Norte las instalaciones de superficie correspondientes a cinco campos
petroleros sateacutelites se encuentran ubicadas en emplazamientos de perforacioacuten en tierra
esparcidos por toda el aacuterea de desarrollo La produccioacuten se distribuye entre varios socios
de acuerdo con los porcentajes de participacioacuten y regaliacuteas de cada compantildeiacutea
La planeacioacuten de desarrollos futuros trajo consigo dificultades de diversa iacutendole para el
operador debido a las crecientes complicaciones asociadas con la integracioacuten de nuevos
pozos en el sistema de separacioacuten de prueba existente y los elevados costos
involucrados en la expansioacuten de ese sistema La operacioacuten del separador de prueba
perioacutedicamente causaba peacuterdidas de presioacuten significativas en la red colectora de
superficie lo que exigiacutea el empleo de compresores de campo para compensar estas
peacuterdidas Ocasionalmente era necesario quemar el gas en antorcha para controlar los
incrementos de presioacuten resultantes
Los operadores instalaron una serie de 12 sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico
PhaseWatcher incluyendo medidores de 52 y 88mm de diaacutemetro en todo el campo
Siete medidores fueron asignados a la distribucioacuten fiscal de la produccioacuten y cinco a la
ejecucioacuten de pruebas de pozos con fines de manejo de yacimientos Las
especificaciones clave de los nuevos medidores incluyeron el almacenamiento interno
de los datos el enlace directo con una computadora de servicio y la compatibilidad con
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
111
los sistemas de supervisioacuten control y adquisicioacuten de datos (SCADA por sus siglas en
ingleacutes) existentes El operador implementoacute el moacutedulo Identificador de Fluido Vx ID con
un conjunto de datos de propiedades de fluidos especiacuteficos del campo cargados en los
paraacutemetros de configuracioacuten del medidor El despliegue de los medidores Vx simplificoacute
considerablemente los planes de desarrollo del campo
Los primeros cuatro sistemas PhaseWatcher fueron entregados y puestos en servicio en
octubre de 2004 El proceso de aceptacioacuten del sitio incorporoacute varias pruebas de campo
para evaluar el desempentildeo de los medidores Hasta la fecha los sistemas Vx han
demostrado poseer alta precisioacuten y respetabilidad de las mediciones Mediante la
utilizacioacuten de estos medidores el operador evita el bombeo de la produccioacuten y su
quema en antorcha La entrega y la puesta en servicio de los sistemas de medidores de
flujo multifaacutesico Vx estuvieron previstas para fines de 2004 y principios de 2005
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros
En otra localizacioacuten de Aacutefrica del Norte varios socios poseen participaciones
econoacutemicas en tres campos sateacutelites que estaacuten siendo desarrollados y empalmados a
una instalacioacuten de produccioacuten centralizada La instalacioacuten de los sistemas de monitoreo
de la produccioacuten de pozos multifaacutesicos de 52 mm PhaseWatcher se tradujo en un
importante ahorro de costos gracias a la eliminacioacuten de estaciones de medicioacuten y
separacioacuten remotas
Figura 85
Instalacioacuten miacutenima de un medidor de flujo multifaacutesico El sistema de monitoreo de la produccioacuten de 52 mm PhaseWatcher fue instalado en un campo de Aacutefrica del Norte a fin de modernizar la infraestructura de superficie para medir y distribuir la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
112
A fin de abordar la creciente necesidad de mejorar la medicioacuten de flujo multifaacutesico para
la distribucioacuten de la produccioacuten y asignacioacuten fiscal para la optimizacioacuten de los campos
la compantildeiacutea operadora puso en servicio el primer sistema de medicioacuten PhaseWatcher en
agosto de 2003 Este medidor inicialmente distribuyoacute la produccioacuten entre los socios del
Pozo 1 durante el desarrollo del primer campo Seis meses despueacutes el operador puso en
operacioacuten el Pozo 2 a traveacutes del mismo medidor Los dos pozos se encuentran a una
distancia de aproximadamente 12 km [75 millas] de la estacioacuten colectora principal
El sistema de monitoreo PhaseWatcher permitioacute un ahorro estimado de US$ 10
millones a traveacutes de la eliminacioacuten de una estacioacuten de campo intermedia Numerosas
pruebas de campo compararon el desempentildeo de los medidores en funcioacuten de las
mediciones convencionales obtenidas con tres separadores de prueba de terceros y
tanques medidores asociados Los resultados indicaron una diferencia maacutexima de menos
del 17 con regiacutemenes de produccioacuten de petroacuteleo diaria que oscilaban entre 715 y 954
m3d [4500 y 6000 BD]
Sobre la base de este registro en enero de 2004 se instaloacute un segundo dispositivo
PhaseWatcher ideacutentico para medir dos pozos del segundo campo El desempentildeo fue
comparable con el del sistema inicial En noviembre de 2004 se puso en servicio un
tercer medidor de flujo PhaseWatcher de 52 mm para monitorear la produccioacuten del
tercer campo Los datos de este sistema de medicioacuten facilitan la operacioacuten de un pozo
provisto de terminacioacuten inteligente que tiene incorporadas cuatro vaacutelvulas de control de
flujo de fondo de pozo Estaacute previsto que el segundo pozo de este campo sea puesto en
operacioacuten en el antildeo 2005 y que produzca a traveacutes del mismo medidor
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles
Los medidores de flujo multifaacutesico han transformado la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo
permanente y ademaacutes estaacuten generando nuevas oportunidades en lo que respecta a
pruebas de pozos moacuteviles y perioacutedicas El sistema moacutevil PhaseTester adquiere los
mismos datos dinaacutemicos de alta calidad que el sistema PhaseWatcher permanente Se
pueden obtener mediciones con relativa frecuencia lo que constituye una solucioacuten ideal
en las localizaciones que previamente no se obteniacutean datos de flujo multifaacutesico o soacutelo
en forma esporaacutedica
Por primera vez no existe ninguacuten obstaacuteculo logiacutestico o teacutecnico decisivo para la
realizacioacuten de pruebas en cualquier pozo de produccioacuten que un operador necesite
evaluar Los pozos de produccioacuten pueden ser sometidos a pruebas en cualquier
momento si bien la etapa de limpieza posterior a la perforacioacuten constituye una
oportunidad ventajosa para realizar pruebas moacuteviles De este modo las pruebas se
integran en el paquete maacutes grande de servicios al pozo para establecer una produccioacuten
optimiza desde el inicio
Ademaacutes mediante la combinacioacuten de una dotacioacuten completa de mediciones derivadas de
los registros de produccioacuten de fondo de pozo con mediciones en superficie con medidor
de flujo multifaacutesico es posible obtener por primera vez un diagnoacutestico completo del
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
113
pozo El medidor de flujo PhaseTester moacutevil desempentildea un rol esencial en lo que
respecta al diagnoacutestico de la fuente de intrusioacuten del agua en pozos de produccioacuten mixta
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite
Total utilizoacute el sistema PhaseTester para efectuar pruebas de limpieza en pozos de
desarrollo submarino del Campo Girasol en Angola El sistema Vx obtuvo una
cobertura completa de los datos de flujo indicando mayor precisioacuten que la cobertura
lograda con separador convencional Los datos que se obtienen mediante tecnologiacutea de
medicioacuten de flujo multifaacutesico resultaron esenciales para ayudar al operador a poner en
operacioacuten estos pozos en forma econoacutemica y a los niveles de produccioacuten planificados
Figura 86
Equipo de medicioacuten en plataforma
Pruebas de pozos moacuteviles Total conectoacute el sistema PhaseTester a un estrangulador submarino y a una vaacutelvula de derivacioacuten durante la fase de limpieza despueacutes de la perforacioacuten y la terminacioacuten de pozos de desarrollo en aguas profundas en el aacuterea marina de Angola Aacutefrica Occidental (extremo superior) El iacutendice de productividad (IP) obtenido de las mediciones de flujo multifaacutesico en ocho pozos fue validado por los caacutelculos del IP efectuados subsiguientemente durante la etapa de produccioacuten (extremo inferior)
Figura 87
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
114
Este enfoque permitioacute asegurar que los pozos produciraacuten en forma sostenida conforme
a lo proyectado mejoroacute la eficiencia operacional la seguridad y la proteccioacuten del medio
ambiente en las operaciones de pruebas de pozos y suprimioacute la necesidad de un
separador de prueba convencional Ademaacutes los datos de flujo multifaacutesico establecen una
base para la toma decisiones relacionadas con el manejo de campos y yacimientos
petroleros
Todos los pozos deben alcanzar niveles de produccioacuten oacuteptimos al ser puestos en
operacioacuten a fin de garantizar que la meseta proyectada para la produccioacuten de campo se
alcance con el nuacutemero de pozos planificados Ademaacutes las consideraciones de
aseguramiento del flujo imponen procedimientos de puesta planeados para estos pozos
En cada pozo se requeriacutea alcanzar un nivel de produccioacuten de aceite inmediato de 1590 a
2385 m3d [10000 a 15000 BD] para crear un flujo estabilizado libre de tapones en
las liacuteneas de flujo submarinas Al mismo tiempo es necesario mantener la integridad del
control de produccioacuten de la arena a traveacutes de una planeacioacuten graduada que no es posible
con el sistema flotante de produccioacuten almacenamiento y descarga (FPSO por sus siglas
en ingleacutes) debido a las restricciones del equipo y a los problemas de estabilidad de las
liacuteneas de flujo
Para llevar a cabo estos procedimientos y su aplicacioacuten sin poner en riesgo el pozo es
preciso operar desde el equipo de perforacioacuten Esto implicoacute liacutemites estrictos sobre el
tiempo del equipo de perforacioacuten para controlar su gasto asiacute como tambieacuten la
identificacioacuten raacutepida de cualquier intervencioacuten adicional del equipo de perforacioacuten
Despueacutes de someter a pruebas exhaustivas los dos primeros pozos los pozos
subsiguientes se les asignoacute un tiempo de limpieza miacutenimo y la evaluacioacuten de
desempentildeo se tuvo que realizarse durante la fase de limpieza
El sistema PhaseTester moacutevil proporcionoacute las mediciones de flujo continuos durante la
limpieza del pozo que eran imposibles obtener con mediciones convencionales Los
datos de flujo dinaacutemico permitieron al operador optimizar el periacuteodo de limpieza y
evitar tiempo del equipo de perforacioacuten innecesario Los datos de flujo multifaacutesico
confirmaron el punto preciso de los fluidos y detritos que eran removidos y la
produccioacuten libre de complicaciones fluiacutea desde cada pozo
Los datos del medidor de flujo multifaacutesico constituyen la base para la interpretacioacuten en
las pruebas de incremento de presioacuten que no ha sido posible con datos del separador de
prueba Esta interpretacioacuten condujo al anaacutelisis clave del desempentildeo de los pozos y la
operacioacuten de terminacioacuten La medicioacuten de la permeabilidad y dantildeo mecaacutenico obtenida
de estos datos de presioacuten transitorias confirmaron la seleccioacuten de los disentildeos de
terminacioacuten con el control de la produccioacuten de arena en varios pozos y facilita la
eleccioacuten del procedimiento en bajar las herramientas
Los datos resultan valiosos en la evaluacioacuten de formaciones y el modelado dinaacutemico de
yacimientos lo que a su vez reforzoacute la confiabilidad en las predicciones del
comportamiento de los pozos En un caso la utilizacioacuten de mediciones dinaacutemicas de
flujo multifaacutesico para rastrear el iacutendice de productividad transitorio estimado (IP) de un
pozo horizontal se tradujo en una decisioacuten oportuna para suspender y reingresar en el
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
115
pozo que de lo contrario respondioacute en forma deficiente a la limpieza Despueacutes de la
intervencioacuten el IP mejoroacute sustancialmente logrando satisfacer las expectativas y los
registros de produccioacuten confirmaron que la seccioacuten horizontal estaba produciendo
La cobertura completa de los regiacutemenes de limpieza constituyoacute un aporte importante
para las pruebas de interferencia realizadas antes de la primera produccioacuten de aceite en
las aacutereas clave del campo petrolero El monitoreo de la produccioacuten proveniente de un
pozo durante la limpieza del pozo vecino proporcionoacute datos de gran utilidad de la
presioacuten y transmisividad del fluido a traveacutes de formaciones y fallas geoloacutegicas
Estos datos llevaron a Total a revisar el esquema de perforacioacuten y eliminar uno de los
pozos de desarrollo propuestos Los datos obtenidos con el medidor de flujo multifaacutesico
y los medidores de fondo de pozo aceleraron el proceso de toma de decisiones lo que
condujo a una operacioacuten con tuberiacutea flexible y liacutenea de acero en otro pozo en el que se
abrioacute una vaacutelvula de terminacioacuten parcialmente cerrada permitiendo que el pozo fluyera
normalmente El sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico mejoroacute la seguridad del
personal a traveacutes de la eliminacioacuten del separador de prueba con vaacutelvulas de seguridad y
liacuteneas de alivio de presioacuten Ademaacutes la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo multifaacutesico
redujo los periacuteodos de flujo de limpieza y la quema de hidrocarburos lo que contribuyoacute
a proteger el medio ambiente
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
116
8 Conclusiones
A medida que se difunde la aplicacioacuten de estos sistemas de medicioacuten de flujo multifase
reemplazaraacuten a los sistemas convencionales en diversas aplicaciones de prueba de pozos
y eliminan la necesidad de disponer de instalaciones costosas en el caso de los
separadores convencionales que ocupan mucho espacio en ciertos emplazamientos de
produccioacuten La demanda futura de separadores de prueba convencionales responder
cada vez maacutes a los requisitos de muestreo de fluidos No obstante parte del muestreo
para el anaacutelisis de relacioacuten presioacuten-volumen-temperatura (PVT por sus siglas en
ingleacutes) se lleva a cabo con medidores de flujo multifaacutesico asiacute como la determinacioacuten
del flujo multifaacutesico y su velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en pozos con todo tipo de
formas y geometriacuteas y optimizar las aportaciones de fluidos de los yacimientos
Es probable que las innovaciones tecnoloacutegicas hagan que los medidores de flujo
multifaacutesico incursionen en ambientes de presioacuten y temperatura maacutes elevada Esto
expandiraacute significativamente las aplicaciones submarinas generando al mismo tiempo
aplicaciones adicionales en tierra firme en los proyectos de recuperacioacuten teacutermica de
aceite pesado y en los mercados de gas natural
Otra posibilidad de crecimiento en el futuro son los sistemas de medicioacuten de flujo
multifaacutesico inteligentes que ademaacutes de proveer informacioacuten sobre tasas de flujo
diagnostican el estado del medidor y la calidad de la medicioacuten En resumen la demanda
creciente y el conocimiento maacutes profundo de las aplicaciones potenciales de los
medidores de flujo multifaacutesico incentivan virtualmente la implementacioacuten de
innovaciones y mejoras continuas competitivas para satisfacer los nuevos desafiacuteos
Tambieacuten se ha logrado descubrir en localizaciones maacutes profundas y pozos con mayores
desviaciones alcanzaron distancias mayores
El liacutemite de carga en las embarcaciones utilizadas actualmente para perforar en aguas
profundas tiacutepicamente restringe la profundidad de perforacioacuten a 10670 m [35000 pies]
Al instalarse nuevos equipos en las embarcaciones de perforacioacuten para extender este
liacutemite los operadores esperan una expansioacuten similar en la capacidad de adquisicioacuten de
registros
Incluso hoy en diacutea los operadores demandan cables de acero que operen a 232degC
[450degF] y 35000 lpc [240 MPa] Los proveedores de servicio tienen que desarrollar
nuevos cables que operen bajo estas condiciones ademaacutes de los sistemas de superficie
La energiacutea al equipo de fondo es otra aacuterea que experimenta desarrollos Los nuevos
cables deben tener conductores de energiacutea maacutes grandes que suministren maacutes potencia en
el fondo del pozo Estos cables acoplados con sartas de herramientas con mayor
energiacutea Ademaacutes ofrecen mayor potencia para que los sistemas de tractores operen con
cargas maacutes grandes a mayor velocidad
Los tractores que se usan lo hacen con precaucioacuten en agujero descubierto Hasta un
tractor de sujecioacuten alterna como la unidad MaxTRAC necesita un agujero relativamente
limpio para operar con eacutexito Eacuteste es un desafiacuteo en el futuro Los operadores requieren
tractores para agujero descubierto que operen en formaciones blandas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
117
Atraacutes quedaron los diacuteas en los que con toda naturalidad se daba por supuesto que un
sistema de operacioacuten de herramientas simple y econoacutemico podiacutea adaptarse a cualquier
trabajo al menos en las aacutereas de frontera de pozos profundos y desviados Las
compantildeiacuteas de servicio ahora trabajan rutinariamente en conjunto para asegurarse en
seleccionar el vehiacuteculo adecuado para la operacioacuten Con el acceso a herramientas
probadas y de diagnostico como las herramientas de Schlumberger
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
118
9 Recomendaciones
Por tanto es mi recomendacioacuten como egresado del Instituto Politeacutecnico Nacional el
aconsejar a los estudiantes y docentes de la facultad de Ciencias de la Tierra unidad
Ticomaacuten y en general a los que cursan las carreras de ingeniero Petrolero y Geofiacutesico el
que puedan desarrollar trabajos sobre estas aacutereas de la industria petrolera para
incrementar el nivel educativo y de los futuros egresados mexicanos
Asiacute como promocionar la formacioacuten de cursos y de conferencias que divulguen y hagan
maacutes interactiva la adquisicioacuten de la informacioacuten para los estudiantes para lograr con ello
que los joacutevenes tengan una amplia panoraacutemica de lo que es la industria petrolera
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
119
10 Anexos
101 Foacutermulas
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del agua
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
La fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se infiere a partir de la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
120
102 Escritura
DST Pruebas efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten
RGA Relacioacuten Gas-Aceite
OBM Lodo Base Aceite
WBM Lodo Base Agua
LFA Analizador de fluidos
PVT Presioacuten-Volumen-Temperatura anaacutelisis PVT
HPHT High Pressure High Temperature alta presioacuten y temperatura
DFA Anaacutelisis de Fluidos en el Fondo del pozo
Holdup Fraccioacuten Volumeacutetrica del agua
PLA Asesor de registros de produccioacuten
BD Barriles por diacutea
TDV Profundidad Vertical Verdadera
RSTPro Herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimiento
EampP Referido a Exploracioacuten y Produccioacuten
MDT Probador Modular de la Dinaacutemica de la Formacioacuten
DI Diaacutemetro interno
OD Diaacutemetro externo
KeV Kilo electroacuten Volt
MpcD Millones de pies cuacutebicos por diacutea
FPSO Floating Production Storage and Offloading
TLP Plataforma de Piernas Tensionadas
IP Iacutendice de Productividad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
121
11 Bibliografiacutea
Fujisawa G Betancourt S Mullins OC Torgersen T OrsquoKeefe M Terabayashi T Dong C y Eriksen KO ―Large
Hydrocarbon Compositional Gradient Revealed by In-Situ
Optical Spectroscopy artiacuteculo SPE 89704 presentado
en la Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual de la SPE
Houston 26 al 29 de septiembre de 2004
Transcripciones del 41er Simposio Anual de Adquisicioacuten de Registros de
la SPWLA Dallas 4 al 7 de junio de 2000 artiacuteculo SS
Mullins OC y Schroer J ―Real-Time Determination of Filtrate Contamination During Openhole Wireline
Sampling by Optical Spectroscopy artiacuteculo SPE 63071
presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual
de la SPE Dallas 1 al 4 de octubre de 2000
Dong C Mullins OC Hegeman PS Teague R Kurkjian A y
Elshahawi H ―In-Situ Contamination Monitoring and RGP
Measurement of Formation Fluid Samples artiacuteculo SPE
77899 presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten del
Petroacuteleo y el Gas del Paciacutefico Asiaacutetico de la SPE
Melbourne Australia 8 al 10 de octubre de 2002
ANSYS es una marca registrada de SAS IP Inc una subsidiaria enteramente
propia de ANSYS Inc
Bamforth S Besson C Stephenson K Whittaker C Brown G Catala G Rouault G Theacuteron B Conort G Lenn C y
Roscoe B ―Revitalizing Production Logging Oilfield
Review 8 no 4 (Invierno de 1996) 44-60
Catala G Theacuteron B Conort G y Ferguson J ―Fluid Flow Fundamentals Oilfield Review 8 no 4 (Invierno de 1996) 61-64
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Quin E Catala G Silipigno L Hemingway J Horkowitz J
Herveacute X Whittaker C Kusaka K Markel D y Martin A
―Keeping Producing Wells Healthy Oilfield Review 11 no 1 (Primavera de 1999) 30-47
Theacuteron B Vu-Hoang D Rezgui F Catala G McKeon D y
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
122
Silipigno L ―Improved Determination of Gas Holdup Using
Optical Fiber Sensors Transcripciones del 41 Simposio
Anual sobre Registros de la SPWLA Dallas 4 al 7 de junio de 2000 artiacuteculo GG
Letton W Svaeren J y Conort G ―Topside and Subsea
Experience with the Multiphase Flow Meter artiacuteculo de la SPE 38783
presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten
Teacutecnica Anual de la SPE San Antonio Texas 5 al 8 de octubre de 1997
Mehdizadeh P ―Qualifying Wet Gas and Multiphase Metering for Deep Water Well Allocations presentado en la Conferencia y
Exhibicioacuten Internacional de Tecnologiacutea Marina Profunda Nueva Orleaacutens 30
de noviembre al 2 de diciembre de 2004
Hasebe B Hall A Smith B Brady J y Mehdizadeh P
―Field Qualification of Four Multiphase Flowmeters on
North Slope Alaska artiacuteculo de la SPE 90037 presentado en la
Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual de la SPE Houston 26 al 29 de
septiembre de 2004
Al-Asimi M Butler G Brown G Hartog A Clancy T Cosad C Fitzgerald J Navarro J Gabb A Ingham J Kimminau
S Smith J y Stephenson K ―Avances en material de vigilancia de pozos y
yacimientos Oilfield Review 14 no 4 (Primavera de 2003) 14-37
- PRIMERA PARTE DE TESIS CON ULTIMA REVISION (BUENA)
- TESIS ORDENADA CON ULTIMA REVISION (BUENA)
-
Abstract
The development of the present work constitutes the compilation of three systems of
measurement of multiphasic flow in different zones in an oil well first it talks about a
system that obtains fluid samples of identifying the properties of the fluids of the
deposit where it is possible to consider reserves from the collected data and castings
later mind in a software to model a numerical simulator of deposits Where the key for
the obtaining of samples with low pollution levels is the guide of flow obtained with
the test tube of multiple admissions This innovating design has been implemented in
the tool of sampling operated with cable Quicksilver Probe And it has had great
acceptance by the purity of the samples obtained in field
Another zone where it is necessary to count on a precise measurement of fluids
multiphasic is in the hole where the deviation of the well causes that the fluids adopt
different types from flow regime and that varies much with the inclination of the well
is possible to determine the zones of entrance of each phase and the speed to which
five miniwindlasses and optical soundings travel through the pipe by the cross-
sectional section of the diameter by means of and that determine the volumetric
fraction of each one of the present phases in the flow as well as to determine its flow
rate and the separation between phases All this thanks to a design that diminishes the
disturbances in the flow to be able to collect more precise and representative data of
the flow through well
A new measurer of flow in surface has radically changed the form in which an
originating complex producing well flow is detected This technology allows to
measure with exactitude the produced fast variations in the three-phase fluids
including the flow presence stable cork foam and emulsions that previously were
difficult to quantify Being possible to assign the production without the conventional
separation of phases and to surpass the restrictions of processing or necks of bottle
that take place in the facilities in surface
The objective of this work is the one to analyze the recent advances in the matter of
multiphasic measurements and to examine the application of this technology in
different parts from the world being had the capacity to measure the multiphasic flow
in real time and increasing to the operational efficiency with the consequent saving of
time and money
Resumen
El desarrollo del presente trabajo constituye la recopilacioacuten de tres sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico en diferentes zonas en un pozo petrolero el primero se
refiere a un sistema que obtiene muestras de fluidos para identificar las propiedades de
los fluidos del yacimiento donde es posible estimar reservas a partir de los datos
obtenidos y vaciados posterior mente en un software para modelar un simulador
numeacuterico de yacimientos Donde la clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de
contaminacioacuten bajos es la guiacutea de flujo logrado con la probeta de admisiones
muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido implementado en la herramienta de muestreo
operada con cable Quicksilver Probe Y ha tenido gran aceptacioacuten por la pureza de las
muestras obtenidas en campo
Otra zona donde es necesario contar con una medicioacuten precisa de fluidos multifaacutesico
es en el agujero donde la desviacioacuten del pozo hace que los fluidos adopten diferentes
tipos de reacutegimen de flujo y que varia mucho con la inclinacioacuten del pozo es posible
determinar las zonas de entrada de cada fase y la velocidad a la que viajan a traveacutes de
la tuberiacutea por la seccioacuten transversal del diaacutemetro por medio de cinco minimolinetes y
sondas oacutepticas y eleacutectricas que determinan la fraccioacuten volumeacutetrica de cada una de las
fases presentes en el flujo asiacute como determinar su tasa de flujo y la separacioacuten entre
fases Todo esto gracias a un disentildeo que minimiza las perturbaciones en el flujo para
poder obtener datos maacutes precisos y representativos del flujo a traveacutes del pozo
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que se
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta tecnologiacutea permite
medir con exactitud las variaciones raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos
incluyendo la presencia de flujo tapoacuten espumas y emulsiones estables que
previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar Siendo posible asignar la produccioacuten
sin la separacioacuten convencional de fases y superar las restricciones de procesamiento o
cuellos de botella que tienen lugar en las instalaciones en superficie
El objetivo de este trabajo es el de analizar los avances recientes en materia de
mediciones multifaacutesicas y examinar la aplicacioacuten de esta tecnologiacutea en distintas partes
del mundo teniendo la capacidad de medir el flujo multifaacutesico en tiempo real y
aumentando la eficiencia operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Dedicatoria
A mis padres con tanto carintildeo por darme el don de la vida y a mis
hermanos por siempre apoyarme
A Dios Padre del Cielo con amor
Agradecimientos
Este trabajo pudo ser desarrollado gracias al apoyo de dos personas tan especiales que
sin su ayuda y sin sus grandes logros y esfuerzos no tendriacutea la oportunidad de seguir
adelante
A estas personas tan especiales que me dieron el don de la vida les amo y les quiero
con todo mi carintildeo aunque a veces no parezca Siempre los tengo en mi corazoacuten
Esas personas son mis padres Rosy y Mario a quienes siempre estareacute agradecido y
orgulloso de ser hijo
Tambieacuten agradezco a mis hermanos Oscar e Isaac por su comprensioacuten y por
aguantarme todos estos antildeos
Agradezco a mis profesores del IPN Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez
Mora Gabriel Ramiacuterez Daacutemaso Elda Ordaz Ayala Moiseacutes Saacutenchez Velaacutesquez Y a
mi tutor el ingeniero Enrique Alberto Morfiacuten Faure mi tutor de tesis a todos gracias
por aguantar mi hiperactividad en el politeacutecnico y por guardar un espacio para
nosotros como alumnos
Nuevamente a mis tutores Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez Mora y
Alberto Morfiacuten Faure por apoyarme en los momentos cuando necesite de alguien o de
apoyo econoacutemico
Agradezco a la sentildeora Martha H de Gallardo y a sus hijos que con el apoyo y los
consejos han sido de gran ayuda para miacute como estudiante
Y lo maacutes importante gracias a Dios por permitirme estar con vida y seguir siempre
adelante
Iacutendice
paacuteg
1 Introduccioacuten 1
2 Objetivo general 2
3 Objetivo especiacutefico 2
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo 3 41 Maacutes raacutepido y limpio 7
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico 14
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura 18
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST 23
45 Muestreo de aceite viscoso 25
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros 27
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo 31
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM 33
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas
Desviadas-horizontales 41
51 Tecnologiacuteas avanzadas 45
52 Perfil de flujo en tiempo real 48
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten 49
54 Retos en pozos desviados y horizontales 50
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo 58
6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en fondo
del pozo 60
61 Coacutemo llegar al lugar 61
62 Sistema de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo 69
63 Desafiando las profundidades 75
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores 78
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten 80
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y 84
7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico 90
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos 91
72 Mediciones multifaacutesicas 93
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo 96
74 Oportunidades de medicioacuten permanente 99
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial 105
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten 107
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos 109
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra 110
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros 111
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles 112
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite 113
8 Conclusiones 116
9 Recomendaciones 117
10 Anexos 118
101 Foacutermulas 119
102 Escritura 120
11 Bibliografiacutea 121
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
1
1 Introduccioacuten
Es importante para un proyecto saber cuales son los factores sustanciales que son de
gran importancia para dicho evento en un pozo petrolero por ejemplo tendriamos que
responder a la pregunta iquestqueacute estamos produciendo partiendo de esta pregunta
llegamos a la conclusioacuten que es importante para esta industria saber que es lo que en
realidad estamos obteniendo del subsuelo ya que a partir de la contestacioacuten a esta
interrogante podemos escoger entre tantos tipos de instalaciones tuberiacuteas materiales y
hasta la configuracioacuten de los campos petroleros
Cabe mencionar que asiacute como en la medicina haciendo la analogiacutea donde un medico
tiene tratamiento para cada cuadro y en su implementacioacuten variara dependiendo de cada
paciente y tomando en cuenta factores como sexo edad talla e inclusive la etnia Asiacute un
pozo petrolero dependiendo de sus caracteriacutesticas y litologiacutea y la geometriacutea del pozo
tendraacute un disentildeo para cada caso
Partiendo de la analogiacutea anterior queremos dar a entender que cada pozo es diferente y
que es de suma importancia saber lo que se esta produciendo para poder los materiales y
el equipo preciso para esa situacioacuten en particular El tipo de fluido que entra a las liacuteneas
en ocasiones lleva compuestos corrosivos como azufre o abrasivos como la arena
tambieacuten es necesario saber la cantidad de arena que se produce y cuales son los
intervalos productores asiacute como la cantidad de agua y de aceite y gas producidos la
composicioacuten de los aceites y las caracteriacutesticas de la formacioacuten y el agua congeacutenita
Todos estos son factores importantes para poder saber la naturaleza del aceite y gas que
se produce y poder determinar la capacidad de los yacimientos e inferir con mayor
precisioacuten su productividad
El campo de los registros geofiacutesicos es un aacuterea de la industria petrolera donde se hace
necesario tener conocimientos de diversos campos de las ciencias de la tierra como la
geologiacutea la petrofiacutesica y la ingenieriacutea petrolera Y se necesitan de conocimientos de
acuacutestica electricidad e inclusive de mecaacutenica de fluidos como lo es en el caso de los
registros de produccioacuten Y estos uacuteltimos son los que me motivaron a desarrollar el
presente trabajo ya que en la escuela contamos con relativamente poca informacioacuten
acerca de los registros de produccioacuten y se presento la oportunidad de realizar un trabajo
sobre nuevos sistemas de medicioacuten de flujo recientemente introducidos en el mercado y
poder poner este trabajo al alcance de la comunidad estudiantil y docente
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
2
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten del flujo multifaacutesico
2 Objetivo general
El objetivo central de este trabajo es el de mostrar los principios de operacioacuten y las
funciones que desarrollan estos sistemas para hacer que los consultantes analicen la
factibilidad de su implementacioacuten en los campos maduros y de reciente desarrollo en
Meacutexico
3 Objetivo especiacutefico
Demostrar como estos sistemas que dicha compantildeiacutea ha desarrollado determinan el flujo
multifaacutesico a nivel yacimiento en pozos petroleros desviados y horizontales asiacute como
en la superficie describiendo asiacute distintos ambientes en lo que estos sistemas pueden
desenvolverse Y como consecuencia implementar medidas para lograr una mayor
produccioacuten y tomar en cuenta los tipos de materiales y configuracioacuten de las
instalaciones petroleras para un mejor desempentildeo
Asiacute como tambieacuten lograr una mayor certidumbre en cuanto a las inversiones realizadas
para casos donde estas puedan ser motivo de controversia de desarrollo o abandono de
proyectos como en el caso de los campos maduros esto se puede traducir en un mayor
retorno de inversiones
Ademaacutes de proporcionar informacioacuten a estudiantes y docentes sobre las nuevas
tecnologiacuteas en cuanto a medicioacuten y cuantificacioacuten del flujo multifaacutesico en las diversas
etapas de exploracioacuten y produccioacuten de un campo petrolero
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
3
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo
Un nuevo dispositivo de muestreo guiado permite la obtencioacuten de muestras
de fluidos de fondo de pozo de pureza inigualable y en una fraccioacuten de
tiempo requerido por la tecnologiacutea de muestreo convencional Ademaacutes el
meacutetodo resulta superior para la medicioacuten de las propiedades de los fluidos
de formacioacuten en el fondo del pozo
Para entender las propiedades de los fluidos de yacimientos es necesario realizar
muestras de fluidos El anaacutelisis de las muestras ayuda a identificar el tipo de fluido
estimar las reservas evaluar el valor de los hidrocarburos y determinar las propiedades
de los fluidos para optimizar asiacute la produccioacuten Utilizando los resultados del anaacutelisis de
los fluidos las compantildeiacuteas petroleras deciden coacutemo terminar un pozo desarrollar un
campo disentildear instalaciones de superficie conectar campos sateacutelites y mezclar la
produccioacuten entre pozos
El anaacutelisis de los fluidos tambieacuten es importante para comprender las propiedades del
agua de formacioacuten las cuales pueden tener un impacto econoacutemico significativo en
cualquier proyecto A menudo la meta maacutes criacutetica es la identificacioacuten de las
propiedades corrosivas del agua con el objetivo de seleccionar los materiales de
terminacioacuten de pozos y evaluar el potencial de acumulacioacuten de incrustaciones para
evitar problemas de aseguramiento del flujo Ademaacutes los analistas de registros
necesitan cuantificar la salinidad del agua de formacioacuten para la evaluacioacuten petrofiacutesica y
los geoacutelogos e ingenieros de yacimientos deben establecer el origen del agua para
evaluar la conectividad del yacimiento
Las muestras de fluido de formacioacuten se obtienen utilizando una de las tres teacutecnicas
principales En primer lugar los probadores de formacioacuten operados con cable y
desplegados en agujero descubierto pueden utilizarse para obtener muestras de fluidos
y realizar el anaacutelisis de las mismas en el fondo del pozo asegurando la obtencioacuten de
muestras oacuteptimas y con posibilidad de analizar los fluidos en las primeras etapas de
vida productiva del pozo Estos probadores proveen un meacutetodo econoacutemicamente
efectivo para obtener muestras de fluidos en forma temprana con un desempentildeo que a
menudo iguala o supera el desempentildeo logrado con el segundo meacutetodo el de pruebas de
formacioacuten efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten (DST) En el pasado las
pruebas DST disentildeadas habitualmente para probar la produccioacuten e investigar la
extensioacuten del yacimiento produciacutean muestras con menos contaminacioacuten que las
muestras extraiacutedas en agujero descubierto Las pruebas DST requieren un proceso de
planeacioacuten anticipada y terminacioacuten del pozo que tolere las presiones de produccioacuten
ademaacutes pueden costar mucho maacutes que los meacutetodos de extraccioacuten de muestras en
agujero descubierto especialmente en pozos marinos Con el tercer meacutetodo las
muestras se obtienen mediante herramientas operadas con cable desplegadas en pozos
entubados y en produccioacuten
Un aspecto importante del muestreo de fluidos es su anaacutelisis en condiciones de
yacimiento ayuda a validar la calidad de las muestras durante el proceso de muestreo
y ademaacutes posibilita el mapeo de las variaciones verticales de las propiedades de
fluidos permitiendo que los analistas determinen la conectividad vertical y definan la
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
4
Figura 1
arquitectura de los yacimientos en las primeras etapas de la vida productiva del campo
Las muestras de fluidos no contaminadas permiten la medicioacuten precisa de las
propiedades de los fluidos tanto en el fondo del pozo como en superficie
Despueacutes de obtenerse las muestras se analizan en laboratorio donde se someten a una
serie de pruebas que depende de lo que el cliente requiera conocer Los anaacutelisis
estaacutendar para la muestra de hidrocarburos incluyen la composicioacuten quiacutemica hasta
C30+ la relacioacuten gas-aceite (RGA) densidad viscosidad y propiedades de las fases
como presioacuten de saturacioacuten punto de burbujeo punto de escurrimiento y estabilidad de
los asfaltenos Ahora es posible obtener numerosas mediciones en el fondo del pozo
utilizando meacutetodos de espectroscopiacutea oacuteptica para caracterizar los fluidos de formacioacuten
en condiciones de yacimiento Estas mediciones incluyen la densidad volumeacutetrica
densidad oacuteptica la RGA y composicioacuten quiacutemica hasta C6+ La medicioacuten de los fluidos
en laboratorio y en el fondo del pozo requiere en ambos casos muestras puras y sin
contaminar La contaminacioacuten se produce cuando el filtrado del fluido de perforacioacuten
miscible ha invadido la formacioacuten se mezcla con el fluido de formacioacuten que es
muestreado Por ejemplo las muestras de hidrocarburos se contaminan con filtrado de
lodo base aceite (OBM) y las muestras de agua se mezclan con filtrado de lodo base
agua (WBM)
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5
Para reducir la contaminacioacuten durante la recoleccioacuten de las muestras los ingenieros
recurren en general a aumentar el volumen del fluido extraiacutedo del yacimiento
mediante el incremento de los tiempos o de la velocidad de bombeo El anaacutelisis del
nivel de contaminacioacuten del fondo de pozo puede determinar cuaacutendo el fluido que fluye a
traveacutes de la liacutenea de flujo de la herramienta de muestreo se encuentra suficientemente
limpio como para ser recolectado Sin embargo los tiempos de bombeo largos
aumentan el tiempo de equipo de perforacioacuten y los costos asociados con el mismo y
pueden incrementar el riesgo de atascamiento de las herramientas en el fondo del pozo
Dependiendo de la permeabilidad del yacimiento las tasas de bombeo altas pueden
hacer que la presioacuten de fluido del yacimiento caiga por debajo de la presioacuten de
saturacioacuten Si esto sucede las muestras de fondo de pozo no son representativas del
fluido de yacimiento En caso de formaciones no consolidadas un reacutegimen de bombeo
alto puede inducir la produccioacuten de arena Ademaacutes en ambientes con alta permeabilidad
vertical ni siquiera los tiempos de bombeo largos y altos regiacutemenes de bombeo
garantizan la obtencioacuten de muestras limpias Los especialistas en anaacutelisis de fluidos han trabajado para comprender y mitigar los efectos de la contaminacioacuten sobre las
muestras Algunos meacutetodos buscan obtener la composicioacuten o RGA de una muestra
pura conociendo la composicioacuten OBM que contamina la muestra recolectada Sin
embargo las propiedades de fluidos estimadas de este modo se acompantildean de
incertidumbre y errores Los investigadores cuantifican los errores causados por la
Figura 2
Efecto de la contaminacioacuten con filtrado de lodo base aceite (OBM) sobre la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos El anaacutelisis de laboratorio sobre los aceites vivos con el agregado de cantidades variables de filtrado OBM muestra una reduccioacuten de las presiones de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos con el incremento de la contaminacioacuten con OBM Los aceites vivos son acites que contienen gas disuelto La precipitacioacuten de asfaltenos se detecta por el factor de transmisioacuten de luz los precipitados dispersan la luz y reducen el factor de transmisioacuten Eacutestos y otros experimentos similares muestran que para una contaminacioacuten con OBM de un 1 (porcentaje en peso) la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos se reduce entre 100 y 150 lpc La muestra con 194 de contaminacioacuten alcanzoacute la presioacuten de saturacioacuten antes de alcanzar la presioacuten de precipitacioacuten de asfaltenos
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contaminacioacuten en ciertas mediciones Por ejemplo la presioacuten a la que precipitan los
asfaltenos en los aceites crudos se reduce en presencia de contaminacioacuten con OBM En
un caso un nivel de contaminacioacuten con OBM de tan soacutelo un 1 en peso hizo que la
presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos sufriera una reduccioacuten de entre 100 y
150 lpc [07 a 10 MPa] Por ende las mediciones realizadas en muestras contaminadas
subestiman la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos y afectan
negativamente las predicciones de aseguramiento del flujo y de produccioacuten Estos
resultados ponen de manifiesto la necesidad de contar con muestras con niveles de
contaminacioacuten extremadamente bajos
Un nuevo dispositivo de muestreo disentildeado para reducir la contaminacioacuten con filtrado
guiacutea (focuses) el flujo de admisioacuten de modo que el fluido del yacimiento fluye hacia
una liacutenea de muestreo mientras que el filtrado fluye hacia una liacutenea independiente
Con esta herramienta innovadora el fluido contaminado por filtrado de lodo se
separara en forma eficaz del fluido de formacioacuten en las primeras etapas del proceso de
muestreo Se obtiene una muestra del fluido de yacimiento limpia mucho maacutes raacutepido
que con las teacutecnicas de muestreo convencionales Este trabajo describe las ventajas de la
nueva herramienta de muestreo guiado (focused fluid sampling) utilizando ejemplos de
muestreo de hidrocarburos y agua en campos del Golfo de Meacutexico Mar del Norte India
y Medio Oriente
Figura 3
Muestreo de fluidos de formacioacuten convencional con un probador de la formacioacuten operado con cable El probador hace que un empacador selle contra la pared del pozo y luego presiona una probeta a traveacutes del enjarre de filtracioacuten y contra la formacioacuten (derecha) El fluido de formacioacuten se indica en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro La probeta (izquierda) posee un solo orificio de admisioacuten Cuando se inicia el bombeo el fluido se encuentra contaminado (graacutefica inserto) pero la contaminacioacuten se reduce gradualmente con el tiempo No obstante es probable que aun con tiempos de bombeo largos el nivel de contaminacioacuten no alcance un valor aceptable en ciertas formaciones
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41 Maacutes raacutepido y limpio
Para apreciar en su totalidad las ventajas del nuevo meacutetodo de muestreo es necesario
hacer una breve descripcioacuten de la tecnologiacutea convencional de muestreo de fluidos en el
fondo del pozo En el escenario tiacutepico la perforacioacuten a traveacutes de una formacioacuten
permeable en condiciones de sobre balance facilitar la invasioacuten del filtrado de fluido de
perforacioacuten hacia la formacioacuten y la creacioacuten del enjarre de filtracioacuten sobre la pared del
pozo Durante el muestreo convencional del fluido de formacioacuten un probador de la
formacioacuten operado con cable asienta un empacador contra la pared del pozo para aislar
la probeta de muestreo de los fluidos del pozo y de la presioacuten hidrostaacutetica Luego la
probeta es presionada a traveacutes del enjarre de filtrado y contra la formacioacuten Una vez
logrado el sellado exitoso del empacador la probeta de muestreo se conecta con la
formacioacuten quedando la liacutenea de flujo de la herramienta aislada del fluido del pozo y de
la presioacuten hidrostaacutetica
A medida que la herramienta de muestreo extrae fluido de la formacioacuten a traveacutes de la
probeta el primer fluido de yacimiento que ingresa en la liacutenea de flujo se contamina con
el filtrado del fluido de perforacioacuten El nivel de contaminacioacuten monitoreado en tiempo
real con analizadores espectroscoacutepicos de fondo de pozo se reduce conforme continuacutea
la extraccioacuten Dependiendo de la permeabilidad de la formacioacuten la anisotropiacutea y la
magnitud de la invasioacuten la viscosidad del fluido de formacioacuten y el tiempo de bombeo
la reduccioacuten de la tasa y presioacuten de flujo el nivel de contaminacioacuten se reduce lo
suficiente o no como para permitir la recoleccioacuten de una muestra de fluido que sea
representativa del fluido de formacioacuten El fluido contaminado con filtrado de zonas
invadidas profundamente sigue alimentando la probeta de muestreo y en los casos en
los que el enjarre se forma deficientemente el fluido del pozo puede seguir invadiendo
la formacioacuten a un ritmo relativamente significativo El logro de niveles de
contaminacioacuten suficientemente bajos quizaacutes requiera operaciones de bombeo
prolongadas por varias horas Esto resulta costoso en teacuterminos de tiempo de equipo de
perforacioacuten y en una mayor exposicioacuten al atascamiento en agujeros descubiertos
Buscando la forma de mejorar la calidad de las muestras y reducir el tiempo de
muestreo los cientiacuteficos investigaron los efectos de las diferentes configuraciones de las
probetas Para comprobar la idea de que el flujo guiado hacia el interior de una probeta
reduzca la contaminacioacuten de una muestra y acorte el tiempo de muestreo un cientiacutefico
del Centro de Investigaciones de Schlumberger en Cambridge Inglaterra simuloacute el
flujo hacia el interior de una probeta modificada Los resultados del modelado
ayudaron a determinar el tamantildeo oacuteptimo de las probetas Los investigadores del Centro
de Investigaciones Doll de Schlumberger en Ridgefield Connecticut EUA realizaron
experimentos 2D en modelos de laboratorio para determinar los beneficios potenciales
de limpieza de las muestras Las probetas modificadas poseiacutean tres aberturas dos
aberturas laterales denominadas probetas de proteccioacuten (o de descarte) que extraiacutean y alejaban el fluido contaminado de la porcioacuten central de la probeta y una abertura
central denominada probeta de muestreo que recolectaba el fluido con bajo nivel de
contaminacioacuten Los resultados experimentales indicaron que la limpieza con las
probetas de proteccioacuten activas se produciacutea mucho maacutes raacutepido que sin ellas logrando
niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con menos volumen de fluido bombeado
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Pruebas de ingenieriacutea adicionales realizadas en el Centro de Tecnologiacutea de Sugar Land
en Texas extendieron los resultados 2D en las formaciones simuladas a tres
dimensiones en formaciones rocosas reales En estos experimentos un prototipo de
probeta de fondo de pozo de una nueva herramienta de muestreo guiado extrajo los
fluidos de un nuacutecleo de arenisca grande en un dispositivo de prueba El nuacutecleo de 12
pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro conteniacutea fluido de formacioacuten acuoso
con cloruro de sodio [NaCl] y fluido con filtrado de lodo de diferentes conductividades
conocidas El flujo de fluido hacia la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de
muestreo fue controlado y medido con vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de
alta presioacuten Los medidores de conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las
liacuteneas de flujo instaladas desde la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
registraron la historia de limpieza de cada prueba de muestro
Figura 4
Configuracioacuten y resultados visuales de los experimentos de laboratorio que simulan el flujo guiado La configuracioacuten experimental (arriba) con sitioacute en una formacioacuten 2D hecha con partiacuteculas de vidrio rodeadas por un solo aceite con un iacutendice oacuteptico ideacutentico al de las partiacuteculas de vidrio toda sostenida entre dos placas de vidrio verticales La porcioacuten inferior del aceite se tintildeoacute de rojo para representar la zona invadida con filtrado Por encima de esta porcioacuten el aceite se dejoacute transparente Utilizando un dispositivo de probetas de muestreo y de proteccioacuten (o descarte) en la base de la formacioacuten se extrajo el fluido (inserto) Una caacutemara monitoreoacute la limpieza en la formacioacuten directamente frente al dispositivo de probetas Despueacutes del procesamiento de las imaacutegenes las imaacutegenes visuales obtenidas con la teacutecnica de repeticioacuten (izquierda) muestran diferencias grandes en la zona limpiada con la probeta de muestreo sola (izquierda) y con las probetas de muestreo y de proteccioacuten juntas (derecha) La probeta de muestreo y la probeta de proteccioacuten limpian un aacuterea grande frente a la probeta de muestreo lo que asegura que soacutelo el fluido no contaminado ingrese en la probeta de muestreo
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Con filtrado de lodo de diferentes conductividades conocidas El flujo de fluido hacia la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo fue controlado y medido con
vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de alta presioacuten Los medidores de
conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las liacuteneas de flujo instaladas desde la
probeta de proteccioacuten y probeta de muestreo registraron la historia de limpieza de
cada prueba de muestreo Con el guiado de la muestra los niveles de contaminacioacuten del
fluido de la liacutenea de muestreo se redujeron raacutepidamente mientras que el nivel de
contaminacioacuten de la liacutenea de descarte disminuyoacute en forma gradual Una probeta
tradicional habriacutea medido el flujo combinado y sin alcanzar un nivel de contaminacioacuten
inferior al 10
Figura 5
Disentildeo de una configuracioacuten experimental para investigar la factibilidad del muestreo guiado Un probador en la interfase de formacioacuten contiene un nuacutecleo de arenisca de 12 pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro se encuentra en contacto con dos colectores de fluido y una probeta prototipo de laboratorio que permite el guiado de la muestra El fluido de formacioacuten simulado se suministra en la base del nuacutecleo y el filtrado simulado en un aro que rodea al nuacutecleo El flujo hacia y desde el probador es controlado y monitoreado con bombas y vaacutelvulas el nivel de contaminacioacuten se calcula a partir de mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo
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Figura 6
Reduccioacuten de la contaminacioacuten con y sin probeta de proteccioacuten o descarte Las mediciones de laboratorio detectaron niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con el incremento del volumen de fluido bombeado lo que correspondioacute a un incremento del tiempo de bombeo La extraccioacuten de muestras sin la probeta de proteccioacuten (azul) nunca alcanzoacute niveles de contaminacioacuten inferiores al 1
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La clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de contaminacioacuten bajos es la guiacutea de
flujo logrado con la probeta de admisiones muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido
implementado en la herramienta de muestreo operada con cable Quicksilver Probe un
nuevo moacutedulo del Probador Modular de la Dinaacutemica de Formacioacuten MDT En ciertos
aspectos la configuracioacuten del moacutedulo Quicksilver Probe es similar a la de los
tomadores de muestra tradicional en cuanto un sello empacador aiacutesla la zona de
muestreo del fluido del pozo No obstante dentro de la zona de muestreo del fluido una
probeta de proteccioacuten ciliacutendrica colocada en la periferia de la zona de muestreo rodea
y protege la zona de muestreo maacutes interna
Datos experimentales obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado La reduccioacuten de la contaminacioacuten inferida de las mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo de descarte y flujo de muestreo demuestra la limpieza del fluido en esta prueba de muestreo El nivel de contaminacioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo (verde) se redujo raacutepidamente mientras que en la liacutenea de flujo de descarte (rojo) disminuyoacute gradualmente La suma del flujo de ambas liacuteneas da como resultado el flujo total (azul) es decir el flujo que habriacutea medido una probeta tradicional
Figura 7
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 8
Muestreo de fluido de formacioacuten con la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe La probeta posee dos orificios de admisioacuten con la liacutenea de toma de descarte rodeando la liacutenea de toma de muestras Los empacadores rodean y separan estas probetas y se sellan contra la pared del pozo (derecha) El fluido de formacioacuten se muestra en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro Cuando se inicia el bombeo el fluido que fluye a traveacutes de la liacutenea de toma de muestras se encuentra altamente contaminado (graacutefico inserto) pero la contaminacioacuten se reduce raacutepidamente con el tiempo Pronto los niveles de contaminacioacuten alcanzan un valor aceptable
Un sello de empacador adicional separa la admisioacuten del fluido de descarte de la
admisioacuten del fluido de muestreo La zona interna y la zona perifeacuterica estaacuten conectadas a
liacuteneas de flujo independientes a las que se alude como liacutenea de flujo de muestreo y
liacutenea de flujo de descarte o de proteccioacuten respectivamente Dos bombas una colocada
por encima de la probeta y otra por debajo introducen el fluido en las dos liacuteneas de
flujo con velocidades diferentes y los analizadores espectroscoacutepicos determinan la
composicioacuten del fluido en cada liacutenea de flujo El efecto de orientacioacuten de este meacutetodo
se asemeja levemente a la forma en que los dispositivos de adquisicioacuten de latero
perfiles utilizan los electrodos ―protectores para guiar la corriente dentro de una
formacioacuten con el fin de medir la resistividad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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El dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe bombea el fluido desde la
formacioacuten a traveacutes del aacuterea central y el aacuterea perifeacuterica de la zona de muestreo
simultaacuteneamente Inicialmente el fluido contaminado mezclado fluye hacia ambas
aacutereas pero no se recolecta Despueacutes el flujo se separa o se divide entre las liacuteneas de
descarte y de muestreo El flujo en la entrada de la liacutenea de descarte se incrementa y en
poco tiempo todo el fluido contaminado se introduce en la liacutenea de descarte
permitiendo que el fluido de formacioacuten con bajo nivel de contaminacioacuten fluya hacia la
La sarta de herramientas Quicksilver Probe
Los fluidos ingresan en la herramienta en la probeta de muestreo guiado Los fluidos
contaminados fluyen hacia abajo a traveacutes del analizador de fluidos y la bomba de descarte
Los fluidos limpios fluyen hacia arriba a traveacutes de los moacutedulos del analizador de fluidos y la
bomba de muestreo hasta el moacutedulo de botellas para muestras La configuracioacuten puede
variar para las diferentes operaciones de muestreo Por ejemplo para ciertas aplicaciones
las bombas pueden estar localizadas aguas arriba de los analizadores de fluidos
Figura 9
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
14
liacutenea de muestreo Esta teacutecnica acentuacutea la diferencia en el nivel de contaminacioacuten entre
el fluido limpio y el fluido contaminado lo que facilita la identificacioacuten del momento en
el que se obtiene una muestra limpia Algunos estudios de diversos casos ambientales
muestran la calidad de las muestras que es posible obtener utilizando la nueva
tecnologiacutea de flujo guiado
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico
En el antildeo 2004 Chevron perforoacute un pozo de exploracioacuten en el play incipiente de edad
Terciario Inferior situado en aguas profundas del Golfo de Meacutexico Estos pozos
habitualmente son difiacuteciles de perforar y terminar con tirantes de agua (profundidades
del lecho marino) que alcanzan 3000 m [10000 pies] y profundidad total que excede
7600 m [25000 pies] Hasta el momento maacutes de 20 pozos de exploracioacuten y
evaluacioacuten han sido perforados en este play maacutes de la mitad fueron pozos
descubridores con columnas de aceite de gran espesor en muchos casos No obstante
en esas condiciones la prueba de pozo suele ser extremadamente cara y su costo
habitual asciende a US$ 70 millones o una suma superior Por este motivo raramente se
El play de edad Terciario Inferior situado en el aacuterea de aguas profundas del Golfo de Meacutexico donde Chevron descubrioacute el Campo Jack en el antildeo 2004 Los otros pozos del play de edad Terciario Inferior se muestran como puntos
Figura 10
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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realizan pruebas DST en esta regioacuten Perforando en este play del Bloque Walker Ridge
759 en septiembre de 2004 Chevron y sus socios anunciaron el descubrimiento de
areniscas petroliacuteferas de maacutes de 110 m [350 pies] de espesor neto en el Pozo Jack 1 el
primer pozo del aacuterea prospectiva Jack El aacuterea marina subsalina se encuentra a
aproximadamente 4 3 0 km [270 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens y a 280 km [175
millas] de la costa Para evaluar el aacuterea prospectiva con maacutes detenimiento Chevron
perforoacute un segundo pozo denominado Jack 2 en el Bloque Walker Ridge 758 una
profundidad total de 8588 m [28175 pies] Apartaacutendose de los procedimientos
habituales Chevron planificoacute la prueba de pozo que convertiriacutea a Jack 2 en el uacutenico
pozo del Terciario Inferior probado en el Golfo de Meacutexico La obtencioacuten de una
muestra pura de fluido de formacioacuten previo a la prueba de produccioacuten ayudoacute
significativamente a la reduccioacuten de incertidumbres asociadas con el fluido de disentildeo de
prueba mejorando en consecuencia el valor de este costoso servicio
Una configuracioacuten singular de la sarta de herramientas de muestreo MDT posibilitoacute la
recoleccioacuten de muestras de fluido obtenidas en forma tradicional en dos estaciones con
una probeta de diaacutemetro extra-largo (XLD) y orientoacute las muestras en dos estaciones con
el moacutedulo Quicksilver Probe El anaacutelisis del fluido de la liacutenea de flujo en tiempo real
realizado en una estacioacuten con la probeta XLD muestra que la relacioacuten RGA se
incrementa pero no se nivela aun despueacutes de 8 horas de bombeo No obstante se
recolectaron muestras a los 30000 segundos Los anaacutelisis de laboratorio demostraron
posteriormente que estas muestras poseiacutean maacutes de 10 de contaminacioacuten con OBM
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
16
Figura 11
Graacutefica de limpieza del fluido de la liacutenea de flujo obtenida con una probeta de diaacutemetro extra grande en el Pozo Jack 2 de Chevron El volumen de fluido bombeado durante el muestreo se muestra en el carril superior El anaacutelisis en tiempo real de la densidad oacuteptica medida con el Analizador de Fluidos Vivos LFA conduce a la cuantificacioacuten de la faccioacuten de volumen de los componentes C6+ que son baacutesicamente hidrocarburos liacutequidos (segundo carril) y de la relacioacuten gas-aceite (RGA) (tercer carril) a medida que el fluido de la liacutenea de flujo se vuelve maacutes limpio La relacioacuten RGA (azul) continuacutea creciendo lo que indica un muestreo maacutes limpio pero no se nivela ni siquiera despueacutes de 8 horas de bombeo El anaacutelisis de laboratorio de las muestras recolectadas a los 30000 segundos indicoacute que el nivel de contaminacioacuten era superior al 10 Un carril indicador de la calidad de los datos (carril inferior) es verde cuando la calidad de los datos es alta y marroacuten cuando la calidad de los datos es pobre
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Las muestras obtenidas con el moacutedulo Quicksilver Probe exhibieron una contaminacioacuten
inferior al 1 despueacutes de 4 horas de bombeo Las graacuteficas de volumen de bombeo y
RGA obtenidas de las liacuteneas de flujo de descarte y de muestreo muestran las etapas de
limpieza del fluido Entre 0 y 7340 segundos la bomba inferior inicioacute el
desplazamiento del fluido hacia el pozo llevando los fluidos mezclados a traveacutes de la
liacutenea de flujo de descarte El bombeo de los primeros fluidos a traveacutes de la bomba de la
liacutenea de descarte ayuda a optimizar la obtencioacuten de las muestras Los fluidos que fluyen
en las primeras etapas son maacutes propensos a contener soacutelidos de lodo que obturen la
bomba Si se produce tal obturacioacuten los ingenieros de campo prefieren que se obture la
bomba de descarte en vez de la bomba de muestreo Si bien el flujo no se guiacutea si se
Graacuteficas de volumen de bombeo fraccioacuten de volumen y RGA para los fluidos de la liacutenea de muestreo (izquierda) y la liacutenea de descarte (derecha) obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe Como se observa en el carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) soacutelo la bomba de la liacutenea de descarte (rojo) opera entre 0 y 7340 segundos Luego se activa la bomba de la liacutenea de muestreo (marroacuten) que bombea hasta 11500 segundos en cuyo momento ambas bombas funcionan en forma sincronizada pero a diferentes velocidades La limpieza puede verse por el incremento de la RGA (azul) en la liacutenea de flujo de descarte entre 0 y 7340 segundos mientras la liacutenea de muestreo se encuentra inactiva Luego la bomba de descarte se detiene y la bomba de la liacutenea de muestreo se pone en funcionamiento La RGA observada con el moacutedulo LFA de la liacutenea de muestreo se incrementa gradualmente al principio y luego el flujo se divide a los 11500 segundos la RGA de la liacutenea de muestreo se incrementa en forma sustancial y alcanza una meseta lo que indica que el fluido estaacute limpio La muestra obtenida a 14000 segundos indicoacute un nivel de contaminacioacuten demasiado pequentildeo para ser medido
Figuras 12 y 13
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
18
opera con una sola bomba pueden extraerse muestras si la bomba de muestreo estaacute
funcionando No se pueden obtener muestras si soacutelo opera la bomba de descarte
En este ejemplo la bomba de descarte se detuvo a los 7340 segundos y la bomba de la
liacutenea de muestreo comenzoacute a funcionar La RGA observada con el Analizador de
Fluidos LFA de la liacutenea de muestreo comenzoacute a incrementarse La RGA detectada con
la herramienta LFA de la liacutenea de descarte se ignora ya que no circula fluido a traveacutes de
la misma Aproximadamente a los 11500 segundos el flujo se divide La RGA en la
liacutenea de muestreo se incrementa raacutepidamente lo que indica un proceso de limpieza
raacutepido conforme el filtrado contaminado se guiacutea lejos de la probeta de muestreo
Ademaacutes la curva RGA se aplana de inmediato lo que indica que el fluido estaacute limpio
La RGA en la liacutenea de descarte sigue aumentando su fluido auacuten se estaacute limpiando La
muestra obtenida a los 14000 segundos fue analizada posteriormente en el laboratorio
detectaacutendose un nivel de contaminacioacuten demasiado bajo para ser medido
El empleo del dispositivo Quicksilver Probe permitioacute comparar las muestras de fluido
de alta calidad con las del pozo descubridor y proporcionoacute una estimacioacuten mejorada de
la viscosidad en comparacioacuten con las muestras obtenidas con herramientas
convencionales Las muestras de menos contaminacioacuten mejoraron el disentildeo de la prueba
DST mediante la cuantificacioacuten de la RGA para lo requerimientos del separador y las
instalaciones de superficie prediciendo el comportamiento PVT y mejorando la
caracterizacioacuten del yacimiento
La prueba de produccioacuten del Pozo Jack 2 finalizada en septiembre de 2006 fue la
prueba de pozo exitosa maacutes profunda realizada en el Golfo de Meacutexico Durante la
prueba el pozo mantuvo una tasa de flujo de maacutes de 950 m3d [6000 bd] de aceite
crudo proveniente de aproximadamente el 40 de su espesor neto Chevron y sus
socios Statoil ASA y Devon Energy Corporation decidieron perforar un pozo adicional
de evaluacioacuten en el antildeo 2007
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura
Las condiciones de alta presioacuten y temperatura (HPHT) presentan un ambiente desafiante
para los aspectos en las operaciones de perforacioacuten adquisicioacuten de registros
terminacioacuten y produccioacuten de pozos Los pozos HPHT son a menudo profundos y
requieren el empleo de los equipos de perforacioacuten de mayor capacidad lo que puede
resultar costoso La adquisicioacuten de registros con cable generalmente demanda varias
carreras para obtener la informacioacuten necesaria y a menudo se presentan problemas de
atascamiento de las herramientas por lo que las operaciones de pescamdashcostosas y
prolongadasmdash conllevan riesgos potenciales La adquisicioacuten de registros con tuberiacutea no
suele ser la mejor opcioacuten porque expone las herramientas a temperaturas elevadas
durante maacutes tiempo
La tradicional adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar probablemente no ofrezca
suficiente esfuerzo de traccioacuten para desplegar sartas de herramientas largas en pozos
profundos y quizaacutes carezca del esfuerzo de traccioacuten extra necesario para extraer una
herramienta si se produce un atascamiento Un meacutetodo de despliegue recieacuten
desarrollado utiliza un cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate de alta
traccioacuten puede resultar efectivo en estos casos Este meacutetodo permite el des pliegue
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
19
raacutepido de la sarta de adquisicioacuten de registros y una sobre traccioacuten mayor que reduce el
riesgo de atascamiento de las herramientas
En el sector britaacutenico del Mar del Norte los pozos HPHT son perforados usualmente
con OBM El muestreo de fluidos con cable convencional en los pozos perforados con
OBM requiere tiempos de bombeo largos Estos tiempos extendidos aumentan la
posibilidad de falla en las herramientas relacionadas con la temperatura elevada y
Figura 14
Sistema de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten para registrar pozos profundos con posibilidades de atascamiento de la herramienta en sartas pesadas El sistema comprende una unidad con cable estaacutendar de Schlumberger un malacate de doble tambor con cable de alta resistencia y un cable metaacutelico de alta resistencia a la traccioacuten El malacate incrementa el esfuerzo de traccioacuten que puede ejercerse sobre el cable de manera que hasta las sartas pesadas pueden recuperarse reduciendo el riesgo de atascamiento Con el cable de alta resistencia normalmente se utiliza un punto deacutebil fusible localizado en el cabezal de la sarta para permitir un esfuerzo de traccioacuten maacuteximo sobre la sarta si se requiere El punto deacutebil soacutelo puede romperse desde superficie Los pozos extremadamente profundos como los que superan 8500 m [28000 pies] requieren una unidad de cable modificada
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
20
pueden ocasionar fallas Se necesita un tiempo de limpieza corto y muestras de mejor
calidad para una operacioacuten de muestreo de fluidos exitosa en condiciones de HPHT
Algunos ejemplos de pozos HPHT de Mar del Norte muestran coacutemo la accioacuten de guiado
del flujo de la herramienta Quicksilver Probe reduce el tiempo de limpieza
minimizando la exposicioacuten de la herramienta a temperaturas elevadas mejorando la
calidad de las muestras y reduciendo el riesgo de atascamiento de la herramienta
En un ejemplo HPHT del sector central de Mar del Norte ConocoPhillips (UK) Ltd
aplicoacute tecnologiacuteas nuevas y comprobadas para superar las dificultades presentes en este
ambiente hostil La experiencia indicoacute que ademaacutes de las altas temperaturas y presiones
los pozos del aacuterea mostraban tendencia al atascamiento los efectos de la profundidad
las propiedades del enjarre condiciones de sobrebalance hidrostaacutetico y tortuosidad de
los pozos se combinaban para obstaculizar la evaluacioacuten de yacimientos con
herramientas operadas con cable La obtencioacuten de cualquier dato bajo estas condiciones
requirioacute que se asegurara al equipo de perforacioacuten con los pasos necesarios para reducir
el riesgo de atascamiento de las herramientas de adquisicioacuten de registros Se realizaron
estudios para confirmar que ninguacuten hidrocarburo bombeado en el pozo durante el
anaacutelisis de fluidos desestabilizara la columna de lodo Las operaciones de adquisicioacuten
de registros con tuberiacutea fueron descartadas por razones de seguridad
ConocoPhillips (UK) Ltd registroacute con eacutexito otros pozos HPHT desafiantes de la regioacuten
con un equipo de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten En estos
casos la herramienta de adquisicioacuten de registros con cable se bajaron y extrajeron de los
pozos utilizando cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate colocado entre el
piso de maniobra y la unidad de cable incrementa el esfuerzo de traccioacuten del cable de
4400 a 7030 kg [9700 a 15500 lbm] lo que asegura la recuperacioacuten de la sarta de
herramientas pesadas y largas
En este pozo exploratorio ConocoPhillips (UK) Ltd proyectoacute registrar el pozo y obtener
las presiones con el fin de determinar los pesos del lodo para perforar a mayor
profundidad y caracterizar el fluido de formacioacuten No se requirioacute ninguacuten proceso de
muestreo en el yacimiento primario porque los fluidos presentes en los bloques de falla
productora ya se conociacutean Se esperoacute que la temperatura de fondo de pozo alcanzara
185degC [365degF] y que las presiones de formacioacuten excedieran 14000 lpc [97 MPa] Las
herramientas de adquisicioacuten de registros en pozos HPHT de diaacutemetro reducido
SlimXtreme incluyendo la nueva herramienta analoacutegica de siacutesmica de pozo se
correriacutean con cable de alta resistencia con malacate extra
El pozo encontroacute un yacimiento secundario imprevisto por encima del objetivo
primario provocando cierta incertidumbre en la comprensioacuten de las propiedades de los
fluidos El programa de adquisicioacuten de registros fue modificado de inmediato para
incluir el muestreo del fluido en estas zonas recieacuten descubiertas Se preparoacute un moacutedulo
de la herramienta Quicksilver Probe a fin de ser corrido en el pozo y en la plataforma se
instaloacute un sistema PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo para
realizar el anaacutelisis de las muestras recolectadas en las cuatro zonas nuevas
En la primera arenisca muestreada con el dispositivo Quicksilver Probe se operoacute en
forma uniforme y el flujo a traveacutes de la herramienta se inicioacute en modo mezclado El
flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y la de proteccioacuten despueacutes de 2600
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
21
Figura 15
Monitoreo de la limpieza de muestra utilizando el dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe A 2600 segundos el flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y de proteccioacuten bombeando esta uacuteltima a mayor velocidad (marroacuten carril superior) La RGA se incrementoacute raacutepidamente pasando de 850 pies3bbl a aproximadamente 1500 pies3bbl alcanzando finalmente 1550 pies3bbl (tercer carril) El anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo PVT Express contiene un nivel de contaminacioacuten con OBM praacutecticamente nulo y entre 600-900 ppm de H2S Los resultados de los anaacutelisis de laboratorio realizados en tierra firme indicaron un 1 de contaminacioacuten con filtrado OBM El indicador de la calidad de datos (carril inferior) es verde lo que muestra datos de alta calidad
segundos de muestreo lo que dio lugar a un incremento abrupto de la RGA que pasoacute de
150 m3m3 [850 pies3bbl] a cerca de 270 m3m3 [1500 pies3bbl] La RGA se niveloacute
en 279 m3m3 [1550 pies3bbl] y se mantiene elevada durante la recoleccioacuten de las
muestras El anaacutelisis inicial de fluidos en el pozo indicoacute un aceite de alta pureza Los
resultados finales del anaacutelisis de laboratorio realizado indicaron un nivel de
contaminacioacuten del 1
Los especialistas en el sistema PVT Express identificaron entre 600 y 900 ppm de
aacutecido sulfhiacutedrico [H2S] en la capa de gas maacutes somera lo que es incompatible con el
disentildeo de terminacioacuten del pozo La presencia de estos niveles de H2S en la primera
arenisca condujo al equipo de subsuelo de ConocoPhillips (UK) Ltd a mejorar la
inspeccioacuten minuciosa de otras capas inexploradas Se programaron carreras adicionales
de adquisicioacuten de registros para las areniscas restantes en la seccioacuten de 8 1 frasl2 pulgadas
que incluyeron muchas maacutes estaciones de muestreo asumiendo que el moacutedulo podiacutea
tolerar las temperaturas elevadas
En otra estacioacuten la operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe se inicioacute y prosiguioacute
con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta Esto significa que la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo estaban conectadas
hidraacuteulicamente dentro de la herramienta en forma similar al muestreo tradicional con
una sola probeta El bombeo continuoacute durante maacutes de 14000 segundosmdashpor 4 horasmdash
momento en que se recolectaron las muestras porque el fluido no se tornaba maacutes limpio
El anaacutelisis en la localizacioacuten del pozo determinoacute que el nivel de contaminacioacuten era del
22 lo que fue confirmado tres semanas despueacutes con el resultado de laboratorio que
indicoacute un nivel del 23
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
22
Figura18
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo HPHT de BG en el Mar del Norte Antes de los 3050 segundos el fluido fluyoacute a traveacutes de la bomba de la liacutenea de muestreo (azul carril superior) A los 3050 segundos la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) y la bomba de la liacutenea de muestreo operaron en forma sincroacutenica pero con la bomba de la liacutenea de descarte funcionando a mayor velocidad Esto produjo la divisioacuten del flujo dando origen a un incremento abrupto de la RGA (azul) a los 3050 segundos (segundo carril) Se observoacute que la muestra obtenida a los 8700 segundos no conteniacutea contaminacioacuten
Antes de abandonar esta estacioacuten de muestreo el ingeniero de campo logroacute cerrar la
vaacutelvula de derivacioacuten y establecer un flujo guiado El flujo se dividioacute entre la liacutenea de
flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo la RGA se incrementoacute sustancialmente
y la contaminacioacuten se redujo El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo indicoacute
que los niveles de contaminacioacuten cayeron de 22 a 15 Las muestras de fluido
recolectadas aquiacute mostraron un 1 de contaminacioacuten en el anaacutelisis de laboratorio
posterior Aquiacute y en las capas restantes se detectaron niveles normales de H2S En
total se obtuvieron 27 muestras de fluido con resultados de buena calidad en todas las
capas
El pozo se terminoacute disparaacutendose soacutelo en las capas que presentoacute que poseiacutean niveles de
H2S bajos compatibles con la metalurgia de las tuberiacuteas La obtencioacuten de una serie de
muestras de fondo de pozo sin contaminar como parte de un programa de adquisicioacuten
de registros de raacutepida evolucioacuten era vital para el eacutexito del desarrollo de este yacimiento
secundario Si no se hubieran muestras de alta calidad y la terminacioacuten del pozo se
habriacutea llevado a cabo sin estos datos las altas concentraciones de H2S dantildeariacutean la
tuberiacutea de produccioacuten asiacute como en las instalaciones de produccioacuten La mitigacioacuten de
este episodio requirioacute el cierre de la produccioacuten y la ejecucioacuten de una operacioacuten de
recuperacioacuten de pozo costosa para identificar y aislar la zona con contenido potencial de
H2S
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
23
Figuras 16 y 17
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo del Mar del Norte de ConocoPhillips (UK) Ltd con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta (izquierda) Con las liacuteneas de flujo de descarte y muestreo conectadas hidraacuteulicamente dentro de la herramienta el efecto es el mismo que el del muestreo convencional con una sola probeta El carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) indica soacutelo la bomba de muestreo en funcionamiento (azul) La limpieza es gradual como lo demuestra el incremento lento de la RGA con el tiempo (tercer carril) Despueacutes de maacutes de 14000 segundos el fluido no seguiacutea limpiaacutendose de manera que se procedioacute a recolectar las muestras De acuerdo con el anaacutelisis PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo el nivel de contaminacioacuten fue del 22 Despueacutes que el ingeniero de campo cerroacute la vaacutelvula de derivacioacuten (derecha) el flujo de fluido se dividioacute entre la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo al cabo de aproximadamente 15500 segundos El bombeo se realiza tanto por la bomba de la liacutenea de muestreo (azul) como por la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) (carril superior) pero la bomba de la liacutenea de descarte opera a mayor velocidad La RGA (tercer carril) se incrementoacute hasta alcanzar 1500 pies3bbl lo que indicoacute una reduccioacuten de la contaminacioacuten El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo cuantificoacute una caiacuteda del nivel de contaminacioacuten del 22 al 15
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST
Perforando en otra aacuterea HPHT del sector central de Mar del Norte BG realizoacute un
descubrimiento de muacuteltiples zonas con hidrocarburos Este pozo de exploracioacuten fue
disentildeado para que no se ejecutaran pruebas DST lo que implicoacute un ahorro de costos en
dos niveles En primer lugar una prueba DST en esta regioacuten costoacute entre US$ 10 y 20
millones En segundo lugar la instalacioacuten de una terminacioacuten de menor costo generaba
ahorros adicionales Una prueba DST requeririacutea una tuberiacutea de revestimiento de 9 78
pulgadas maacutes pesada para tolerar las presiones de la prueba y un aacuterbol de prueba de
pozo diferente para soportar el equipo mencionado totalizando US$ 4 millones
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24
adicionales Ademaacutes la falta de produccioacuten de fluidos en superficie evitariacutea riesgos
ambientales
Como no se programoacute ninguna prueba DST era crucial obtener muestras de alta pureza
con cable Para permitir el anaacutelisis de los fluidos de formacioacuten en tiempo real la
herramienta Quicksilver Probe fue configurada con el moacutedulo LFA y el moacutedulo
Analizador de la Composicioacuten de los Fluidos CFA en la liacutenea de flujo de muestreo Un
sistema PVT Express instalado en el quipo de perforacioacuten analizoacute la contaminacioacuten en
la localizacioacuten del pozo Los especialistas pudieron participar en el proceso de
adquisicioacuten de registros y el anaacutelisis de las muestras en tiempo real a traveacutes del sistema
InterACT de monitoreo y enviacuteo de datos Mediante la confirmacioacuten de la pureza de la
muestra del pozo los ingenieros conocieron si la calidad de la muestra era adecuada o si
se requirieron una nueva muestra Los especialistas en fluidos de BG esperaban
muestras con un nivel de contaminacioacuten con OBM inferior al 5 Ademaacutes de las
muestras de hidrocarburos la herramienta obtuvo muestras de agua si toleraba las
temperaturas elevadas del yacimiento que se encontraban a mayor profundidad Se
anticipoacute que las presiones alcanzariacutean como miacutenimo un valor de 13000 lpc [90 MPa]
y se previoacute que la temperatura excederiacutea el liacutemite de operabilidad de los moacutedulos LFA y
CFA establecido en 177degC [350degF]
El primer intervalo muestreado con hidrocarburos el maacutes somero la temperatura
alcanza 171degC [340degF] La operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe procedioacute
normalmente comenzoacute con la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
conectadas a traveacutes de la vaacutelvula de derivacioacuten interna Se utilizoacute la bomba superior
para bombear el fluido a traveacutes de la liacutenea de muestreo El flujo se dividioacute entre la liacutenea
de descarte y la de muestreo despueacutes de 3050 segundos de bombeo momento en el que
un salto en la curva RGA se observoacute en la graacutefica LFA con reduccioacuten significativa del
nivel de contaminacioacuten del fluido en la liacutenea de muestreo Al cabo de menos de dos
minutos en que la contaminacioacuten alcanzoacute un nivel estimado del 10 se abrioacute la botella
de un galoacuten de capacidad para recolectar una muestra de seguridad una praacutectica
estaacutendar en pozos difiacuteciles Resultoacute prudente porque inmediatamente despueacutes la bomba
de la liacutenea de flujo de muestreo se atascoacute pero se puso en marcha nuevamente
La contaminacioacuten continuoacute reducieacutendose y cuando se niveloacute la RGA se abrioacute llenoacute y
reenvioacute a la superficie una botella para muestras monofaacutesicas El anaacutelisis PVT Express
realizado cuantificoacute un nivel de contaminacioacuten extremadamente bajo lo que indicoacute que
la muestra era pura y la herramienta se desplegoacute en el nivel maacutes profundo con
temperatura mayor Las pruebas de laboratorio independientes realizadas a las pocas
semanas en laboratorio detectaron nivel de contaminacioacuten nulo en esta muestra
En la siguiente zona con hidrocarburos se obtuvo con eacutexito tres muestras con un nivel
de contaminacioacuten bajo pero despueacutes las vaacutelvulas de retencioacuten de lodo en la liacutenea de
flujo de muestreo comenzaron a mostrar signos de taponamiento No obstante quedoacute
por muestrear la zona maacutes profunda con temperatura maacutes elevada Ahiacute en la estacioacuten de
muestreo de agua el moacutedulo LFA detectoacute tapones de lodo y filtrado OBM lo que
indicoacute que el movimiento inesperado del fluido se produjo a traveacutes del orificio de salida
del fluido Transcurrido cierto tiempo este movimiento del fluido proveniente del pozo
habiacutea removido la obturacioacuten de la vaacutelvula de retencioacuten de lodo y el bombeo
sincronizado hacia las liacuteneas de descarte y muestreo se llevoacute a cabo en forma normalmdasha
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
25
pesar de la temperatura de fondo de pozo de 183 degC [361degF] mdash lo que permitioacute
obtener muestras de agua de formacioacuten
La determinacioacuten del nivel de contaminacioacuten de las muestras de agua con OBM en el
fondo del pozo se basoacute en la interpretacioacuten de los datos de los canales cromaacuteticos del
moacutedulo LFA El lodo del pozo filtrado OBM y agua de formacioacuten poseen respuestas
caracteriacutesticas en los rangos de frecuencias visibles y frecuencias de la banda infrarroja
cercana medidos con la herramienta Las dos muestras de agua recolectadas en este
nivel conteniacutean algo de fluido OBM de descarte pero esto no constituyoacute un problema
porque el OBM es inmiscible en el agua de formacioacuten BG estima un ahorro de hasta
US$ 24 millones si se utiliza el meacutetodo de muestreo guiado Quicksilver Probe en lugar
de una prueba de formacioacuten efectuada a traveacutes de la columna de perforacioacuten para
obtener muestras con un nivel de contaminacioacuten nulo
45 Muestreo de aceite viscoso
El aceite viscoso se difiacutecil de muestrear utilizando la tecnologiacutea de muestreo tradicional
Con su viscosidad maacutes baja el filtrado OBM fluye hacia los dispositivos de muestreo
incrementando la contaminacioacuten de las muestras y dejando a menudo fluidos de
formacioacuten de alta viscosidad en la formacioacuten
Cairn Energy India Pty Ltd experimentoacute esos problemas durante la obtencioacuten de
muestras de aceite en su Campo Bhagyam del noroeste de India El Campo Bhagyam es
Figura 19
Deteccioacuten de la contaminacioacuten con OBM en muestras de agua utilizando el moacutedulo LFA en el pozo HPHT de BG en Mar del Norte El carril superior muestra la presioacuten medida con el medidor de cuarzo y la presioacuten medida con el medidor de deformacioacuten junto con la resistividad sin escalar (rosa) y las carreras de la bomba (azul y verde) El segundo carril muestra la fraccioacuten de volumen de los componentes C6+ indicando la contaminacioacuten con filtrado OBM (verde) el OBM y los soacutelidos (rojo) y el agua (azul) A los 2600 segundos despueacutes que las bombas de descarte y muestreo comienzan a bombear en forma sincronizada la liacutenea de muestreo recibe el agua de formacioacuten (azul) El tercer carril contiene 10 canales oacutepticos LFA El canal 0 (negro) detecta el metano Los canales 6 y 9 (azul maacutes oscuro) detectan el agua El carril correspondiente a la fraccioacuten de volumen detecta el agua (azul) cuan do los canales LFA 6 y 9 alcanzan amplitudes altas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 20
Composicioacuten derivada del anaacutelisis de laboratorio de muestras de aceite viscoso obtenidas para Cairn Energy India en el Campo Bhagyam de la Cuenca Barmer Las muestras todas de la misma localizacioacuten fueron recolectadas utilizando un tomador de muestras monofaacutesicas operado con cable (WL) en pozo entubado (verde) un probador de la formacioacuten convencional operado con cable en agujero descubierto (azul) y la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe en agujero descubierto (rojo) El probador de la formacioacuten convencional operado con cable arrojoacute una muestra contaminada mientras que la muestra de agujero descubierto obtenida con el meacutetodo de muestreo guiado se ajustoacute bien a la obtenida en el pozo entubado
uno de los 19 campos de la Cuenca de Barmer que explota la arenisca Fatehgarh de alta
permeabilidad Las reservas de aceite del yacimiento se estiman en 240 millones de m3
[1500 millones de barriles] La propiedad del aceite variacutea entre los distintos campos de
la cuenca y estos del Campo Bhagyam exhiben una variacioacuten composicional desde la
cresta hasta el contacto aguaaceite Cairn planea optimizar el desarrollo del campo y el
disentildeo de las instalaciones de superficie para lo cual necesita un mejor conocimiento de
las propiedades del aceite
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
27
Los aceites Bhagyam poseen un alto contenido de parafinas lo que les confiere un alto
punto de escurrimiento y alta viscosidad a la temperatura del yacimiento La obtencioacuten
de muestras de calidad PVT representativas ha sido un desafiacuteo Antes de la introduccioacuten
del muestreo guiado en la India la mayoriacutea de las muestras obtenidas por Schlumberger
y otras compantildeiacuteas de servicios con probadores de formacioacuten en agujero descubierto
estaban demasiado contaminadas para suministrar propiedades PVT correctas durante el
anaacutelisis de laboratorio
Para obtener muestras sin contaminacioacuten Cairn recurre a la recoleccioacuten de muestras de
pozos entubados utilizando tomadores de muestras monofaacutesicas con cable Estas se
obtienen de esta manera y pueden tener niveles de contaminacioacuten bajos pero se
recolectan despueacutes haber de terminado el pozo
En una campantildea destinada a mejorar la calidad de las muestras el dispositivo
Quicksilver Probe recolectoacute muestras en dos pozos del Campo Bhagyam De las 18
muestras obtenidas 15 fueron de calidad PVT Seis exhibieron un nivel de
contaminacioacuten nulo Se analizoacute una de las muestras para determinar la composicioacuten
quiacutemica y se comparoacute con una muestra obtenida en la misma localizacioacuten con un
probador de formacioacuten en agujero descubierto convencional y con muestra obtenida en
pozo entubado
El meacutetodo tradicional en agujero descubierto Generoacute una muestra contaminada con
diversos componentes OBM La muestra obtenida en el pozo entubado presentoacute una
composicioacuten similar a la muestra Quicksilver Probe sin contaminar con pequentildeas
variaciones en la concentracioacuten de algunos componentes
Luego de la obtencioacuten exitosa de muestras sin contaminacioacuten y la disponibilidad
detallada de datos PVT de fluidos Cairn cuenta con mejores propiedades de fluidos
para llevar a cabo estudios de desarrollo de campos que incluyan estimaciones de
reservas disentildeo de instalaciones y aseguramiento del flujo Estos estudios son un aporte
significativo en la produccioacuten del Campo Bhagyam e indican el potencial para la
ejecucioacuten de estudios mejorados en el desarrollo de campos en todo el mundo
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros
El dispositivo Quicksilver Probe es una herramienta valiosa para evaluar la eficiencia de
recuperacioacuten de hidrocarburos en campos maduros Algunos ejemplos de campos
maduros complejos situados en Medio Oriente muestran coacutemo el meacutetodo de muestreo
guiado permitioacute obtener muestras puras en formaciones de permeabilidad alta-baja y
ayudoacute a evaluar la eficiencia del barrido de gas
El primer pozo se encuentra ubicado en un yacimiento que produce mediante empuje
por expansioacuten de casquete de gas y empuje de agua Recientemente se perforaron varios
pozos de evaluacioacuten para monitorear la eficiencia del barrido Los pozos se perforaron
con OBM y se registraron con la sonda integrada de adquisicioacuten de datos con cable
Platform Express y con la herramienta de resonancia magneacutetica nuclear para anaacutelisis en
agujero des cubierto Se utilizoacute el moacutedulo Quicksilver Probe de la herramienta MDT
para recolectar las muestras de fluidos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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El objetivo era evaluar la eficiencia de la expansioacuten del casquete de gas en el
yacimiento principal una formacioacuten de arenisca heterogeacutenea con una permeabilidad de
maacutes de 1 Darcy Si bien las bajas saturaciones de aceite derivadas de las mediciones
de Resonancia Magneacutetica Xpert MRX indicaron un nivel de barrido del aceite por
expansioacuten del gas altamente eficiente se corrioacute el probador de la formacioacuten para
confirmar la ausencia de aceite moacutevil en la zona barrida La identificacioacuten de la
presencia de aceite moacutevil remanente indicoacute un barrido incompleto El moacutedulo una
estacioacuten de la columna de aceite Todas las zonas muestran el incremento caracteriacutestico
RGA cuando el flujo a traveacutes de la liacutenea de descarte se aparta de la liacutenea de muestreo
Se captaron varias muestras de gas sin contaminacioacuten con filtrado OBM y sin aceite
moacutevil lo que indicoacute una recuperacioacuten eficiente
En la zona de aceite la RGA medida con el moacutedulo LFA indicoacute una precisioacuten de 1
con respecto a la RGA conocida en el campo El tiempo de bombeo requerido para una
muestra de aceite limpia extraiacuteda de esta zona fue de unos 1600 segundos
aproximadamente un tercio del tiempo requerido normalmente para la misma zona en
otros pozos El anaacutelisis de laboratorio determinoacute que la contaminacioacuten de la muestra de
aceite obtenida con la herramienta Quicksilver Probe era demasiado escasa para ser
medida
Figura 22
Comparacioacuten de los tiempos de bombeo para obtener muestras de aceite limpio en un campo del Medio Oriente con el moacutedulo Quicksilver Probe y probeta tradicional En esta arenisca de alta permeabilidad la herramienta Quicksilver Probe (rojo) requirioacute 1600 segundos de tiempo de bombeo para hacer pasar el fluido con bajo nivel de contaminacioacuten a la liacutenea de muestreo mientras que la probeta tradicional (azul) demandoacute aproximadamente el triple del tiempo de bombeo para obtener una muestra con baja contaminacioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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En un segundo ejemplo del Medio Oriente un pozo de evaluacioacuten penetroacute seis
yacimientos incluyendo uno nuevo Los objetivos eran obtener perfiles de presioacuten
identificar los fluidos en el fondo del pozo y obtener muestras de fluidos limpias
Ademaacutes el operador establecioacute el flujo desde las zonas de baja porosidad que no
habiacutean sido probadas previamente en forma directa para determinar su produccioacuten
potencial El operador seleccionoacute el dispositivo Quicksilver Probe porque la zona
amplia destinada a la probeta estaba mejor provista que las probetas convencionales de
diaacutemetro grande para establecer el flujo y obtener muestras de formaciones de baja
porosidad y permeabilidad
El pozo se perforoacute con OBM y los datos del calibrador mostraron buenas condiciones
de pozo Se seleccionaron los puntos de muestreo del fluido utilizando lecturas de
porosidad sin fluidos del registro de resonancia magneacutetica En la primera carrera de
medicioacuten de la presioacuten y obtencioacuten de muestras la herramienta MDT desplegada con
cable obtuvo perfiles de presioacuten utilizando la probeta de diaacutemetro grande En el
segundo descenso el moacutedulo Quicksilver Probe y las unidades de muestreo fueron
operados con la columna de perforacioacuten muestreaacutendose cinco estaciones
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Muestreo de un nuevo descubrimiento en un campo maduro del Medio Oriente Este pozo de evaluacioacuten penetroacute seis yacimientos incluyendo uno Ademaacutes de obtener muestras de presioacuten la compantildeiacutea realizoacute pruebas en las zonas de baja porosidad pasadas por alto La presioacuten de formacioacuten aparece en el Carril 1 con el aceite identificado en ciacuterculos verdes y el agua en ciacuterculos azules Los ciacuterculos abiertos indican mediciones de presioacuten que no caen en ninguacuten gradiente Las estrellas representan las presiones medidas con la herramienta Quicksilver Probe El Carril 2 contiene la movilidad determinada de la caiacuteda de presioacuten El Carril 3 representa la porosidad y el contenido de fluido intersticial indicando en rojo el aceite y azul el agua La segunda estacioacuten de muestreo a 300 pies fue un descubrimiento La fraccioacuten de volumen LFA y resultados RGA se representan a la derecha del carril de porosidad (extremo superior derecho) La velocidad de bombeo y valores RGA para la tercera estacioacuten se muestra a la derecha del carril de porosidad (centro a la derecha) Tambieacuten se obtuvo una muestra de baja contaminacioacuten en la quinta estacioacuten a 100 pies es la primera vez que fluye aceite desde esta formacioacuten de baja porosidad Se observoacute que la RGP de este intervalo (extremo inferior derecho) era de 250 pies3bbl
Figura 23
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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En la segunda estacioacuten de muestreo el anaacutelisis del fluido de fondo de pozo identificoacute
aceite en un intervalo previamente no explotado La movilidad del fluido era tan baja en
esta zona compacta que no fue posible obtener una medicioacuten de la presioacuten No obstante
el moacutedulo LFA de herramienta Quicksilver Probe monitoreoacute con eacutexito la limpieza del
fluido de formacioacuten y detectoacute una RGA baja para el liacutequido lo que se tradujo en
reservas de aceite adicionales
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo
En la mayoriacutea de los yacimientos la composicioacuten de los fluidos variacutea seguacuten su posicioacuten
dentro del yacimiento Los fluidos presentan degradaciones causadas por la fuerza de
Figura 24
Limpieza del fluido en un pozo de aceite del aacuterea marina de Noruega La operacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe comenzoacute con un flujo mezclado a traveacutes de la liacutenea de flujo de descarte como lo indica el incremento de la tasa de bombeo de la liacutenea de flujo de descarte (verde claro carril superior) y luego a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo (verde oscuro carril superior) Despueacutes de 1300 segundos el flujo se divide y la muestra se logra mediante el incremento de velocidad de bombeo en la probeta de proteccioacuten La RGA (carril inferior) responde al estabilizarse despueacutes de 2300 segundos lo que indica que a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo fluye fluido con bajo nivel de contaminacioacuten La RGA de la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo y la RGA de la liacutenea de flujo de descarte en azul A los 2800 segundos se obtiene una muestra en la que no se observan niveles detectables de WBM Los picos de la curva RGA indican presencia de finos producidos por la arenisca de
formacioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
32
gravedad o la biodegradacioacuten o pueden segregarse por procesos de compactacioacuten
estructural o estratigraacutefica Una forma de caracterizar estas
variaciones es recolectar muestras para el anaacutelisis en superficie Otra forma consiste en
analizar los fluidos en el pozo sin necesidad de efectuarse en superficie
El anaacutelisis de fluidos de fondo de pozo (DFA) estaacute surgiendo como teacutecnica para
caracterizar los fluidos El anaacutelisis DFA ayuda a determinar los mejores intervalos para
la recoleccioacuten de muestras El anaacutelisis de la composicioacuten de los fluidos mientras la
herramienta permanece en el pozo permite caracterizar los fluidos en forma maacutes
detallada porque los analistas pueden modificar el programa de barrido de fluidos en
tiempo real para investigar los resultados inesperados
La capacidad del moacutedulo Quicksilver Probe para suministrar fluidos sin contaminacioacuten
asegura la obtencioacuten de resultados DFA oacuteptimos y un tiempo de limpieza maacutes raacutepido
permite efectuar varias estaciones de barrido de fluidos DFA en forma eficaz sin
tiempos de estacioacuten grandes asociados con operaciones de muestreo convencionales
Una combinacioacuten del anaacutelisis DFA con la recoleccioacuten de muestras ayudoacute a un operador
noruego a conocer los fluidos presentes en un pozo perforado en la Plataforma
Continental Noruega El pozo se perforoacute para su evaluacioacuten final antes de desarrollar el
final de un campo petrolero Debido a restricciones ambientales no se planificoacute una
prueba de produccioacuten por tal fue criacutetico obtener muestras no contaminadas y
caracterizar las variaciones de los fluidos del yacimiento en forma exhaustiva El
anaacutelisis de fluidos se usoacute para la seleccioacuten de materiales en las tuberiacuteas submarinas y su
instalacioacuten en superficie disentildeo de proceso y la planeacioacuten de la produccioacuten Debido a
su alta prioridad para captar muestras de hidrocarburos sin contaminacioacuten miscible el
pozo se perforoacute con lodo base agua (WBM)
Se corrioacute la herramienta Quicksilver Probe en las secciones de 121frasl4 pulgadas y 81frasl2
pulgadas para recolectar muestras de gas condensado aceite y agua de formacioacuten y se
llenaron 19 caacutemaras de muestreo de varios niveles Un ejemplo desafiante fuemdashel
muestreo de aceite en una zona compacta con movilidad de 17 mDcPmdashilustra coacutemo la
tecnologiacutea de muestreo conduce al obtener una muestra no contaminada
La limpieza del fluido comenzoacute con flujo mezclado primero a traveacutes de la liacutenea de flujo
de descarte y posteriormente con la liacutenea de flujo de muestreo Despueacutes de 1300
segundos el flujo se divide y se obtiene mediante el incremento con la tasa de flujo en
la probeta de proteccioacuten La RGA en tiempo real detectada con moacutedulo CFA se
estabilizoacute despueacutes de 2300 segundos lo que indicoacute que el fluido fuera limpio No
obstante el bombeo continuoacute y se obtuvo una muestra a los 2800 segundos Los picos
de la curva RGA indican la presencia de finos producidos por la formacioacuten
confirmados cuando se analiza la muestra en superficie El anaacutelisis en el pozo indicoacute
algo de arena en las muestras pero ninguacuten nivel detectable de descarte de WBM
En el mismo pozo el meacutetodo de obtencioacuten de muestras guiadas creoacute las condiciones
oacuteptimas para el anaacutelisis DFA Los analizadores espectroscoacutepicos indican cuaacutendo el
fluido de la liacutenea es suficientemente puro para ser muestreado se caracterizoacute la
composicioacuten de los fluidos en tres grupos de componentes Metano (C1) etano a
pentano (C2 a C5) hexano y los componentes maacutes pesados (C6+) Esto posibilita el
anaacutelisis en el pozo sin necesidad de recolectar muestras y enviarse a superficie
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
33
Las estaciones de barrido de fluidos DFA se obtienen a traveacutes del contacto gasaceite
con una separacioacuten de soacutelo 05 m [16 pie] La estacioacuten inferior a XX460 m indica
aceite negro con densidad aparente de 0868 gcm3 y RGA de 133 m3m3 [740 pies3
bbl] a XX455 m la composicioacuten del fluido presenta gas seco de densidad aparente
0126 gcm3 y un contenido de C1 superior al 1 (porcentaje en peso)
Las mediciones DFA definen el contacto gas-aceite con una precisioacuten de 05 m lo que
implicoacute mayor exactitud que la que se pudo lograr con los gradientes de presioacuten de los
ensayos (pre-tests) efectuados con el probador de formacioacuten La capacidad de
orientacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe aseguroacute que los fluidos analizados eran
representativos de los fluidos del yacimiento otorgando confiabilidad a los resultados
DFA Mediciones similares obtenidas en 15 estaciones DFA adicionales ayudaron a
cuantificar la composicioacuten de los fluidos de yacimiento y delinear los contactos de
fluidos
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM
En otro ejemplo del aacuterea marina de Noruega el muestreo guiado ayudoacute a obtener
muestras de agua de formacioacuten en un pozo de exploracioacuten perforado con WBM En este
pozo la caracterizacioacuten del agua era un factor clave para la descripcioacuten del yacimiento
y su evaluacioacuten econoacutemica El operador capturoacute muestras especiales para estudiar la
composicioacuten del agua en diferentes etapas de la vida productiva del pozo recolectoacute
muestras de agua con la herramienta Quicksilver Probe usoacute una probeta con empacador
dual en la tuberiacutea de revestimiento y realiza finalmente una prueba de formacioacuten a
Figuras 25 y 26
Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo para identificar el contacto gas-aceite entre dos estaciones de barrido de fluidos separadas a una distancia de 05 m Las mediciones con el moacutedulo CFA detectaron que el fluido puro muestreado a XX460 m (izquierda) era aceite negro El carril correspondiente a la composicioacuten (extremo superior) indica un 91
(porcentaje en peso) de C6+ (verde) y un 89 (porcentaje en peso) de C1 (amarillo) con RGA de 133 m3m3 En la estacioacuten situada 05 m maacutes arriba (derecha) el anaacutelisis
composicional indica un contenido de C1 (amarillo) del 91 (porcentaje en peso) y un
contenido de C6+ (verde) de menos del 5 (porcentaje en peso) lo que indica presencia de gas seco con RGA de 56602 m3m3
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
34
traveacutes de la columna de perforacioacuten Para facilitar la cuantificacioacuten de la contaminacioacuten
con filtrado WBM se agregoacute Tritio (Isoacutetopo natural del Hidroacutegeno) al WBM como
trazador Las aguas de formacioacuten no contienen Tritio en cantidades medibles de manera
que los niveles de Tritio detectados en pruebas de laboratorio pudieran convertirse en
niveles de contaminacioacuten
La primera muestra se tomoacute con la herramienta Quicksilver Probe El flujo se dividioacute
despueacutes en 18700 segundos y la muestra se recolectoacute al cabo de 24960 segundos de
bombeo El anaacutelisis de laboratorio del contenido de tritio indicoacute que la muestra poseiacutea
un nivel de contaminacioacuten del 0
El pozo se entuboacute despueacutes con tuberiacutea de revestimiento corta (liner) de 7 pulgadas y se
disparoacute en la zona de intereacutes Se corrioacute un probador de la formacioacuten operado con cable
junto con los empacadores duales inflables dentro de la tuberiacutea de revestimiento corta
para aislar el intervalo de flujo El incremento del aacuterea de flujo proporcionado por los
empacadores minimizariacutea la caiacuteda de presioacuten requerida para extraer las muestras y asiacute
se redujo el riesgo de atascamiento de la herramienta
Luego de un tiempo de limpieza demdash24 horasmdashdurante el cual se bombearon 1700
litros [450 galones] de fluido desde la formacioacuten hacia el pozo el probador de la
formacioacuten recolectoacute dos muestras El anaacutelisis de laboratorio indicoacute que las muestras
conteniacutean concentraciones elevadas de tritio potasio calcio y bromuro que son
indicativos de contaminacioacuten con salmuera de terminacioacuten y filtrado de lodo
La compantildeiacutea operadora realizoacute una prueba DST en una zona de gas situada encima de
una zona de agua El agua que fluiacutea con el gas se recolectoacute para su anaacutelisis observando
que se encontraba contaminada con salmuera de terminacioacuten y que ademaacutes conteniacutea
46 de inhibidor de hidratos
Las muestras obtenidas con la herramienta Quicksilver Probe demostraron ser las de
agua maacutes pura que se recolectaran en el campo sobrepasando la calidad obtenible con
el muestreo de probeta convencional en el pozo entubado o con pruebas DST El
anaacutelisis reveloacute caracteriacutesticas composicionales inesperadas que al principio resultoacute
difiacutecil de creer sin embargo el anaacutelisis posterior de los nuacutecleos y registros corroboroacute
los nuevos resultados de la composicioacuten del agua En otro ejemplo de muestreo de agua
del aacuterea marina de Noruega la aplicacioacuten tanto del meacutetodo de muestreo guiado como
del meacutetodo convencional en la misma formacioacuten ayudoacute a comparar el desempentildeo de la
operacioacuten de limpieza Este pozo de exploracioacuten fue perforado con fluido de
perforacioacuten de cloruro de potasio
[KCl] base agua lo que dificultoacute el programa de muestreo de agua Dado que el agua
de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la calificacioacuten de la
contaminacioacuten en tiempo real no se basoacute en las mediciones espectroscoacutepicas sino en las
diferencias de resistividad Para la determinacioacuten cuantitativa de los niveles de
contaminacioacuten se dividioacute la concentracioacuten de potasio en la muestramdashcorregida
mediante la sustraccioacuten del nivel asumido en el agua de formacioacutenmdashpor la
concentracioacuten conocida en el filtrado de WBM a cada profundidad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
35
En la primera secuencia de muestreo las muestras recolectadas en tres momentos
diferentes durante la operacioacuten de flujo guiado a 1050 segundos 7050 segundos y
7800 segundos mostraron niveles de contaminacioacuten del 835 002 y 0
respectivamente La desconexioacuten temporalmente de la bomba de descarte muestra el
efecto correspondiente sobre la contaminacioacuten Una muestra adicional recolectada a
1550 segundos despueacutes de detener la bomba de descarte arrojoacute una contaminacioacuten del
334
En la siguiente carrera el ingeniero de campo desplazoacute la sarta de herramientas 35 m
[115 pies] hacia arriba en la misma formacioacuten y utilizoacute una herramienta convencional
de una sola probeta con empacador de diaacutemetro grande para muestrear el fluido de
formacioacuten en forma convencional En esta estacioacuten el muestreo fue disentildeado para
permitir la comparacioacuten directa entre el desempentildeo de la probeta de guiado y la probeta
convencional En esta estacioacuten se llenaron tres botellas para muestras despueacutes de los
mismos tiempos de limpieza que los de las tres muestras de la secuencia de muestreo
Figura 27
Muestras guiadas del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega Dado que el agua de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la contaminacioacuten se determinoacute a traveacutes de los cambios producidos en la resistividad (azul) que se niveloacute con el tiempo Esta porcioacuten del registro de muestreo resalta el incremento que se produce en la resistividad del fluido cuando la bomba de la liacutenea de descarte (negro) se desconecta temporalmente operando soacutelo la bomba de la liacutenea de muestreo (verde) La presioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
36
guiado Las muestras obtenidas en forma convencional indicaron niveles de
contaminacioacuten del 262 86 y 82 Las muestras guiadas no soacutelo resultaron maacutes
limpias sino que ademaacutes la muestra guiada obtenida a los 1050 segundos (175
minutos) de indicoacute ser maacutes limpia que la muestra convencional despueacutes de 7050
segundos (2 horas)
49 Con una vista al futuro
La capacidad de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe permite obtener
muestras de fluido de mayor pureza y en mucho menos tiempo que las herramientas de
muestreo tradicionales Los beneficios incluyen datos de fluidos de mejor calidad el
acceso a la informacioacuten de fluidos precisa en las etapas maacutes tempranas del proceso de
caracterizacioacuten de yacimientos reduccioacuten del riesgo de atascamiento de la herramienta
mejoramiento de las capacidades para el anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo y
ahorro asociado en la obtencioacuten de una caracterizacioacuten de fluidos en forma correcta
Para algunos operadores de EampP especialmente aquellos que estaacuten involucrados en
actividades en aguas profundas la tecnologiacutea representa el mejor sustituto existente para
las pruebas DST prohibitivamente costosas o ambientalmente impracticables La
herramienta puede correrse sin la extensiva planeacioacuten inicial requerida para las pruebas
DST Otros operadores han utilizado los resultados Quicksilver Probe de alta calidad
para optimizar los planes de pruebas DST En cualquiera de los casos el meacutetodo de
muestreo guiado incrementa la eficiencia calidad y seguridad en estos ambientes
exigentes
En muchos casos la tecnologiacutea de muestreo Quicksilver Probe ha generado resultados
sorprendentes Esta tecnologiacutea estaacute incentivando a algunos operadores para que revisen
los planes en curso y vuelvan a obtener muestras en zonas en las que otras tecnologiacuteas
proporcionan resultados negativos Las compantildeiacuteas operadoras que han tenido que
perforar con WBM para obtener muestras de aceite limpias ahora pueden perforar con
seguridad utilizando OBM sabiendo que se puede obtener muestras puras sin
contaminacioacuten miscible en el pozo
Como resultado de la alta pureza de las nuevas muestras recibidas algunos laboratorios
han tenido que crear una nueva clasificacioacuten para niveles de contaminacioacuten bajos para ser medidos o TSTM Ahora que se dispone de muestras tan puras para el anaacutelisis de
laboratorio los investigadores y quizaacutes puedan realizar anaacutelisis adicionales y concebir
nuevas mediciones para comprender mejor el comportamiento de los fluidos
Una consecuencia importante de la capacidad para obtener muestras con niveles de
contaminacioacuten nula en el pozo es el mejorar la precisioacuten de las mediciones de pozo en
Figura 28
Muestreo convencional del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega para su comparacioacuten con los resultados de la figura previa (arriba) El sensor de resistividad se revistioacute inicialmente con lodo pero comenzoacute a responder (azul) parcialmente a lo largo del programa de muestreo La resistividad nunca se estabilizoacute lo que indicoacute que las muestras de agua seguiacutean contaminadas Las muestras obtenidas en esta estacioacuten despueacutes de los mismos tiempos de limpieza que las tres muestras de la secuencia de muestreo guiado mostraron niveles de contaminacioacuten del 262 86 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
37
tiempo real Esto incentivaraacute a las compantildeiacuteas para que realicen anaacutelisis de fluidos en el
pozo con el fin de lograr un mapeo maacutes completo que el actual de los fluidos de
yacimiento y ademaacutes fomentar la incorporacioacuten de nuevas mediciones DFA
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
38
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas desviadas-horizontales
La medicioacuten del flujo multifaacutesico complejo en pozos desviados y horizontales ha
representado siempre un verdadero reto La nueva tendencia para comprender y
diagnosticar estos regiacutemenes de flujo consiste en combinar el disentildeo de materiales la
metodologiacutea de interpretacioacuten y la visualizacioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 29
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
40
Una edad dorada es un tiempo de prosperidad y felicidad En el campo petrolero los
tiempos de iacutempetu exploratorio podriacutean parecer una eacutepoca dorada pero la realidad
cambia de repente cuando comienzan las erogaciones masivas de capital para el
desarrollo de campos Quizaacutes la verdadera edad dorada para un campo productor llegue
tarde en su vida cuando modestas inversiones puedan traducirse en grandes retornos
Una manera eficaz de capitalizar el dinero ya invertido consiste en disentildear oacuteptimas
estrategias de produccioacuten y operaciones de remediacioacuten Los registros de produccioacuten
que identifican los puntos de entrada del fluido y diagnostican los problemas en pozos
productores constituyen las claves para el manejo exitoso del campo petrolero
En los pozos verticales o casi verticales el comportamiento del fluido es relativamente
simple y los sensores convencionales de los registros de produccioacuten son
razonablemente precisos para medir los paraacutemetros del flujo de fluido zona por zona La
situacioacuten puede ser bastante diferente en pozos horizontales y sumamente desviados
donde el uso de registros de produccioacuten para medir el perfil de entrada del fluido y las
contribuciones de cada una de las fases provenientes de cada zona ha significado un reto
mucho mayor Los experimentos de laboratorio de flujos multifaacutesicos en varios tamantildeos
y desviaciones de pozos revelan perfiles y regiacutemenes de flujo complejos incluyendo la
estratificacioacuten de fases el flujo en bache el flujo tapoacuten el flujo con burbujas dispersas
y el flujo anular
Estos experimentos demuestran una sensibilidad extrema del reacutegimen de fluido con
respecto a la desviacioacuten del pozo particularmente en o cerca de la orientacioacuten
horizontal En tales casos una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
convencional puede conducir a una interpretacioacuten ambigua y resultados menos que
oacuteptimos
Para encarar este problema los investigadores del Centro de Investigaciones de
Schlumberger en Cambridge Inglaterra y del Centro de Productos Riboud de
Schlumberger en Clamart Francia (SRC y SPRC por sus siglas en ingleacutes
respectivamente) llevaron a cabo cientos de pruebas en el circuito de flujo y
simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del flujo para comprender maacutes
profundamente los mecanismos del flujo multifaacutesico en pozos desviados y horizontales
Estos experimentos y simulaciones proveyeron a los ingenieros y cientiacuteficos la
informacioacuten necesaria para optimizar la arquitectura de la herramienta y la instalacioacuten
de los sensores para minimizar la perturbacioacuten del fluido como resultado de la
presencia de la herramienta en el pozo para entender la respuesta de la herramienta y
para proporcionar una metodologiacutea efectiva de interpretacioacuten de datos
Esta amplia investigacioacuten condujo al desarrollo del sistema de registros de produccioacuten
de pozos horizontales y desviados con la herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de
Flujo FloScan que incorpora muacuteltiples minimolinetes que abarcan la seccioacuten
transversal de un pozo junto con sondas oacutepticas y eleacutectricas ubicadas muy cerca de los
molinetes
La herramienta FloScan mide la velocidad del fluido en cinco puntos distribuidos a
traveacutes del diaacutemetro vertical de un pozo y ofrece una estimacioacuten de la fraccioacuten
volumeacutetrica (holdup) del agua del gas y del aceite con una uacutenica herramienta Se trata
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
41
del primer dispositivo que ofrece una medicioacuten directa de la velocidad del gas en un
flujo multifaacutesico
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico complejo en tuberiacuteas desviadas y horizontales
El flujo de fluidos en el pozo estaacute influenciado por varios factores incluyendo el
diaacutemetro de la tuberiacutea la velocidad de flujo el tipo de fluido y las caracteriacutesticas del
mismomdashdensidad y viscosidadmdashy la desviacioacuten del pozo En SCR se llevaron a cabo
varios experimentos en el circuito de flujo con un diaacutemetro de tuberiacuteas de 6 pulgadas
con dos fases de fluidomdashaceite y aguamdashfluyendo con la misma velocidad
Con la tuberiacutea horizontal el flujo se estratifica naturalmente ocupando el aceite la parte
superior la tuberiacutea y el agua la parte inferior Ambas fases viajan a velocidades
similares y la fraccioacuten volumeacutetrica estaacute cerca de 5050 Bajo estas condiciones una
herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional mediriacutea la
velocidad de fase promedio de la combinacioacuten de las fases Multiplicando la fraccioacuten
volumeacutetrica medida por la velocidad de la combinacioacuten de las fases es posible deducir
Principales regiacutemenes de flujo para sistemas liacutequido-gas Los factores que influyen en los regiacutemenes de flujo incluyen la desviacioacuten del pozo y la proporcioacuten de cada fase las diferencias relativas en las densidades de las fases la tensioacuten superficial y viscosidad de cada fase y la velocidad promedio En un sistema liacutequido-gas cuando las pequentildeas burbujas de gas estaacuten uniformemente distribuidas el reacutegimen de flujo se denomina flujo con burbujas dispersas Cuando algunas de estas burbujas se agregan para formar burbujas maacutes grandes conduce a flujo tapoacuten o flujo en bache El flujo anular es caracteriacutestico del flujo de gas a altas velocidades en el centro del pozo con el fluido confinado a una fina peliacutecula en las paredes del pozo El flujo estratificado ocurre en pozos horizontales cuando dos o maacutes fases se separan debido a la atraccioacuten gravitatoria El flujo ondulante resulta en sistemas estratificados cuando se produce interferencia entre las dos fases viajando a diferentes velocidades
Figura 30
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
42
la velocidad de flujo de cada fase pero es difiacutecil hacer esto en forma exacta si el pozo
no es horizontal
Los pozos rara vez son perfectamente horizontales Una inclinacioacuten de 2ordm provoca una
distribucioacuten del fluido diferente al de un caso horizontal y el flujo variacutea de gran manera
que depende de la direccioacuten de inclinacioacuten de la tuberiacutea A una inclinacioacuten de 88ordm los
fluidos fluyen en forma ascendente El agua el fluido maacutes denso experimenta un
incremento de fraccioacuten volumeacutetrica y se moviliza maacutes lentamente que en un caso de
inclinacioacuten de 90ordm
El aceite se mueve en una banda maacutes estrecha en la parte superior y con una mayor
velocidad A una desviacioacuten de 92ordm pasa lo contrario la fase de aceite queda detraacutes de
la del agua y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrece considerablemente En ambos
casos el mayor deslizamiento entre las fases incrementa la combinacioacuten en la interfase
y tambieacuten conduce a una interfase no tan bien definida Inclusive desviaciones maacutes
pequentildeas de menos de 1ordm respecto a la horizontal tambieacuten causan este efecto dramaacutetico
en el comportamiento del flujo particularmente a velocidades de flujo bajas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 31
Ubicacioacuten de los minimolinetes y sondas La herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan incorpora 17 sensores cuatro minimolinetes en un brazo cinco sondas eleacutectricas y cinco sondas oacutepticas en otro brazo y un juego de sensores incluyendo un molinete y sondas eleacutectricas y oacutepticas en el cuerpo de la herramienta que se asienta en el fondo del pozo La herramienta se transporta dentro del pozo con los brazos retraiacutedos dentro del cuerpo de la misma El cuerpo de la herramienta se asienta en el fondo de la tuberiacutea durante la adquisicioacuten de registros y el brazo motorizado se extiende cubriendo el diaacutemetro completo del pozo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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A una desviacioacuten de 70ordm el aceite viaja a lo largo de la parte superior de la tuberiacutea a una
velocidad auacuten maacutes alta que la del caso de 88ordm y el agua cae detraacutes hacia el fondo del
pozo conduciendo a la recirculacioacuten del agua y a una velocidad del agua negativa en la
parte baja de la tuberiacutea Estos experimentos de laboratorio ilustran cuaacuten desafiante es
obtener una velocidad de fase representativa con la presencia de dos fases
La presencia de gas en el pozo agrega una complejidad auacuten mayor en los patrones de
flujo aparecen flujos tales como flujo en bache flujo tapoacuten flujo disperso y flujo
anular Una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional con
un molinete de diaacutemetro completo responde tanto a la velocidad como a la cantidad de
movimiento de la fase en la porcioacuten central del pozo a una profundidad y tiempo
determinado haciendo que la velocidad del gas no se detecte Cuando vuelve a circular
el flujo un molinete de diaacutemetro completo puede variar en la direccioacuten de rotacioacuten o no
girar del todo En tales casos el flujo de fluido proveniente de diversos intervalos no
puede ser cuantificado distorsionando severamente los resultados de los registros
Las soluciones tales como el servicio avanzado de diagnoacutestico del flujo de pozo PL
Flagship se desarrollaron para evaluar los perfiles de flujo entrante en regiacutemenes de
flujo complejos en pozos horizontales y sumamente desviados Presentado en 1996 este
juego integrado de herramientas para la adquisicioacuten de registros de produccioacuten consiste
en una sonda de presioacuten y temperatura un detector de rayos gamma una herramienta de
activacioacuten de pulsos de neutrones dos herramientas alineadas de generacioacuten de
imaacutegenes del fluido un inyector de marcador de fluido y uno o dos molinetes
centralizados Cada uno de estos dispositivos mide una parte especiacutefica de la
informacioacuten del flujo La informacioacuten se combina e interpreta luego para derivar el tipo
y velocidad de fluido proveniente de cada intervalo de produccioacuten
Este juego de medicioacuten de flujo abarca desde 305 hasta 427 m [100 a 140 pies] de
largo dependiendo de la configuracioacuten de la herramienta En un reacutegimen de flujo no
estacionario complejo tal como aquellos ilustrados por los experimentos de laboratorio
los sensores pueden estar posicionados en diferentes regiacutemenes de flujo al variar la
desviacioacuten del pozo La situacioacuten dinaacutemicamente cambiante hace difiacutecil la
Figura 32
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
45
interpretacioacuten de los registros de produccioacuten Otra dificultad con las herramientas de
adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales es la incapacidad para medir
directamente la velocidad del gas Una nueva herramienta especiacuteficamente disentildeada
para pozos sumamente desviados y pozos horizontales encara estos retos en los
regiacutemenes de flujo complejos
51 Tecnologiacuteas avanzadas
El dispositivo FloScan es la primera herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten desarrollada utilizando simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del
fluido para optimizar su forma y estudiar la perturbacioacuten del fluido en flujos
ascendentes y descendentes con diferentes diaacutemetros de pozos y distintas viscosidades
del fluido El disentildeo de la sonda fue sujeto a simulaciones y experimentos cinemaacuteticos
Las simulaciones de resistencia mecaacutenica utilizando el programa de computacioacuten
ANSYS verificaron la compatibilidad de la herramienta para las operaciones con tuberiacutea
flexible
La herramienta ha sido disentildeada para operar descentralizada lo cual simplifica su
transporte en pozos horizontales y sumamente desviados y garantiza la instalacioacuten
correcta de los sensores a traveacutes del eje vertical del pozo Las mediciones de la
orientacioacuten de la herramienta y el calibrador permiten el caacutelculo de la posicioacuten de los
sensores en tiempo real
Un aspecto de la herramienta es que el arreglo de los sensores permite ubicar los
mismos lo suficientemente cerca entre siacute para medir el mismo reacutegimen de fluido a la
misma profundidad y tiempo Por lo tanto a una profundidad determinada se obtiene un
perfil de flujo de tres fases completo con velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en tiempo
real
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
46
La compantildeiacutea Schlumberger ha desarrollado sensores de rotacioacuten de baja energiacutea que
presentan miacutenima friccioacuten Los molinetes poseen un diaacutemetro aproximado de 25 cm [1
pulgada] La optimizacioacuten de los molinetes llevada a cabo en varios meses incluyoacute
pruebas en flujos arenosos fluidos corrosivos y fluidos de alta velocidad Numerosas
pruebas muestran una respuesta de velocidad precisa cuando el brazo se extiende dentro
de tuberiacuteas con diaacutemetro interno de entre 27frasl8 y 9 pulgadas
Mientras los molinetes determinan la velocidad del fluido las sondas determinan la fase
del fluido y sus fracciones volumeacutetricas Las sondas eleacutectricas en la herramienta de
medicioacuten de la fraccioacuten volumeacutetrica FloView discriminan el agua de los hidrocarburos
utilizando una medicioacuten de resistencia eleacutectrica del fluido mientras que la herramienta
con Sensor Oacuteptico para Determinar la Fraccioacuten Volumeacutetrica del Gas GHOST distingue
el gas del liacutequido utilizando una medicioacuten oacuteptica del iacutendice de refraccioacuten Las
herramientas GHOST y FloView son tecnologiacuteas probadas en el campo y sus sensores
han sido integrados en el disentildeo de la herramienta FloScan
Al pasar el fluido por la punta de las sondas eleacutectricas en la herramienta FloScan la
herramienta mide la conductividad en el agua o la conductividad debajo de cierto
umbral en el aceite o gas La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula a partir de la
cantidad de tiempo que toma completar el circuito en comparacioacuten con el tiempo total
de medicioacuten
Figura 33
Operacioacuten de la sonda eleacutectrica La sonda FloView posee una punta conductiva separada de tierra Cuando se rodea por un medio conductor como el agua fluye la corriente Cuando la punta encuentra gas o aceite el circuito se interrumpe La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula en base al tiempo en que se completa el circuito
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La fraccioacuten volumeacutetrica del gas se obtiene oacutepticamente El aceite y el agua poseen
iacutendices de refraccioacuten altos mientras que el gas posee un iacutendice de refraccioacuten bajo y
refleja maacutes del 80 de luz Cuando la reflectividad excede un umbral predeterminado
la sonda indica gas Ahora bien con sondas en la herramienta FloScan indicando la
posicioacuten del gas y pequentildeos molinetes midiendo el flujo a traveacutes del diaacutemetro del pozo
es posible determinar la velocidad del gas en forma precisa
Las mediciones se toman mientras se mueve la herramienta con los brazos extendidos
para tocar el tope de la tuberiacutea mientras que el cuerpo de la herramienta yace en el
fondo Resortes de flejes operan la abertura de los brazos y un activador hidraacuteulico
motorizado opera su cierre La posicioacuten de cada sensor se determina en tiempo real en
base a la posicioacuten relativa de los brazos y las mediciones del calibrador Cuando se
desea se pueden obtener datos con la sonda sujeta a una estacioacuten En flujos
estratificados la ubicacioacuten de las interfases del fluido se puede determinar
precisamente haciendo mediciones mientras se cierra el brazo utilizando la funcioacuten de
escaneo con el brazo en una posicioacuten determinada con resultados disponibles en
tiempo real
La sonda FlowScan es de 34 m [11 pies] de largo e idealmente adaptada para pozos no
verticales A diferencia de la sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten tiacutepica de
100 pies la longitud total de la sarta es aproximadamente de 76 m [2 5 pies ] cuando se
halla combinada como la tiacutepica sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
incluyendo sensores de presioacuten y temperatura La herramienta se puede operar en pozos
con diaacutemetro interno de 27frasl8 a 9 pulgadas y puede transportarse mediante tuberiacutea
flexible cable de acero o con un sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC Opera
a temperaturas por encima de 149ordmC [300ordmF] y bajo presiones de 103 MPa [15000 lpc]
Figuras 34 y 35
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
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52 Perfil de flujo en tiempo real
Cuando la sonda FloScan opera los datos en tiempo real se generan en 17 sensores el
calibrador y el dispositivo de orientacioacuten relativa de la sarta Una novedosa tendencia
hacia la interpretacioacuten de datos incorpora un programa de computacioacuten para la
visualizacioacuten en tiempo real de la velocidad de la fase y las fracciones volumeacutetricas a lo
largo del diaacutemetro vertical de la seccioacuten del pozo Otro paquete de computacioacuten ofrece
un faacutecil despliegue de datos no procesados durante la operacioacuten de adquisicioacuten de
registros o maacutes tarde durante su reproduccioacuten
El programa de computacioacuten emplea una moderna teacutecnica de modelado utilizando una
calibracioacuten del molinete que tiene en cuenta la inclinacioacuten teoacuterica del mismo y los
valores del umbral de rotacioacuten en el aceite agua y gas Esta teacutecnica automatizada
provee un procesamiento de datos en tiempo real en una sola pasada durante la
adquisicioacuten de registros La precisioacuten del molinete se verifica al comparar los resultados
del procesamiento en muacuteltiples pasadas a diferente velocidad de adquisicioacuten de datos y
los valores predeterminados pueden ser reemplazados si es necesario por valores
derivados subsecuentemente de un graacutefico de calibracioacuten del molinete tradicional La
calibracioacuten mediante muacuteltiples pasadas de los molinetes generalmente conduce a
resultados maacutes precisos que los valores predeterminados
Este programa de computacioacuten tambieacuten se utiliza para convertir los datos de la
herramienta FloScan en datos promedios a cada profundidad de medicioacuten y como valor
de entrada al algoritmo de inversioacuten del programa de computacioacuten de adquisicioacuten del
registro de produccioacuten BorFlow El programa BorFlow realiza calibraciones del
molinete y caacutelculos del flujo multifaacutesico en estado estacionario respaldando las nuevas
mediciones de los registros de produccioacuten incluyendo la herramienta FloScan
El meacutetodo de procesamiento es secuencial Los perfiles de las fases de la fraccioacuten
volumeacutetrica del gas y del agua se generan en base a las lecturas de una sonda eleacutectrica y
una oacuteptica El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se deduce luego de aquellas de
Figura 36
Brazo de la herramienta FloScan escaneando a traveacutes de la interfase del fluido La herramienta FloScan provee una funcioacuten de escaneo de estacioacuten para la determinacioacuten precisa de las ubicaciones y velocidades de la interfase El calibrador y dispositivo de orientacioacuten relativa provee las posiciones del sensor durante el escaneo La herramienta se posiciona en una zona de intereacutes y los sensores graban las fracciones volumeacutetricas continuas y las respuestas del molinete a traveacutes de la seccioacuten transversal del pozo al irse cerrando el brazo
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49
gas y de agua El liacutemite superior e inferior de las interfases del flujo se definen como
regiones en donde el flujo es multifaacutesico La velocidad de cada fase se deriva despueacutes
de una calibracioacuten del molinete La velocidad de cada fase se multiplica por la fraccioacuten
volumeacutetrica para determinar la velocidad de flujo
Se llevoacute a cabo experimentos de laboratorio adicionales en SCR y SRPC con la
herramienta FloScan con flujo trifaacutesico y con la tuberiacutea a diferentes desviaciones para
verificar la respuesta de la herramienta en flujos complejos
Los datos no procesados son continuamente actualizados en la caja del monitor de
despliegue ofreciendo una toma en cualquier instante de tiempo El programa de
procesamiento calcula la distribucioacuten del fluido a traveacutes del diaacutemetro de la tuberiacutea en
tiempo real (figuras 38 39 y 40)
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten
Una nueva secuencia de tareas de procesamientomdashel Asesor de Registros de
Produccioacuten PLAmdashha sido disentildeada por el Centro de Geociencia de Schlumberger en
Pekiacuten para evaluar el comportamiento del flujo en el fondo del pozo en terminaciones
de muacuteltiples horizontes y guiar las decisiones de reparacioacuten de manera oportuna Esta
secuencia de tareas incorpora herramientas interactivas para tener en cuenta varios
paraacutemetros de terminacioacuten y yacimiento asiacute como para visualizar sus efectos en el
Figura 37
Flujo de procesamiento en tiempo real La secuencia de tareas del procesamiento utiliza un algoritmo secuencial (izquierda) El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica y el perfil de velocidad se estaacuten actualizando y mostrando continuamente en tiempo real (derecha) La pantalla muestra el caacutelculo de la fraccioacuten volumeacutetrica velocidad y tasa de flujo del agua aceite y gas dentro de la caja negra en la parte inferior derecha Los datos desplegados provienen de una prueba efectuada en el circuito de flujo equipado con una tuberiacutea de 6 pulgadas a 88ordm de desviacioacuten con aceite y agua fluyendo a 240 m3d y gas fluyendo a 352 m3d [124 MpcD]
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50
perfil de produccioacuten Los resultados graacuteficos permiten obtener una raacutepida seleccioacuten de
posibles escenarios y mostrar el perfil pronosticado despueacutes de la intervencioacuten La
entrega de datos combina la productividad del yacimiento definida por las
mediciones de los registros de produccioacuten con el anaacutelisis de sistemas de produccioacuten
NODAL
Las teacutecnicas del anaacutelisis NODAL proveen un meacutetodo para modelar los efectos de las
caracteriacutesticas del fluido y la configuracioacuten de la terminacioacuten del pozo al producir los
fluidos a la superficie La combinacioacuten de las respuestas de los registros de produccioacuten
con el anaacutelisis NODAL ofrece un panorama uacutenico para entender mejor el
comportamiento de la terminacioacuten del yacimiento y el potencial para introducir mejoras
Se puede modelar raacutepidamente el impacto de modificar una terminacioacuten para
pronosticar los cambios resultantes en el perfil de produccioacuten Cuando los costos de la
intervencioacuten son altos la capacidad para evaluar el posible resultado de una reparacioacuten
y para tomar decisiones sensatas de manera oportuna se vuelve crucial
54 Retos en pozos desviados y horizontales
Los campos petroleros del Golfo de Suez presentan una variedad de retos para las
mediciones de los registros de produccioacuten Esta madura regioacuten productora contiene
cerca de 100 plataformas en 45 campos con maacutes de 300 pozos de produccioacuten y 100
inyectores de agua Los registros de produccioacuten ayudan a mantener la produccioacuten
corriente de aceite de 20657 m3d [130000 BD] Los yacimientos viejos producen
aceite viscoso con alto corte de agua combinados con terminaciones desviadas u
horizontales que se encuentran tiacutepicamente en ambientes marinos conducen a
regiacutemenes de flujo complicados En muchos casos les resulta difiacutecil proveer las
respuestas necesarias bajo estas condiciones con las herramientas de adquisicioacuten de
registros de produccioacuten convencionales
Un campo del Golfo de Suez que se puso en produccioacuten en 1978 tiene una estructura
anticlinal inclinada caracterizada por areniscas homogeacuteneas bien conectadas La
permeabilidad del yacimiento generalmente aumenta con la profundidad y abarca desde
200 hasta 1000 mD en la base En 1996 se inicioacute un programa de inyeccioacuten de agua
para proveer el influjo limitado del acuiacutefero con mantenimiento de presioacuten Cuando el
campo se va aproximando a su liacutemite econoacutemico los registros de produccioacuten juegan un
rol importante en el reconocimiento de las aacutereas para el aislamiento del agua (WSO por
sus siglas en ingleacutes) para maximizar la recuperacioacuten del aceite
Uno de los pozos en este campo considerado para un posible WSO posee una
inclinacioacuten de 37ordm y produce con la ayuda de levantamiento artificial por gas a traveacutes de
seis intervalos abiertos Las pruebas de pozos efectuadas a fines de 2003 indicaron un
gasto total de produccioacuten de 327 m3d [2058 BD] con un corte de agua del 97 Fue
necesario adquirir registros de produccioacuten para evaluar las contribuciones del intervalo
individual y para identificar las fuentes de produccioacuten de agua La utilizacioacuten de
registros de produccioacuten convencionales para determinar las contribuciones del intervalo
produjo resultados ambiguos debido a los regiacutemenes de flujo complejos asociados con
alto corte de agua y desviacioacuten relativamente alta En un intento por superar estas
limitaciones y proveer un anaacutelisis de flujo cuantitativo se puso en funcionamiento la
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herramienta FloScan el 29 de enero de 2004 utilizando cable de acero para transportar la
herramienta dentro del pozo
Los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica obtenidos con las herramientas FloScan y FloView
indican claramente estructuras de flujo complejas a lo largo del pozo Los resultados de
la imagen de velocidad muestran varias aacutereas de agua recirculante en la parte baja del
pozo Los datos de la herramienta FloView demuestran claramente que el aceite estaacute
fluyendo en una pequentildea aacuterea en la parte superior del pozo Los datos de la herramienta
GHOST indican que no se detectoacute gas a lo largo de la seccioacuten analizada
Figuras 38 39 y 40
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Figura 40
Experimentos efectuados en el circuito de flujo utilizando la sonda FloScan con procesamiento en tiempo real El despliegue muestra la fraccioacuten volumeacutetrica y las velocidades en tiempo real en un flujo de tres fases El aceite y el agua estaacuten fluyendo en una tuberiacutea de 6 pulgadas a 240 m3d y el gas estaacute fluyendo a 352 m3d Los cinco minimolinetes atraviesan la seccioacuten transversal vertical de la tuberiacutea A 92ordm el agua tiene una velocidad mayor que el aceite y el gas y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua es baja (arriba) Las fases del fluido aparecen bien separadas con el gas y el aceite ocupando la mayor parte de la tuberiacutea A 88ordm de desviacioacuten el agua se retarda debido a la atraccioacuten gravitatoria mientras el flujo se mueve en forma ascendente (centro) El aceite y el gas ocupan la mitad superior de la tuberiacutea y se mueven mucho maacutes raacutepido que el agua A 70ordm de desviacioacuten del pozo el flujo es complejo (abajo) El agua que se muestra en azul es una fase dominante con gotitas de aceite (verde) dispersas en todas partes y el gas (rojo) principalmente en la parte superior El agua queda atraacutes movieacutendose mucho maacutes lento que el aceite y el gas Los dos molinetes del fondo leen una velocidad negativa indicando recirculacioacuten de agua
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Esquema metodoloacutegico
Figura 41
Secuencia de tareas de interpretacioacuten del sistema Asesor de Registros de Produccioacuten PLA Utilizando la informacioacuten de la presioacuten de la formacioacuten (izquierda) como punto de partida el programa de computacioacuten define los paraacutemetros zonales del yacimiento en teacuterminos del iacutendice de productividad el corte de agua y la relacioacuten gasaceite (arriba al centro) Estos datos se pasan al paquete de anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL al programa de anaacutelisis del sistema de produccioacuten PIPESIM (derecha) crea un modelo para aparejar las velocidades medidas y las presiones tan cercanamente como sea posible El modelo resultante se utiliza para evaluar varias actividades de modificacioacuten de terminacioacuten en teacuterminos de los resultados de produccioacuten La interfase incluye herramientas interactivas para ingresar datos de varias modificaciones de terminacioacuten y paraacutemetros del yacimiento permitiendo la visualizacioacuten de los efectos en el perfil de produccioacuten Los resultados son entregados en despliegues de registros graacuteficos y datos tabulares
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Figura 42
Respuesta de los minimolinetes individuales y fraccioacuten volumeacutetrica del agua con la herramienta FloView Las respuestas del molinete para ocho pasadas a cinco velocidades diferentes del cable se observan a la izquierda Las curvas soacutelidas representan cinco pasadas descendentes y las curvas punteadas indican tres pasadas ascendentes La respuesta del molinete aumenta desde el molinete 0 en el lado inferior del pozo desviado a 37ordm al molinete 4 en el lado superior del pozo De modo similar los valores de la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrecen desde la sonda 0 a la sonda 5 (derecha) Se despliegan las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica para una de las pasadas con la parte baja a la izquierda y la parte alta a la derecha La imagen de velocidad del molinete muestra una velocidad positiva en la parte superior del pozo desde el fondo del levantamiento La imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica con FloView (bien a la derecha) muestra claramente algo de aceite presente en la parte alta del pozo desde el fondo del levantamiento El aceite maacutes liviano que fluye a lo largo de la parte superior del pozo establece aacutereas de recirculacioacuten local corroboradas por valores bajos y negativos en la imagen de velocidad
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Figura 43
Comparacioacuten de las herramientas de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales (PL) y los perfiles del flujo de la herramienta FloScan Cada carril muestra la parte baja del pozo a la izquierda y la parte alta del pozo a la derecha La imagen de velocidad generada por la herramienta FloScan muestra el rango de color desde el azul al rojo con el rojo indicando la velocidad negativa (Carril 2) El perfil de flujo resultante (Carril 6) de la combinacioacuten de la imagen de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica (Carril 4) obtenida con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 de aceite y el 85 de agua se producen de los disparos ubicados debajo de X400 pies de profundidad El resto del agua y algo de aceite provienen de los disparos localizados a X390 pies de profundidad Los dos disparos superiores estaacuten produciendo aceite seco y maacutes de la mitad de la produccioacuten de aceite del pozo proviene del disparo superior El molinete de diaacutemetro completo estaacute fuertemente influenciado por la recirculacioacuten del agua en la parte baja del pozo Las estaciones del molinete en el tope del intervalo muestran gran evidencia de ello El resultado es que las velocidades del molinete de diaacutemetro completo son insensibles a las pequentildeas entradas de aceite que se mueve a lo largo de la parte alta del pozo De modo similar la densidad del fluido obtenida con el gradiomanoacutemetro (Carril 3) posee una pobre resolucioacuten para detectar los pequentildeos cambios en la fraccioacuten volumeacutetrica del agua que son detectados por la sonda FloView ubicada en la parte alta
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El perfil de flujo derivado de la combinacioacuten de los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica y
velocidad obtenidos con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 del aceite
y el 85 del agua son producidos de los disparos ubicados debajo de los X 400 pies
de profundidad El resto del agua y alguna contribucioacuten de aceite provienen de disparos
ubicados a 390 pies de profundidad Los disparos superiores estaacuten produciendo aceite
limpio con maacutes de la mitad de la produccioacuten del aceite proveniente del disparo menos
profundo
Resultados pronosticados del registro para la operacioacuten de remediacioacuten planificada Un tapoacuten (cuadrado azul en el diagrama esquemaacutetico del pozo) colocado a X400 pies de profundidad elimina la produccioacuten de los tres disparos maacutes profundos El Carril 4 despliega la presioacuten de flujo inicial junto con el pronoacutestico del anaacutelisis NODAL de la presioacuten de flujo luego de colocar el tapoacuten (presioacuten de reparacioacuten) Al no requerirse que el pozo levante artificialmente la produccioacuten de agua de las zonas maacutes profundas se observa una presioacuten de flujo decreciente a traveacutes de las zonas maacutes altas Esteacute incrementado en la caiacuteda de presioacuten en las zonas maacutes altas provee un aumento nueve veces mayor en la produccioacuten de aceite
Figura 44
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
57
Los sensores de los registros de produccioacuten convencionales pierden la entrada
significante de aceite de los disparos superiores debido al efecto de recirculacioacuten del
agua en el molinete La baja resolucioacuten del gradiomanoacutemetro para determinar la
densidad del fluido resulta en una pobre determinacioacuten de las contribuciones de aceite
Esto lleva a una interpretacioacuten erroacutenea que atribuye el 90 de la entrada de aceite a los
disparos maacutes profundos
En base a los resultados de la herramienta FloScan se planificoacute una operacioacuten de
reparacioacuten de pozo para optimizar la produccioacuten de aceite El intervalo entre X375 y
X400 pies de profundidad se evaluoacute para una posible colocacioacuten de tapoacuten para aislar la
mayoriacutea de las zonas con alto corte de agua La excelente correspondencia entre los
resultados del registro de produccioacuten con la informacioacuten geoloacutegica respecto de la
ubicacioacuten de la arcilla sellante motivoacute al operador a colocar el tapoacuten a X400 pies de
profundidad
Se utilizoacute un programa de computacioacuten para pronosticar los resultados en la operacioacuten
de remediacioacuten Los resultados pronosticaron una produccioacuten de aceite de 97 m3d [609
BD] y una produccioacuten de agua de 389 m3d [2447 BD] Estos valores estaacuten muy cerca
de los resultados reales de 88 m3d [556 BD] para el aceite y 402 m3d [2532 BD]
para el agua Un incremento de nueve veces maacutes en la produccioacuten de aceite y una
recuperacioacuten de la inversioacuten en menos de una semana demuestran la efectividad de la
herramienta FloScan
En otro campo en el Golfo de Suez la presioacuten del yacimiento declinoacute de una presioacuten
inicial de 179 MPa [2600 lpc] a una presioacuten muy baja cercana a 76 MPa [1100 lpc]
en algunos pozos La columna de 37 m [120 pies] de aceite de alta viscosidad queda
entre la capa de gas y un acuiacutefero bastante activo y existe conificacioacuten de gas-agua Las
lecturas en la prueba muestran que el corte de agua puede abarcar desde 70 hasta
98 Esto significa que la produccioacuten de aceite variacutea entre el 2 y el 30 del flujo
total un factor de 15 en la variacioacuten
El operador corrioacute la herramienta FloScan para obtener una evaluacioacuten precisa del corte
de agua y localizar los puntos de entrada del fluido para el aceite y el agua El costo de
intervencioacuten del pozo es tiacutepicamente cercano a US$ 250000 por lo tanto es vital evitar
una intervencioacuten innecesaria o ineficaz
La terminacioacuten de pozos de gran diaacutemetro los regiacutemenes de flujo multifaacutesico y los
pozos horizontales con perfiles desafiantes representan una complicacioacuten para obtener
una estimacioacuten exacta de queacute es lo que estaacute fluyendo en el pozo Para planificar una
intervencioacuten eficaz el operador bajoacute la herramienta FloScan con tuberiacutea flexible
equipada con cable eleacutectrico junto con la herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten de nueva generacioacuten PS Platform para poder efectuar comparaciones Las
pasadas ascendentes-descendentes se condujeron a tres velocidades distintas del cable
En otra pasada se corrioacute la herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimientos
RSTPro con una sonda FloScan para determinar los contactos aceiteagua y gasaceite
El perfil del pozo muestra un punto bajo en la trayectoria maacutes allaacute del taloacuten del pozo el
pozo sube nuevamente Las zonas perforadas estaacuten en la seccioacuten horizontal del pozo La
imagen de velocidad muestra un aumento en velocidad en el lado bajo del pozo cerca de
los 120 pies de profundidad Mientras que el incremento en velocidad se atribuye en
gran medida al agua la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica muestra claramente algo de
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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aceite a esta profundidad El molinete convencional de diaacutemetro completo muestra poca
actividad con pequentildeas indicaciones de recirculacioacuten a la misma profundidad y no
detecta la zona de produccioacuten maacutes importante Los datos de la herramienta FloScan
indican que los disparos ubicados a una profundidad vertical verdadera maacutes profunda
(TDV por sus siglas en ingleacutes) producen la mayor cantidad de agua El contacto
aguaaceite determinado por la medicioacuten de la herramienta RSTPro confirmoacute este
resultado En base a estos resultados el programa de reparacioacuten recomendado implicoacute
cerrar las zonas maacutes bajas y volver a disparar cerca de 244 a 305 m [800 a 1000 pies]
menos profundo sobre el taloacuten del pozo a cerca de 70ordm de desviacioacuten La produccioacuten
total de aceite aumentoacute de 48 m3d [300 BD] a 79 m3d [500 BD] El aumento de
produccioacuten pagoacute las intervenciones en otros dos pozos
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo
Siendo que el 70 de la produccioacuten actual de aceite proviene de los campos maduros
los avances tecnoloacutegicos cumplen un rol siempre creciente en prolongar la vida de los
campos y en maximizar el retorno de las inversiones Estos campos tienen la capacidad
de aumentar su produccioacuten en el futuro con una miacutenima inversioacuten Como lo demuestran
estos ejemplos de Medio Oriente la herramienta FloScan identifica correctamente los
puntos de entrada del fluido en regiacutemenes de flujo complejos en pozos desviados y
horizontales Los aumentos en la produccioacuten y los retornos raacutepidos ilustran la
efectividad operacional y en costos de esta tecnologiacutea Es a traveacutes de este tipo de
innovacioacuten que tiende a integrar el disentildeo de herramientas el procesamiento de datos y
los programas de computacioacuten de interpretacioacuten que la industria puede resolver los
retos para incrementar la productividad en los campos maduros
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
59
Figura
45
Un ejemplo de un pozo horizontal del Golfo de Suez Las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica obtenidas con la herramienta FloScan se despliegan para una de las pasadas de la herramienta en la parte superior del pozo a 153 mmin [50 piesmin] El perfil de velocidad muestra poca actividad hasta 120 pies de profundidad donde la velocidad aumenta en la parte baja del pozo y el agua aparece en la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica A pesar de que la mayor parte de la velocidad se atribuye al agua en la parte baja los niveles de la fraccioacuten volumeacutetrica indican que algo de aceite estaacute tambieacuten fluyendo en este punto El molinete de diaacutemetro completo convencional indica un leve flujo ascendente en este intervalo posiblemente atribuido a alguna recirculacioacuten reversa del aceite que estaacute siendo arrastrado abajo del pozo y luego circula de vuelta hacia arriba El perfil de flujo derivado de la herramienta FloScan (arriba) resulta de la combinacioacuten de los perfiles de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica La herramienta convencional de adquisicioacuten de registros de produccioacuten no detecta la entrada de aceite maacutes significante proveniente del disparo ubicado cerca de los Y100 pies de profundidad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en el fondo del pozo
Estaacuten a disposicioacuten sistemas de transferencia especiales para colocar equipos en pozos
lejos de superficie y extraer informacioacuten en localizaciones de fondo de pozo Las nuevas
formas de sistemas de operacioacuten de herramientas proveen acceso confiable en pozos
profundos o con trayectorias complejas
Figura 46
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Durante gran parte en la historia de la industria de exploracioacuten-produccioacuten (EampP) los medios para la operacioacuten o transporte de herramientas y equipos hasta una
localizacioacuten en el subsuelo y nuevamente a su lugar de procedencia han suscitado similares
hipoacutetesis taacutecitas Cuando los pozos en su mayor parte eran verticales y no demasiado
profundos las herramientas de adquisicioacuten de registros y otros equipos se
transportaban a la profundidad deseada a traveacutes de cables estaacutendar La mayoriacutea de los
usuarios dejaban los detalles de la operacioacuten de herramientas en manos de las compantildeiacuteas
de servicios
La situacioacuten ha cambiado si bien todaviacutea existe un gran nuacutemero de pozos casi verticales
someros hoy en diacutea muchos pozos son extremadamente profundos tienen grandes aacutengulos
de inclinacioacuten o exhiben ambas caracteriacutesticas al mismo tiempo Las opciones en lo que
respecta a la operacioacuten de herramientas en el pozo se han expandido para satisfacer estos
desafiacuteos crecientes
Durante muchos antildeos se han utilizado las columnas de perforacioacuten para operar las barrenas y equipo de perforacioacuten se empleado cable eleacutectrico para obtener registros de
pozo efectuar disparos e instalar los componentes de terminacioacuten de pozos Hoy en diacutea
se obtienen mediciones durante la perforacioacuten se perfora o se operan equipos en el fondo
del pozo con tuberiacutea flexible datos obtenidos en tiempo real sustentan la operacioacuten de
geonavegacioacuten durante la perforacioacuten los cables de acero son maacutes resistentes y maacutes
largos los tractores de fondo de pozo arrastran equipos a traveacutes de grandes distancias
en secciones de pozos cuyo acceso seriacutea de otro modo difiacutecil o muy oneroso En pozos
profundos con trayectorias complejas los operadores y las compantildeiacuteas de servicios
participan activamente en la seleccioacuten de meacutetodos de operacioacuten de herramientas y en la
planeacioacuten de las tareas subsiguientes
61 Coacutemo llegar al lugar
El transporte de un equipo a lo largo de una distancia de varias millas o kiloacutemetros a traveacutes de un agujero pequentildeo practicado en el terreno hasta alcanzar un punto en particular
es una proeza notable pero que sucede diariamente en la industria de EampP Una vez en la
localizacioacuten de fondo de pozo requerida se espera que el equipo lleve a cabo tareas
complejas que a menudo deben ser vigiladas rutinariamente y controladas en tiempo
real en superficie lejos del pozo La eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas
forma parte de la provisioacuten de estas capacidades
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
62
El objeto operado puede ser una barrena de perforacioacuten una sarta de herramientas de
adquisicioacuten de registros pistolas para perforacioacuten de tuberiacuteas fluidos de fracturamiento o
de otro tipo dispositivos de vigilancia rutinaria y de registros o diversos tipos de equipos de
terminacioacuten de pozos En algunos procesos de operacioacuten de herramientas el instrumento se
embarca en un viaje de ida y vuelta mientras que en otras es transportado en una sola
direccioacuten es decir hacia el interior o bien hacia el exterior de un pozo
El transporte de dispositivos es una de las funciones de un sistema de operacioacuten de
herramientas Por ejemplo el sistema debe ser capaz de soportar el peso de las
herramientas y del equipo que se introduce Y se extraen de un pozo ademaacutes de su
propio peso y la resistencia a la friccioacuten asociada Ademaacutes debe existir un meacutetodo para
determinar como miacutenimo de la localizacioacuten del fondo del pozo Algunos tipos de
sistemas de operacioacuten de herramientas ofrecen la posibilidad de desprenderse de las
herramientas atascadas en situaciones de emergencia o contingencia Como uacuteltimo
ejemplo en un nuacutemero creciente de situaciones se requiere la transmisioacuten de la
informacioacuten a superficie por medio de sistemas de telemetriacutea
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
63
Un cable de acero simple o liacutenea de acero constituye quizaacutes la forma menos complicada de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo Suele usarse liacutenea de acero para
operar equipos en la terminacioacuten de pozos Hasta su liacutemite de carga la liacutenea de acero
puede bajar herramientas en el fondo del pozo a traveacutes de la fuerza de gravedad Un
motor en superficie vuelve a enrollar la liacutenea de acero en un malacate La localizacioacuten
del dispositivo adosado al extremo inferior de la liacutenea de acero se determina al menos
en forma aproximada considerando el tramo de la liacutenea de acero desenrollado en un
pozo ademaacutes de un cierto estiramiento de la liacutenea de acero resultante de su propio peso y
del peso del dispositivo operado
Figura 47
Equipo de operacioacuten de herramientas
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Los cables de acero con conductores eleacutectricos agregan mayor funcionalidad Un hilo
eleacutectrico suministra energiacutea a los dispositivos de fondo de pozo y ademaacutes puede transmitir
informacioacuten directamente a superficie Estos cables pueden tener un solo conductor un
conductor coaxial o conductores muacuteltiples El exterior de un cable de este tipo consta de
varios hilos de acero lo que se conoce como armadura del cable Esta armadura transporta
la carga y protege a los conductores eleacutectricos alojados dentro del cable
El cable de acero es raacutepido de montar y econoacutemico de correr No obstante debido a que depende de la fuerza de gravedad para desplegar las herramientas en el fondo del pozo el
cable de acero no se utiliza para operar equipos en pozos de gran inclinacioacuten u horizontales
Habitualmente las herramientas operadas con cable de acero pueden ser transportadas en
pozos con inclinaciones de hasta 65deg aunque en ciertos casos este tipo de cable ha sido
utilizado con eacutexito en pozos con inclinacioacuten de hasta 75deg
Tanto el cable de acero como la liacutenea de acero poseen limitaciones en lo que respecta
a la carga pero los cables ultra resistentes que se describen maacutes adelante tienen un liacutemite
significativamente superior El peso de un dispositivo operado junto con el cable se
conoce antes de ingresar al pozo no obstante la fuerza extra que puede requerirse para
liberar una herramienta atascada o compensar por el efecto de la friccioacuten durante la
recuperacioacuten de la herramienta excede la capacidad de carga nominal del cable En
consecuencia en el cabezal de la herramienta entre el cable y la sarta de herramientas se
coloca un punto deacutebil Este dispositivo de desconexioacuten ante contingencias estaacute disentildeado
Figura 48
Cables de acero simples Un monocable tiene un cable de acero conductor protegido por un aislamiento una envoltura y dos capas de armadura (izquierda) Las capas de la armadura se enroscan en direcciones opuestas de manera que una torsioacuten que abre una capa tensa la otra capa Un cable coaxial es un monocable con un blindaje coaxial entre el aislamiento y la envoltura (centro) Un heptacable tiene siete conductores (derecha) El heptacable tiene hilos de relleno que le confieren una forma maacutes redondeada y un relleno intersticial que impide la formacioacuten de aire y lo hace maacutes riacutegido La envoltura y dos capas en la armadura completan las capas externas En este caso el conductor 1 tiene una envoltura verde para distinguir los conductores cuando se realiza la conexioacuten
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65
para romperse antes de que lo haga el cable La alternativa de un pozo que contiene un
cable roto que se mantiene adosado a la sarta de herramientas dificulta la pesca o
recuperacioacuten de la herramienta
Los tubulares que se usan en campos petroleros tambieacuten se emplean para operar herramientas Los perforadores suelen usan la tuberiacutea para operar las barrenas de
perforacioacuten en un pozo porque es suficientemente resistente como para sustentar las
fuerzas que surgen durante el proceso de perforacioacuten Hoy en diacutea se utiliza incluso la
tuberiacutea de revestimiento para operar las barrenas de perforacioacuten en operaciones de
perforacioacuten con tuberiacutea de revestimiento pero la funcioacuten sigue siendo la misma Los
perforadores obtienen una localizacioacuten aproximada de la profundidad medida mediante el
conteo de los tramos de la columna perforadora medidos y del registro de su longitud en un
libro de registro de tuberiacuteas
A menudo se colocan dispositivos detraacutes de la barrena para obtener mediciones durante la
perforacioacuten La informacioacuten se transmite a superficie mediante pulsos de presioacuten enviados a
traveacutes del lodo de perforacioacuten
Las tuberiacuteas de la columna de perforacioacuten tambieacuten se usan en otras aplicaciones de operacioacuten de herramientas en las que se dispone de equipo de perforacioacuten y suficiente
tuberiacutea como para alcanzar el punto de destino en el fondo del pozo No obstante el
proceso de operacioacuten de herramientas a traveacutes de la tuberiacutea es lento ya que es preciso
empalmar cada tramo de la tuberiacutea cuando se baja en el pozo para proceder a su
desconexioacuten cuando se sale del mismo El costo del tiempo de equipo de perforacioacuten y de las
herramientas en siacute lo convierte en un meacutetodo de operacioacuten costoso Sin embargo puede
resultar exitoso auacuten en condiciones extremasmdashde profundidad desviacioacuten o entorno del
pozo mdashque excede la capacidad de otros sistemas de operacioacuten
El uso de tuberiacutea la flexible (CT por sus siglas en ingleacutes) como dispositivo de operacioacuten de herramientas continuacutea expandieacutendose Se utiliza CT para transportar fluidos hasta una
determinada profundidad medida en un pozo Tambieacuten se emplea CT para operar
equipos de perforacioacuten y de terminacioacuten de pozos Dado que no se basa exclusivamente en la
fuerza de gravedad para introducirla en el pozo la tuberiacutea flexible puede utilizarse en
pozos horizontales y de gran inclinacioacuten Ademaacutes se puede correr un cable de acero dentro
de la tuberiacutea flexible lo que le confiere mayor proteccioacuten al cable de la que se dispone con
el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC si bien la adquisicioacuten
de registros mediante tuberiacutea de perforacioacuten tiene mayor capacidad de carga que la
adquisicioacuten de registros con tuberiacutea flexible
La tuberiacutea flexible tiene la capacidad de impulsar sartas de herramientas largas maacutes allaacute de obstrucciones y patas de perro en las que el cable de acero convencional queda
colgado Si la tuberiacutea flexible se utiliza ocasionalmente en la adquisicioacuten de registros en
agujero descubierto la mayor parte de su aplicacioacuten se centra en la adquisicioacuten de
registros en pozo entubado En situacioacuten de agujero descubierto normalmente se
garantiza una operacioacuten con TLC
Las aleaciones utilizadas para fabricar la tuberiacutea flexible tienen cierto estiramiento que alcanza varios pies cada 10000 pies cuando se encuentra cargada aunque estos valores
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pueden cambiar dependiendo de la temperatura presioacuten y desviacioacuten del pozo Un
medidor de longitud de tuberiacuteas universal (UTLM por sus siglas en ingleacutes) mide la seccioacuten
de tuberiacutea flexible que sale del malacate ubicado en la superficie y la ovalidad del tubo Si la
imprecisioacuten debida al estiramiento de la tuberiacutea es insignificante el UTLM puede usarse
para medicioacuten de la profundidad Se recomienda el registro de correlacioacuten de la
profundidad DepthLOG CT cuando se requiere mayor precisioacuten tal es el caso de operacioacuten
de disparos o colocacioacuten de tapones de cemento El dispositivo DepthLOG determina la
localizacioacuten de los collares de la tuberiacutea de revestimiento al pasar por los mismos
proveyendo mediciones de la profundidad maacutes precisas que el UTLM de superficie
La operacioacuten de herramientas con CT exhibe un alto iacutendice de eacutexito y no requiere equipo de perforacioacuten o terminacioacuten de pozos pero siacute demanda la movilizacioacuten de la unidad
CT y de suficiente personal Sin embargo el sistema de control de pozos de superficie
permite que las operaciones sean ejecutadas bajo presioacuten es decir en condiciones de
pozo activo
La operacioacuten de herramientas con CT tiene un alcance limitado A medida que se
desenrolla el tubo pasa a traveacutes de un cuello de cisne y de un cabezal inyector accionado
a cadena que hace que la tuberiacutea exceda su liacutemite elaacutestico Esta operacioacuten ayuda a
eliminar la curvatura residual que la sarta desarrolloacute mientras se encontraba en el malacate
CT No obstante la tuberiacutea retiene una pequentildea cantidad de curvatura Esta curvatura
sumada a las curvas y desviacioacuten del pozo pone la sarta de tuberiacutea flexible en contacto
con la pared del pozo en muchos puntos Los contactos generan resistencia a la friccioacuten y
a medida que se introduce maacutes tuberiacutea del pozo la sarta se flexiona contra la pared del
pozo formando un largo rizo helicoidal La fuerza necesaria para impulsar la tuberiacutea
flexible dentro del pozo se incrementa a medida que maacutes sarta entra en contacto con la
pared del pozo Finalmente la resistencia a la friccioacuten aumenta al punto tal que no
puede seguir introducieacutendose maacutes tuberiacutea flexible dentro del pozo Esta situacioacuten se
conoce como atascamiento helicoidal
En pozos horizontales y de gran inclinacioacuten en los que el cable de acero no resulta adecuado y la tuberiacutea flexible experimenta situaciones de atascamiento helicoidal funciona
bien una forma relativamente nueva de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo el
sistema de tractor Un sistema de tractor puede ser armado raacutepidamente por una brigada
de campo estaacutendar El tractor se disentildea para ser usado en pozos entubados si bien se ha
empleado ocasionalmente en agujeros descubiertos Los tractores se operan habitualmente
con cable de acero pero ciertos tractores pueden operar con tuberiacutea flexible Este sistema es
analizado en mayor detalle maacutes adelante
La trayectoria y las condiciones del pozo asiacute como las restricciones conocidas deben ser
evaluadas y analizadas con anticipacioacuten para garantizar la operacioacuten de un tractor El hecho
de basar la eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas en reglas generalizadas puede
dar lugar a problemas El programa planificador de herramientas de Schlumberger guiacutea la seleccioacuten de la forma de operacioacuten y del punto deacutebil a utilizar Los datos de entrada del
programa de computacioacuten incluyen informacioacuten sobre la trayectoria del pozo y su
terminacioacuten ademaacutes sobre la sarta de herramientas
La salida del programa proporciona paraacutemetros criacuteticos para la planeacioacuten de la forma de
operacioacuten de las herramientas Las graacuteficas de salida son presentadas generalmente en base a
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67
la profundidad medida de la sarta de herramientas a medida que se desplaza hacia la
superficie y hacia el fondo del pozo Estos paraacutemetros incluyen la severidad de la pata de
perro la maacutexima tensioacuten posible sobre el cabezal de la herramienta sin exceder la
capacidad nominal del cable en la superficie la tensioacuten de superficie necesaria para
romper el punto deacutebil y la fuerza del tractor requerida para desplazar la sarta de
herramientas de adquisicioacuten de registros hacia el fondo del pozo El programa calcula
ademaacutes la tensioacuten a lo largo del cable para cualquier profundidad de la sarta de
herramientas En los ejemplos presentados a continuacioacuten se incluyen casos que
demuestran el empleo de esta aplicacioacuten en situaciones de campo
El sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es un meacutetodo
operado con tuberiacutea en el que se utilizan equipos especiales para conectar las
herramientas de adquisicioacuten de registros a la columna de perforacioacuten Este sistema se
utiliza para registrar pozos con condiciones de pozo dificultosas tales como grandes
aacutengulos de desviacioacuten patas de perro muacuteltiples o formacioacuten de cavernas Tambieacuten es
utilizado con sartas de herramientas cuyo peso se aproxima al liacutemite del punto deacutebil de
un cabezal de adquisicioacuten de registros Las herramientas de adquisicioacuten de registros de
la sarta pueden ser protegidas del peso de la columna de perforacioacuten mediante la
vigilancia continua de la compresioacuten de la herramienta Un cabezal de anclaje TLC
(DWCH por sus siglas en ingleacutes) fija la sarta de herramientas a la columna de
perforacioacuten Se bajan en el pozo algunos tiros de la sarta hasta alcanzar la cima del
intervalo de registro que se encuentra habitualmente ubicada justo encima de la zapata
inferior de la tuberiacutea de revestimiento El cable de adquisicioacuten de registros se enrosca a
traveacutes de un adaptador de entrada lateral de cable (CSES por sus siglas en ingleacutes) El
CSES permite que el cable cruce desde el interior de la columna de perforacioacuten por
debajo del CSES hasta el exterior de la misma por encima del CSES A continuacioacuten
se adosa al cable un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten TLC (PWCH) que se bombea
hacia el fondo del pozo a traveacutes de la sarta de perforacioacuten Una vez que el PWCH queda
asegurado en el DWCH se establece una conexioacuten eleacutectrica entre la unidad de
adquisicioacuten de registros y la sarta de herramientas y se suministra energiacutea a eacutesta uacuteltima
Luego el sistema puede adquirir registros en direccioacuten al fondo del pozo mediante el
agregado de tuberiacuteas a la columna de perforacioacuten
El CSES no se utiliza habitualmente en pozos sin entubar porque esto incrementa la
posibilidad de dantildear el cable de acero en la parte externa de la tuberiacutea que se encuentra
por encima del mismo Este hecho normalmente limita la adquisicioacuten de registros con el
sistema TLC en agujeros descubiertos a una distancia equivalente a la longitud del
pozo entubado Existe un sistema TLC mejorado para ser utilizado en ambientes de alta
presioacuten y alta temperatura Este sistema puede operar a 260degC [500degF] y 25000 lpc
[172 MPa] y tiene estabilidad quiacutemica eleacutectrica y mecaacutenica mejorada a altas
temperaturas Ademaacutes mediante la inclusioacuten de dos vaacutelvulas de seguridad en el sistema
para aislar la tuberiacutea del espacio anular se provee control adicional del pozo Estas
vaacutelvulas pueden manejar una presioacuten diferencial de hasta 20000 lpc [138 Pa] En
situaciones en la situacioacuten en la que la adquisicioacuten de registros con cable suele ser
exitosa pero implica riesgos el sistema de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten
de pesca LWF ofrece una alternativa con respecto a una operacioacuten TLC En condiciones
de adquisicioacuten de registros difiacuteciles el servicio LWF y se intenta realizar una operacioacuten
de adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar Si resulta exitosa el operador se ahorra
tiempo y la erogacioacuten que implica una corrida TLC Si alguna herramienta se atasca en
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el pozo el servicio LWF ofrece una forma de recuperarla y seguir adquiriendo registros
como si se tratara de una operacioacuten con el sistema TLC
Una operacioacuten LWF es un procedimiento de pesca de tipo corte y roscado Una
herramienta especial sujeta y corta el cable de acero en superficie El extremo cortado
del cable se enrosca a traveacutes de un primer tramo de la columna de perforacioacuten Con la
tuberiacutea suspendida en el pozo el cable de acero se enrosca a traveacutes de otro tramo de
columna de perforacioacuten que se atornilla al tramo suspendido en el pozo Este proceso se
reitera La necesidad de enroscar el cable la convierte en un a operacioacuten mas lenta que
la ejecutada con el sistema TLC hasta que la tuberiacutea alcanza el punto de instalacioacuten de
un CSES Justo debajo del CSES se instala una herramienta corta cable (CCTS por sus
siglas en ingleacutes) Pasando este punto el proceso se ejecuta la misma velocidad que en
una operacioacuten con el sistema TLC y posee las mismas restricciones de profundidad con
mantener el CSES dentro de la tuberiacutea de revestimiento
Procesos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea Una operacioacuten con el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es similar a una operacioacuten de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten de pesca pero ambas difieren por cuanto utilizan equipos diferentes En los dos casos se trata de meacutetodos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea En el sistema TLC la tuberiacutea y la sarta de herramientas se enroscan entre siacute con un cabezal de anclaje (DWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a la sarta (extremo inferior derecho) Se baja la tuberiacutea hasta que la sarta de herramientas alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento Luego se enrosca el cable a traveacutes de un adaptador de entrada lateral de la tuberiacutea de revestimiento (CSES por sus siglas en ingleacutes) (parte central a la derecha) A continuacioacuten se bombea un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten (PWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a un cable de acero para establecer la conexioacuten eleacutectrica con la sarta de herramientas a traveacutes del DWCH (extremo inferior derecho) Durante la adquisicioacuten de registros se baja maacutes tuberiacutea En una operacioacuten LWF la herramienta se atasca en el pozo al comienzo de la operacioacuten El cable es cortado en la superficie y se enrosca a traveacutes de la tuberiacutea que se baja en el pozo Cuando la columna alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento se agrega una herramienta corta-cables (CCTS por sus siglas en ingleacutes) y un CSES (parte central a la izquierda) Luego se baja maacutes tuberiacutea hasta llegar a la herramienta Una cuntildea en espiral situada en la parte inferior de la tuberiacutea sujeta la herramienta y se ejerce tensioacuten sobre el cable de acero para asegurar la conexioacuten (extremo inferior izquierdo) Se vuelve a conectar el cable a la unidad de adquisicioacuten de registros utilizando un torpedo LWF de dos extremos (extremo superior izquierdo) y la operacioacuten de adquisicioacuten de registros continuacutea Al final de la operacioacuten LWF se requiere la unidad CCTS para cortar el cable y recuperar la sarta de herramientas sostenida por la cuntildea en espiral
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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62 de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo
Los cables constituyen una forma importante y confiable de introducir y extraer
herramientas y equipos en el pozo El registro de los pozos muy profundos que se
perforan comuacutenmente en el Golfo de Meacutexico en el aacuterea marina de EUA y en otros
lugares requiere cables de acero especiales de maacutes de 7300 m [24 000 pies] de
extensioacuten Se han desarrollado nuevos sistemas que manejan hasta 12200 m [40000
pies] de cable de acero
Figura 49
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Schlumberger introdujo el cable 7-48Z US ultra resistente en el antildeo 2001 A nivel
mundial se han concretado maacutes de 200 descensos con cables 7 - 4 8 Z US En
diciembre de 2003 se alcanzoacute una profundidad reacutecord para la adquisicioacuten de registros
con cable en el pozo Tonga 1 de ChevronTexaco situado en el Golfo de Meacutexico unos
240 km [150 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens El cable 7-48Z US ultra resistente
permitioacute operar una herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes Microeleacutectricas en Lodos
Base Aceite OBMI y una plataforma de adquisicioacuten de registros en pozos de alta
presioacuten y alta temperatura Xtreme hasta una profundidad de 9700 m [31824 pies]
transmitiendo los datos a la superficie en tiempo real
Estas profundidades reacutecord requieren cables ultra resistentes La resistencia de carga de
un cable es proporcionada por la armadura de acero que rodea al conductor o a los
conductores La armadura estaacute compuesta por dos capas de hilos metaacutelicos enrollados
en forma helicoidal uno en sentido horario y el otro en sentido antihorario Los cables
ultra resistentes tales como el 7-48Z US tienen una armadura fabricada mediante un
proceso de moldeado en friacuteo para que los cables tengan una relacioacuten resistenciapeso
superior a la de otros cables La capacidad de estos cables se fija en 18000 lbf [80 kN]
El siguiente tipo de cable maacutes resistente puede soportar 15500 lbf [69 KN]
Figura 51
Equipo de superficie para el sistema de cable ultra resistente Para lograr todos los beneficios de los cables ultra resistentes se necesitan equipos adicionales en la superficie Las poleas estaacuten hechas de materiales compuestos especialmente desarrollados y la polea inferior tiene un anclaje de alta resistencia El malacate de doble tambor con cable (WDDC por sus siglas en ingleacutes) provee alivio de la tensioacuten entre el cable que sale del pozo y la unidad de adquisicioacuten de registros La distancia recomendada entre el malacate y la unidad de adquisicioacuten de registros es de 15 m [50 pies] sin un arreglo especial y de 3 m [10 pies] con el arreglo La desviacioacuten angular entre el malacate y la polea inferior se limita a 2deg
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Los cables convencionales soportan cargas menores Las compantildeiacuteas de servicio utilizan
los cables ultra resistentes que ofrecen diversos fabricantes para registrar pozos
verticales profundos no obstante para obtener todos los beneficios de esta capacidad de
carga adicional se necesitan poleas mas resistentes un malacate especial y un punto
deacutebil mejorado
El cable de acero convencional que soporta cargas pequentildeas tiacutepicamente sale de la
unidad de adquisicioacuten de registros pasa a traveacutes de dos poleas y se introduce en el
pozo Para soportar cargas mayores de hasta 24000 lbf [107 kN] de tensioacuten de liacutenea se
utilizan poleas para servicio pesado hechas de materiales compuestos especialmente
desarrollados La polea inferior debe estar soportada por anclajes resistentes especiales
El equipo de perforacioacuten y las poleas para servicio pesado pueden soportar una tensioacuten
del cable de 18000 lbf pero el malacate de la unidad de adquisicioacuten de registros soacutelo
puede aplicar una fuerza sostenida de hasta 8500 lbf [378 kN] durante la operacioacuten de
enrollado y soacutelo puede ejercer traccioacuten hasta el liacutemite maacuteximo del motor de la unidad
que habitualmente es de unas 12000 lbf [534kN]
Para reducir o disminuir la tensioacuten del cable entre el equipo de perforacioacuten y la unidad
de adquisicioacuten de registros se puede colocar entre ambos un malacate de doble tambor
(WDDC por sus siglas en ingleacutes) La operacioacuten de un malacate se basa en el contacto
por friccioacuten entre sus tambores y un cable para reducir la tensioacuten en el cable Cuanto
Figura 50
Fuerza en el cabezal de la herramienta para varios cables El cable ultra resistente 7-48Z US (azul) tiene una traccioacuten maacutexima de 18000 lbf [80 kN] en la superficie maacutes que los cables convencionales (XS) y extra resistentes (XXS) La magnitud de la traccioacuten disponible decrece con la profundidad La pendiente de cada liacutenea queda determinada por el peso del cable en el lodo
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mayor es la superficie de contacto mayor es la reduccioacuten de la tensioacuten El cable que
pasa por el malacate WDDC de Schlumberger se enrolla varias veces en dos grandes
tambores generando un alivio de tensioacuten de 20000 lbf [89 kN] o un valor superior a
velocidades de adquisicioacuten de registros de hasta 6100 mh [20000 piesh] Este sistema
de malacate ha sido utilizado fundamentalmente en el Golfo de Meacutexico En el distrito de
Larose Luisiana EUA se utilizoacute el sistema WDDC para maacutes de 400 descensos de
cables 7-48Z XXS extra resistentes y cables 7-48Z US ultra resistentes entre mayo de
2002 y agosto de 2004
Figura 52
Deformacioacuten del cable Un cable tiacutepico de siete conductores (extremo superior) se contrae cuando es sometido a esfuerzo (centro) La capa externa de la armadura se afloja levemente y la capa in- terna se tensa Los conductores y el relleno se comprimen Si un cable se enrolla en un tambor en condiciones de gran tensioacuten tambieacuten se puede deformar quizaacutes lo suficiente para fallar con el tiempo (extremo inferior) La deformacioacuten se muestra ampliada en esta graacutefica
Utilizacioacuten del malacate en el Golfo de Meacutexico El malacate de doble tambor (WDDC) ha sido utilizado en maacutes de 500 descensos (rojo) en el Golfo de Meacutexico Maacutes de la mitad de los trabajos superaron la profundidad medida de 6220 m [20400 pies]
Figura 53
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Ademaacutes reducir la tensioacuten del cable antes de volver a enrollarlo prolonga la vida uacutetil
del mismo Si un cable se enrolla en un tambor bajo gran tensioacuten se deforma El exceso de
deformacioacuten puede producir roturas dentro del cable con la posibilidad de provocar
cortocircuitos o contactos entre los conductores o con la armadura del cable Por lo
tanto es importante aliviar el exceso de tensioacuten antes de enrollar un cable ultra resistente
en un tambor
Schlumberger examina regularmente todos los cables Los cables de alta resistencia se desenrollan se limpian y se reajustan en lo que respecta a esfuerzo de torsioacuten
transcurrida una semana o un mes de ejecutada una operacioacuten dependiendo del cable y
del lodo empleados Luego los cables son examinados para controlar el posible aflojamiento
de la armadura y verificar la ductilidad y el desgaste La aprobacioacuten de la utilizacioacuten del
cable en aplicaciones posteriores estaacute sujeta al cumplimiento de pautas estrictas
Los cables ultrarsistentes son sometidos a este procedimiento de calificacioacuten aun con
mayor frecuencia ndashdentro de la semana ultima semana de cada operacioacuten Es importante
observar qu una operacioacuten implica multiples viajes dentro del pozo En la medida que el
cable no haya excedido su capacidad nominal de 18000 lbf puede ser utilizado para
carreras repetidas dentro de la misma operacioacuten
Mantenimiento del cable Los cables ultra resistentes utilizan un malacate para aliviar la tensioacuten del cable antes de enrollarlo en un tambor Para garantizar el alivio del esfuerzo de torsioacuten del cable despueacutes de cada operacioacuten se restituye el esfuerzo de torsioacuten y se vuelven a enrollar los cables de Schlumberger El cable pasa por un torsor y una unidad de malacate Este torsor se hace girar constantemente para eliminar la torsioacuten propia del cable sometido a esfuerzo Este procedimiento de torsioacuten restituye el bobinado de la armadura El cable tambieacuten pasa por dos unidades de limpieza de cables para eliminar los materiales extrantildeos y si es necesario agregar aceite a la armadura del cable
Figura 54
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Ademas de la deformacion del cable cuando se vuelve a enrollar bajo gran tension el
estiramiento del cable tiende a tensar una de las capas de la armadura helicoidal y a
aflojar la otra El sistema de aseguramiento de la calidad de Schlumberger incluye la
torsioacuten del cable ultra resistente durante el procedimiento de desenrrollado para
reestablecer el embobinado de la armadura
Una segunda caracteriacutestica necesaria para trabajar con cables con grandes tensiones
consiste en disponer de un punto deacutebil especial Si una herramienta se atasca en el pozo
resulta sumamente conveniente poder separar el cable lo maacutes cerca posible de la
herramienta atascada La alternativa de tener un cable roto caoacuteticamente retorcido en el
pozo dificulta auacuten maacutes la ejecucioacuten de una operacioacuten de pesca destinada a recuperar la
herramienta atascada Para evitar esta situacioacuten se implementa un punto deacutebil como
parte del cabezal de la herramienta que se emplaza entre la sarta de herramientas y el
cable El punto deacutebil se rompe cuando es sometido a un esfuerzo de traccioacuten que supera
su capacidad nominal desprendiendo asiacute el cable de la herramienta y permitiendo la
extraccioacuten de todo el cable del pozo
El programa planificador de herramientas o planificador de la operacioacuten de herramientas predice las cargas a ser ejercidas sobre un cable de acero En un pozo profundo la tensioacuten
de fondo de pozo requerida para superar un punto deacutebil mecaacutenico puede exceder el
esfuerzo maacuteximo aplicado en la superficie Si esto sucediera el punto deacutebil no puede
Figura 55
Operacioacuten del punto deacutebil controlada eleacutectricamente Un dispositivo de liberacioacuten controlado eleacutectricamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) es activado por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Una vez armada una varilla de accionamiento sostiene un reteacuten en su lugar impidiendo que la unidad se desplace La varilla de accionamiento es mantenida contra un resorte por una bobina de cuatro piezas que a su vez son sostenidas por una placa de berilio-niacutequel (Be-Ni) La soldadura en la unioacuten externa de la placa delgada la sostiene en su lugar alrededor de la bobina Cuando una sentildeal de activacioacuten eleacutectrica es enviada al dispositivo ECRD el elemento calefactor derrite la soldadura liberando la placa de berilio-niacutequel y permitiendo que las cuatro piezas de la bobina se separen El accionador a resorte puede desplazarse en sentido descendente liberando el reteacuten Un leve impulso separa el reteacuten del alojamiento del dispositivo ECRD liberando el cable de la herramienta
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
75
romperse al quedar atascada una herramienta y por el contrario la sobre traccioacuten causa la
ruptura del cable
Este problema condujo a Schlumberger a desarrollar un dispositivo de desconexioacuten
controlado electroacutenicamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) para reemplazar el punto
deacutebil mecaacutenico en el cabezal de la herramienta Con este dispositivo la tensioacuten en el
cabezal de la herramienta puede alcanzar 8000 lbf [356 KN] que es el limite de carga del
dispositivo ECRD Hasta su activacioacuten un punto deacutebil del dispositivo ECRD tolera grandes
esfuerzos de traccioacuten por la tensioacuten del cable y grandes impactos
Si un operador necesita liberar el cable de la sarta de herramientas dispositivo es activado
por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Luego el dispositivo ECRD se desconecta raacutepidamente
separando el cable del cabezal de la herramienta Los puntos deacutebiles del dispositivo ECRD
estaacuten regulados para operar a una temperatura de hasta 204deg C [400degF] y una presioacuten de
20000 lpc [138 MPa] Ademaacutes existe una versioacuten capaz de operar a 260degC [500degF] y
30000 lpc [207 MPa]
63 Desafiando las profundidades
Unocal decidioacute reingresar en un pozo de aguas profundas situado en el Golfo de Meacutexico
EUA para perforar hasta una mayor profundidad Los pozos vecinos habiacutean hallado
hidrocarburos en estratos maacutes profundos El pozo original no estaba disentildeado para
continuar con la perforacioacuten de manera que el diaacutemetro del agujero de la nueva seccioacuten se
limitoacute a 61frasl8 pulgadas La profundidad medida hasta la base de la seccioacuten planificada
era de aproximadamente 8870 m [29100 pies]
Unocal trabajoacute con Schlumberger para determinar la mejor manera de evaluar la nueva seccioacuten de agujero descubierto Para ello debieron afrontar diversos desafiacuteos
incluyendo la profundidad extrema del pozo y el diaacutemetro severamente restringido del
agujero ademaacutes de la adecuacioacuten al tamantildeo y el peso de las sartas de adquisicioacuten de
registros que la compantildeiacutea queriacutea correr Las tarifas diarias de la embarcacioacuten para
perforacioacuten eran muy elevadas de manera que la eficiencia resultaba un paraacutemetro
importante
El pozo era esencialmente vertical pero la nueva seccioacuten de agujero descubierto incluiacutea
unos 300 m [1000 pies] en los que la desviacioacuten aumentaba hasta aproximadamente 15deg
y la severidad de las patas de perro en ese tramo llegaba a 4deg30 m [4deg100 pies]
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Para la planeacioacuten de este trabajo Schlumberger utilizoacute el programa planificador de herramientas que indicoacute que un sistema de cable ultra resistente permite bajar las
herramientas hasta la profundidad requerida en este agujero de pequentildeo diaacutemetro Los
datos provenientes de carreras de adquisicioacuten de registros previas ejecutadas en el
mismo pozo verificaron las predicciones del planificador de herramientas En cada una de
las tres carreras se modeloacute el cable y la sarta de herramientas efectivamente utilizados Los
datos correspondientes a la tensioacuten del cable provenientes de estas carreras de adquisicioacuten de
registros previas coincidiacutean con las predicciones del programa de computacioacuten Los
resultados obtenidos dieron confianza a Unocal en cuanto a la precisioacuten de la salida del
programa que cubriacutea la nueva seccioacuten en agujero descubierto
Unocal y Schlumberger trabajaron a fin de disentildear las carreras de adquisicioacuten de
registros para el nuevo tramo del pozo Se utilizoacute un dispositivo WDDC con poleas y
anclajes para servicio pesado en la superficie y la sarta incluyoacute un punto deacutebil ECRD
Ambos elementos permiten el aprovechamiento maacuteximo de las 18000 lbf de capacidad
nominal del cable
Figura 56
Pata de perro en un pozo de Unocal La maacutexima severidad de la pata de perro que se experimentariacutea en la extensioacuten del pozo de Unocal fue de 4deg30 m [4deg100 pies] Esta pata de perro se produce en una seccioacuten de agujero descubierto con una desviacioacuten que alcanza aproximadamente 15deg
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En once de los doce descensos con fines de adquisicioacuten de registros se utilizoacute el mismo
cable 7-48Z US No se requirioacute tiempo inactivo entre las carreras para intercambiar o
reacondicionar el cable La secuencia de adquisicioacuten de registros incluyoacute diversos
desafiacuteos La sarta de herramientas maacutes larga teniacutea una extensioacuten de 448 m [147 pies]
La sarta maacutes pesada teniacutea un peso de aproximadamente 1800 kg [4000 lbm] en el aire
En siete de estos descensos se utilizoacute el Probador Modular Dinaacutemico de Formacioacuten
MDT que es una sarta de herramientas pesada La herramienta de mayor diaacutemetro
utilizada en el agujero de 61frasl8 pulgadas teniacutea 51frasl2 pulgadas con lo que quedoacute una
Figura 57
Comparacioacuten de la tensioacuten real con la tensioacuten predicha Las mediciones de tensioacuten efectuadas durante tres carreras de adquisicioacuten de registros (puntos de medicioacuten) en el pozo original se correlacionan favorablemente con las predicciones del programa planificador de herramientas (liacuteneas) La primera carrera de adquisicioacuten de registros cubrioacute unos 4600 m [15000 pies] del pozo entubado (extremo superior) La segunda y tercera carreras se ejecutaron a lo largo de distancias maacutes cortas una dentro de la tuberiacutea de revestimiento (centro) y la otra debajo de la tuberiacutea de revestimiento (extremo inferior) El programa predice la tensioacuten tanto para el desplazamiento hacia el fondo del pozo (azul) como para la extraccioacuten fuera del pozo (rojo) El escaloacuten que se observa en la tensioacuten se debe a una velocidad de adquisicioacuten de registros maacutes lenta cuando la sarta de herramientas se encuentra fuera de la tuberiacutea de revestimiento Las tensiones difieren entre los tres casos debido a las diferentes sartas de herramientas utilizadas en las tres carreras de adquisicioacuten de registros
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separacioacuten alrededor de la herramienta de tan soacutelo 08 cm [03 pulgadas] La tensioacuten del
cable en la superficie alcanzoacute entre 17000 y 18000 lbf [76 y 80 kN] en maacutes de 20
oportunidades durante las 11 carreras de adquisicioacuten de registros Hubiera sido
imposible lograr tensiones por traccioacuten tan grandes sin el sistema de cable ultra
resistente completo incluyendo el WDDC y las poleas especiales emplazadas en la
superficie
La tercera carrera de adquisicioacuten de registros resultoacute problemaacutetica En su primera
carrera la herramienta MDT permanecioacute 75 horas en la estacioacuten para la ejecucioacuten de
una prueba de interferencia finalizada la cual la herramienta quedoacute atascada en el
agujero La brigada tensionoacute el cable hasta su maacuteximo nivel nominal de 18000 lbf pero
no logroacute recuperar la herramienta Pudieron ocurrir dos cosas el cable estaba atascado
en una hendidura (canaleta) o la presioacuten del pozo excediacutea la presioacuten de formacioacuten y se
habiacutea formado un revoque de filtracioacuten (enjarre) alrededor del cable al forzar el lodo de
perforacioacuten dentro de la formacioacuten situacioacuten que se conoce como atascamiento
diferencial
Unocal activoacute el punto deacutebil ECRD para soltar el cable de la herramienta Luego aplicoacute
una tensioacuten en superficie de 18500 lbf [823 kN] que logroacute liberar el cable Antes de
proceder a la pesca de la herramienta Unocal ejecutoacute una operacioacuten de adquisicioacuten de
registros siacutesmicos verticales (VSP por sus siglas en ingleacutes) utilizando el mismo cable
ultra resistente
Al cabo de unos diacuteas un viaje LWF permitioacute recuperar la herramienta MDT Cuando la
herramienta fue reconectada a una fuente de energiacutea emplazada en el fondo del pozo
luego de pasar maacutes de tres diacuteas en el pozo de alta presioacuten se activoacute y comenzoacute a enviar
sentildeales a superficie
Las herramientas de adquisicioacuten de registros operadas mediante la utilizacioacuten de un
cable ultra resistente con la unidad WDDC en superficie proporcionaron a Unocal
informacioacuten del yacimiento que de lo contrario hubiera sido difiacutecil sino imposible de
obtener Otros cables u otros sistemas de superficie menos robustos habriacutean requerido
sartas de herramientas maacutes cortas y maacutes livianas para mantenerse dentro de liacutemites
operativos seguros Esto llevoacute a Unocal a optar por un programa de evaluacioacuten de
formaciones abreviado o habriacutea prolongado la operacioacuten de adquisicioacuten de registros La
prolongacioacuten de la operacioacuten de adquisicioacuten de registros constituyoacute una propuesta
costosa cuya implementacioacuten implicoacute el empleo de una embarcacioacuten para perforacioacuten
de la clase del Discoverer
Desde el inicio de su programa de perforacioacuten en aguas profundas Unocal ha sido
usuario activo de los cables maacutes modernos La compantildeiacutea conserva permanentemente
dos de los cables maacutes resistentes junto con una unidad WDDC a bordo de su
embarcacioacuten para perforacioacuten
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores
Mientras el cable de acero constituye uno de los meacutetodos maacutes antiguos de operacioacuten de
herramientas los tractores de fondo de pozo representan uno de los maacutes modernos
Un tractor arrastra la sarta de operacioacuten hacia el fondo del pozo eacutesa es su diferencia
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fundamental con respecto a otros medios de operacioacuten de herramientas Un tractor
puede ser emplazado de manera tal de empujar o arrastrar la sarta de herramientas pero
la sarta de herramientas es corta comparada con el cable que conecta el tractor y la sarta
con la superficie El hecho de colocar la fuerza motriz cerca del frente de la sarta de
operacioacuten le permite mover las herramientas y dispositivos a lo largo de secciones
horizontales de alcance extendido Incluso en aquellos puntos en los que la desviacioacuten
del pozo supera los 90deg el tractor mueve la sarta de herramientas en sentido ascendente
La friccioacuten es enemiga de la operacioacuten de herramientas ya que debe vencer una fuerza
adicional cuando los objetos operados rozan la pared del pozo No obstante un tractor
aprovecha la friccioacuten en su propio beneficio ejerciendo contra la pared del pozo una
fuerza suficiente como para que la friccioacuten impida que el mismo se deslice nuevamente
a lo largo de la pared a medida que desplaza la carga hacia adelante
El sistema de accionamiento tiene que proveer suficiente fuerza de traccioacuten como para
superar el arrastre de la carga incluyendo la sarta de herramientas operada y el cable de
adquisicioacuten de registros u otros dispositivos necesarios para la operacioacuten de las
herramientas Ademaacutes la fuerza de friccioacuten generada por la presioacuten contra la pared del
pozo debe superar a esta fuerza de traccioacuten En consecuencia la resistencia a la friccioacuten
que puede lograrse es un liacutemite que se impone sobre la fuerza que puede aplicar
efectivamente un tractor
Actualmente se dispone de dos mecanismos de accionamiento de tractores baacutesicos para
obtener esta resistencia accionamiento continuo o sujecioacuten alternativa Los disentildeos de
accionamiento continuo constan de ruedas comunes ruedas helicoidales cadenas o
bandas de rodamiento que hacen contacto con la pared del pozo Es necesario un
sistema de suspensioacuten para mantener el mecanismo de accionamiento en contacto con el
pozo cuando el tractor encuentra cambios de diaacutemetro pequentildeos Los cambios de
diaacutemetro grandes resultan difiacuteciles de sortear para los tractores de accionamiento
continuo particularmente cuando el diaacutemetro se reduce el mecanismo de
accionamiento debe ejecutar dos acciones un impulso hacia afuera para lograr la
sujecioacuten contra la pared del pozo y un esfuerzo de traccioacuten hacia adentro para dar
cabida al diaacutemetro que se ha reducido
Un tractor con sujecioacuten alternativa requiere como miacutenimo dos unidades de
accionamiento que alternen entre el accionamiento y la restauracioacuten del mecanismo La
unidad de accionamiento presiona su mordaza de sujecioacuten contra la pared fijaacutendose en
su lugar Luego desplaza la sarta de herramientas hacia adelante con respecto a la
mordaza de sujecioacuten fijada Mientras tanto la unidad de restauracioacuten se suelta de la
pared y se auto-desplaza hacia adelante con respecto a la sarta de herramientas Al final
de la carrera estas dos unidades intercambian sus funciones
Si bien pueden desarrollarse tractores con sujecioacuten alternativa que utilicen soacutelo un
motor el movimiento de la sarta de herramientas es discontinuo lo que crea una gran
carga inercial cuando la sarta se pone en movimiento y se detiene La utilizacioacuten de
motores independientes provee un movimiento traslapado al final de cada carrera de
modo que la sarta de herramientas se sigue moviendo a una velocidad constante
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80
A diferencia de los modelos de accionamiento continuo el disentildeo con sujecioacuten
alternativa no requiere de un sistema de suspensioacuten para moverse a traveacutes de los
pequentildeos cambios de diaacutemetro del pozo porque la mordaza de sujecioacuten fijada estaacute
estaacutetica Tanto en el disentildeo continuo como en el alternativo el mecanismo se repliega
dentro del cuerpo del tractor para su transporte antes y despueacutes de usarse Ambos
disentildeos deben retraerse los brazos en caso de interrupcioacuten del suministro de energiacutea
para evitar atascamiento en el pozo
El desplazamiento del tractor y su carga requiere energiacutea la cual se suministra por cable
desde superficie Dado que los cables conductores transmiten una cantidad limitada de
energiacutea el consumo de energiacutea del tractor de fondo tambieacuten es limitado La energiacutea es
el producto de la velocidad de movimiento por la carga que desplaza el tractor Esto
significa que un tractor puede tirar de una carga pesada o moverse raacutepidamente pero no
ejecuta ambas acciones en forma simultaacutenea Lamentablemente no toda la energiacutea que
se suministra en la superficie se usa para mover el tractor y tirar de la carga En el cable
de acero se producen peacuterdidas resistivas Ademaacutes el sistema de accionamiento del
tractor no es 100 eficaces en lo que respecta a conversioacuten de la energiacutea eleacutectrica en
movimiento Muchos tractores exhiben entre un 10 y un 20 de eficiencia solamente
convirtieacutendose la energiacutea remanente en calor de desecho
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten
El sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC corresponde a un tractor de fondo de
pozo de sujecioacuten alternativa cuya eficiencia es superior al 40 Este tractor de alta
eficiencia tiene energiacutea disponible para mayores velocidades o cargas maacutes grandes que
otros tractores de acuerdo a su energiacutea
Figura 58
Velocidad del tractor y fuerza de empuje disponible Existe una compensacioacuten entre la velocidad y carga para los tractores Para una cantidad de energiacutea suministrada al tractor en el fondo del pozo eacuteste se puede mover raacutepidamente u operar una carga pesada El tractor MaxTRAC (azul) es mucho maacutes eficaz que un tractor convencional (rojo) lo que le permite moverse raacutepidamente u operar cargas maacutes grandes
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Una caracteriacutestica esencial de este tractor es el disentildeo del tipo leva-mordaza de sujecioacuten
Tres conjuntos de brazos centralizan cada unidad de tractor Cada brazo del tractor
presiona una leva y dos ruedas contra la pared del pozo La leva es un dispositivo en
forma de corazoacuten que gira alrededor de su propio eje Al girar la leva la distancia D que
media entre el eje y el borde exterior que estaacute en contacto con la pared cambia
permanentemente
Cuando los brazos se encuentran desplegados pero la unidad no desplaza la sarta de
herramientas una pequentildea fuerza hidraacuteulica radial los mantiene contra la pared del
pozo pero no los fija en su lugar Los brazos se montan sobre ruedas a lo largo de la
pared De este modo se desplazan hacia adentro y afuera para adaptarse a los cambios
de diaacutemetro de pozo
El borde de la leva va en contacto con la pared con dientes de sujecioacuten Se mantienen contra la pared mediante resorte de poca tensioacuten pero el movimiento de la herramienta
Figura 59
Principio de una mordaza con sujecioacuten de levas La parte giratoria de la mordaza de sujecioacuten de levas tiene forma de corazoacuten (insertos) La distancia vertical D entre el eje y la pared puede cambiar continuamente al rotar la leva Cuando la unidad inicia su carrera de propulsioacuten el empuje de la sarta de herramientas hacia la derecha produce un movimiento reactivo hacia la izquierda contra la tuberiacutea de revestimiento Esto hace rodar la leva hacia una distancia D maacutes grande sujetando sus dientes en la pared (extremo superior) Los brazos del tractor se cierran de manera que este aumento de diaacutemetro de la leva tiene el efecto de mantener los brazos en su lugar contra la fuerza de traccioacuten FP resistiendo el deslizamiento inverso a medida que la unidad desplaza la sarta de herramientas (no mostrada aquiacute) hacia la derecha (centro) En una carrera de retorno de una unidad una fuerza FR tiende a hacer rodar la leva de modo que adquiere un diaacutemetro maacutes pequentildeo y se deslice por la pared (extremo inferior) Una pequentildea fuerza de resorte FS mantiene la leva contra la tuberiacutea de revestimiento pero sus dientes no se sujetan
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82
hacia adelante tiende a hacer rodar la leva hacia un extremo a una distancia D maacutes corta
La leva se desliza a lo largo de la pared del pozo sin sujetarse
Justo antes de que el tractor inicie su carrera de impulsioacuten el sistema hidraacuteulico cambia para mantener los brazos en tensioacuten constante presionados contra la pared
Cuando el sistema de accionamiento del tractor empieza a empujar la sarta de
herramientas una fuerza reactiva intenta deslizar los brazos hacia atraacutes con respecto a la
pared del pozo Esto hace rodar la leva dentada a una distancia D adicional Como hay
tres brazos que mantienen centralizada la herramienta esta distancia D empuja la leva
con mayor firmeza contra la pared los dientes proveen un aseguramiento seguro que
impide que la unidad se deslice hacia atraacutes Esto convierte a este disentildeo en un
amplificador mecaacutenico natural que rota automaacuteticamente como para proporcionar la
fuerza radial necesaria para evitar el deslizamiento del tractor
Figura 60 Visualizacioacuten del MaxTRAC en pozo
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83
Con la unidad de accionamiento sostenida un motor impulsa el tractor y su carga hacia
adelante Esto continuacutea hasta el final de la carrera de desplazamiento en la que otro tractor
asume las funciones de accionamiento El motor de impulsioacuten invierte su marcha a fin de
retomar su posicioacuten para la siguiente carrera Este proceso hace rodar la leva en una
direccioacuten para reducir la distancia D soltando la mordaza de sujecioacuten y permitiendo el
deslizamiento de la unidad
El sistema de leva proporciona una presioacuten de contacto constante de acuerdo a las limitaciones del diaacutemetro interno (DI) del pozo el disentildeo del mismo La unidad MaxTRAC
aplica la fuerza de impulsioacuten en cualquier diaacutemetro del pozo dentro de un rango DI que
oscila de 61 a 244 cm [24 y 9625 pulgadas] La herramienta pasa a traveacutes de una
restriccioacuten de 56 cm [221 pulgadas] sin cambiar sus piezas El tractor se sujeta en tres
puntos discretos a lo largo del pozo cada 06 m [2 pies] lo que reduce la posibilidad de dantildeo
en la tuberiacutea de revestimiento Si bien el sistema MaxTRAC impulsa la sarta de
herramientas hacia atraacutes esto se hace a lo largo de una distancia corta para sortear una
restriccioacuten a fin de evitar el dantildeo al cable de acero se utiliza para extraer la sarta de
herramientas del pozo
Este tipo de tractor se adecua en formaciones consolidadas en agujero descubierto
Mediante el uso de maacutes de dos unidades de tractores tambieacuten puede accionarse a traveacutes
Figura 61
Tractor con accioacuten de leva alterna Dos secciones del tractor se sincronizan para desplazar la sarta hacia adelante (extremo inferior) Con el tractor posterior en una carrera de propulsioacuten (negro) las levas de sus brazos (rojo) se sujetan a la pared Mientras los brazos permanecen fijos el mecanismo de accionamiento impulsa la sarta de herramientas hacia adelante (1 a 3) Mientras tanto el tractor frontal se restablece con los brazos destrabados y las levas rotadas para evitar la sujecioacuten y el motor de impulsioacuten del tractor mueve sus brazos hacia el frente de la seccioacuten Cuando la unidad posterior llega al final de su movimiento la unidad delantera toma el mando proporcionando un movimiento continuo (4) Ahora la unidad delantera sujeta e impulsa la sarta mientras que la unidad posterior se restablece (5 a 6) Luego se repite el ciclo (7) La imagen 60 una seccioacuten del tractor MaxTRAC con brazos extendidos y otra con brazos plegados
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de cavernas formadas en el pozo con diaacutemetros que sobrepasan el alcance de los brazos de
la herramienta siempre que la seccioacuten del tractor sea desplazada con una separacioacuten tal
como miacutenimo que dos unidades puedan sujetarse a la pared en cualquier momento
En un arreglo de tractor se incluyen hasta cuatro unidades de accionamiento
El sistema MaxTRAC es compatible con la plataforma de servicios de produccioacuten de nueva
generacioacuten PS Platform Tiene el mismo sistema de telemetriacutea de manera que la sarta de
herramientas puede adquirir registros durante la operacioacuten con tractores Esta capacidad
constituye una ventaja importante del sistema MaxTRAC En condiciones pobres de
adquisicioacuten de registros la adquisicioacuten de datos en sentido descendente ndashhasta en final del
pozomdashconstituye la uacutenica oportunidad para adquirir datos cruciales El tractor MaxTRAC
es compatible con la herramienta de registros de produccioacuten en direccioacuten descendente y
ademaacutes es compatible con varias herramientas cuando se registra en direccioacuten ascendente
El sistema MaxTRAC provee una importante retroalimentacioacuten en tiempo real sobre las condiciones operativas El sistema transmite la corriente del motor esfuerzo de
torsioacuten del motor velocidad computada en cada seccioacuten del tractor la tensioacuten del cabezal
del cable localizacioacuten de los coples de la tuberiacutea de revestimiento desviacioacuten y orientacioacuten
relativa
Varios operadores en Mar del Norte usan el sistema de operacioacuten de herramientas MaxTRAC Despueacutes de ejecutar diversas operaciones con la herramienta de
Adquisicioacuten de Registros de Produccioacuten PLT para Statoil en el Campo Heidrun el
operador prescindioacute correr el diaacutemetro del calibre antes de obtener los datos en la
corrida correspondiente de registros Con el sistema MaxTRAC la serie de adquisicioacuten de
registros puede ser un calibre que identifique un aacuterea problemaacutetica antes de que la
sarta de herramientas se introduzca en la misma ahorrando el costo de la carrera de
calibracioacuten
La adquisicioacuten de registros de produccioacuten es maacutes efectiva cuando se registra en sentido
descendente ya que las sondas de las herramientas que miden la fraccioacuten volumeacutetrica de
las distintas fases necesitan un diferencial positivo entre la velocidad del fluido y la
velocidad de las sondas Esto es relevante en pozos o secciones de pozos con bajas
velocidades de flujo La combinacioacuten tractor MaxTRAC con una sonda de generacioacuten de
Imaacutegenes de Flujo FloScan constituye una excelente alternativa para determinar la
velocidad de flujo y fraccioacuten volumeacutetrica de los fluidos presentes en pozos horizontales o
desviados (Veacutease la seccioacuten de FloScan)
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y
La compantildeiacutea Hydro requeriacutea correr la herramienta de produccioacuten en un pozo del Campo
Brage para determinar el volumen de produccioacuten del aceite y agua proveniente del pozo
principal y de uno lateral Este campo se encuentra ubicado a 125 km [78 millas] al oeste de
Bergen Noruega en el Mar del Norte es un campo maduro que ha producido
aproximadamente el 85 de su recuperacioacuten calculada
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85
El pozo fue terminado con una unioacuten Y El operador reconocioacute un problema potencial
que impediacutea pasar la unioacuten entre el pozo principal y el lateral Situada en una seccioacuten
horizontal del pozo la Y de unioacuten se orientoacute en sentido vertical estando situada la
continuacioacuten de pequentildeo diaacutemetro del pozo principal debajo del tramo lateral
Los ingenieros de Hydro queriacutean estar seguros de que la sonda de adquisicioacuten de
registros podiacutea bajar maacutes allaacute de la unioacuten Y e introducirse en el pozo principal antes de
comprometerse a iniciar un trabajo Una replica de la conexioacuten Y que se proporcionoacute
por Halliburton se instaloacute en el campamento base de la compantildeiacutea de servicios
Stavanger Noruega En este sitio se probaron el tractor MaxTRAC de Schlumberger asiacute
como un tractor perteneciente a un tercero Solo la unidad MaxTRAC logroacute atravesar la
unioacuten y lo hizo sin dificultad
La sarta de herramientas incluye tres unidades de sujecioacuten MaxTRAC para operar la sarta
de adquisicioacuten de registros con la sonda FloScan Los ingenieros se prepararon para el
trabajo con el programa planificador de herramientas basado en la trayectoria conocida
del pozo y en la configuracioacuten de las herramientas El programa indicoacute que el sistema
ejecutariacutea el trabajo en forma segura Se determinoacute que la fuerza del tractor requerida se
ajustaba a la capacidad de la herramienta
Unioacuten Y en el Campo Brage El pozo se divide en dos partes en un conector Y (abajo) En la seccioacuten transversal la apertura inferior es la continuacioacuten del pozo principal y la superior conduce a un lateral (arriba a la derecha) Foto tomada para la prueba del sistema en superficie (arriba a la izquierda)
Figura 62
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La sarta de herramientas se bajoacute en el pozo hasta que el aacutengulo de inclinacioacuten se tornoacute demasiado grande como para que la fuerza de gravedad venciera la resistencia a la friccioacuten
En ese punto las herramientas se bajaron con los tractores MaxTRAC Las secciones
correspondientes al segundo y el tercer tractor bajaron la sarta de herramientas el
primer tractor permanecioacute cerrado o plegado hasta que la sarta alcanzoacute la unioacuten Y
Entre la herramienta FloScan y el primer tractor se colocoacute una articulacioacuten o unioacuten
flexible A medida que la sarta se aproximaba al conector Y la sonda de produccioacuten se
bajaba hacia el fondo del pozo horizontal El resalto del conector Y guiaba la sonda hacia
el interior lateral inferior seguida por el primer tractor que permaneciacutea plegado
Una vez que el primer tractor estuvo dentro del lateral inferior se colocaron sus brazos de
sujecioacuten contra la pared del mismo y se plegaron los brazos de sujecioacuten del segundo tractor
El primer y el tercer tractor se alternaron como unidades de accionamiento para desplazar
la sarta de herramientas hacia adelante hasta que el segundo tractor estuvo dentro del
lateral El proceso continuoacute con el tercer tractor plegado y los primeros dos desplazando la
sarta hacia adelante Luego se plegoacute el primer tractor y la operacioacuten continuoacute con el
segundo y el tercer tractor suministrando la fuerza motriz
Figura 63
Fuerza de tractor en un pozo del Campo Brage La desviacioacuten del pozo (azul)excede los 80deg cerca de la base del mismo donde el tractor MaxTRAC comenzoacute a operar la sarta de herramientas La fuerza de tractor requerida (verde) fue escasa a lo largo de toda la operacioacuten
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Unos 40 m [130 pies] maacutes allaacute de la unioacuten el ingeniero colocoacute las mordazas de sujecioacuten del tractor para obtener un registro de la herramienta FloScan mientras se encontraba en
estado estacionario El primer registro de produccioacuten en esta estacioacuten fue corrido con
el pozo cerrado en superficie Si bien no hubo flujo neto a superficie este registro obtenido
con pozo cerrado indicoacute la presencia de flujo cruzado desde el lateral principal hacia el otro
lateral
El pozo fue abierto al flujo El programa planificador de herramientas indicoacute que el flujo no generaba suficiente empuje hacia arriba o fuerza ascendente para mover la
herramienta pero esto se aseguroacute a traveacutes de la sujecioacuten de las levas del tractor contra la
pared del pozo En esta misma estacioacuten se llevoacute a cabo otro levantamiento Los
resultados de la herramienta FloScan indicaron que todo el fluido que circulaba en la
estacioacuten era agua
Con las presiones y gastos de estas dos carrerasmdashcierre y flujomdashmediante un anaacutelisis
Figura 64
Operacioacuten de tractores en la unioacuten Y Una sarta de herramientas de 111frasl16 pulgadas incluyendo una sonda de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan (verde) y tres unidades MaxTRAC (rojo) pudo ser bajada con eacutexito en una dificultosa unioacuten Y Aquiacute se muestra la tuberiacutea de revestimiento movieacutendose hacia la izquierda pero la herramienta en realidad se mueve hacia la derecha Los dos tractores posteriores operaron la sarta de herramientas a traveacutes del agujero de 774 pulgadas hasta la unioacuten (1) y empujaron la herramienta FloScan y el tractor delantero dentro del agujero inferior de 3437 pulgadas en la unioacuten (2 a 3) El tractor del medio fue replegado y el frontal habilitado (4) El primer tractor y el uacuteltimo bajaron el tractor del medio en el agujero maacutes pequentildeo (5) Ahora se replegoacute el uacuteltimo tractor y el primero y el segundo tiraron de la sarta de herramientas introducieacutendola en el agujero pequentildeo (6) Una vez que las secciones de tractor estaacuten dentro del agujero pequentildeo el primero se replegoacute el segundo y el tercero proporcionaron la fuerza motriz (7) Por razones de simplificacioacuten no se muestran otras partes de la sarta de herramientas de adquisicioacuten de registros Se requirieron espaciadores entre los tractores para montar la sarta En esta graacutefica la escala vertical estaacute amplificada
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selectivo de rendimiento del pozo se determinoacute que existe una diferencia de presioacuten de 16
bares [232 lpc] entre los dos laterales que produce el flujo cruzado durante el cierre
Se plegaron los brazos del tractor y se sacoacute la sarta de herramientas a traveacutes del cable
hasta que el arreglo quedoacute ubicado por encima de la conexioacuten Y En ese momento
se desplegaron las mordazas de sujecioacuten del tractor hacia la pared del pozo para
estabilizar la sarta de herramientas Otra herramienta FloScan midioacute los regiacutemenes de
flujo y la fraccioacuten de fluidos en esta estacioacuten Aproximadamente un 6 de la produccioacuten
del pozo por encima de la unioacuten era aceite Dado que toda la produccioacuten del lateral
principal por debajo de la unioacuten Y era agua Hydro determinoacute que se cerrara el pozo
principal en la unioacuten para mejorar la productividad del pozo
Incluyendo la conexioacuten Y el tractor arrastroacute la sarta de herramientas a traveacutes de 18 cambios de DI en una distancia de 325 m [1066 pies] sorteando estos cambios sin
dificultad
Sin el sistema MaxTRAC Hydro no hubiera logrado determinar que el pozo principal no produciacutea aceite debajo de la conexioacuten Y Este ejemplo de Mar del Norte indica las
ventajas aportadas por la nueva tecnologiacutea en la operacioacuten de estas herramientas
Figura 65
Resultados de fraccioacuten de fluidos y velocidad en tiempo real por encima de la unioacuten Y La salida de la herramienta de generacioacuten de perfiles InFlow de la herramienta FloScan indica un perfil de velocidad bastante plano y un perfil de fraccioacuten de fluidos constante (arriba)
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Aproximadamente un 6 del flujo corresponde a aceite y el resto es agua Las sondas eleacutectricas de la herramienta de medicioacuten de la fraccioacuten de fluidos FloView midieron pequentildeas gotitas de aceite en agua como se indica en el Cuadro del Monitor de la herramienta FloScan
Figura 66
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7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico
La tecnologiacutea de medicioacuten de flujos trifaacutesicos en la superficie ha experimentado una revolucioacuten silenciosa Los medidores multifaacutesicos de
avanzada proveen a los ingenieros de produccioacuten y yacimientos los datos
necesarios para comprender y optimizar el desempentildeo de los pozos sin
separar una corriente de flujo en sus tres fases individuales gas aceite y
agua
Figura 67
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Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta transformacioacuten es
impulsada por la nueva tecnologiacutea que permite medir con exactitud las variaciones
raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten
espuma y emulsiones estables que previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar La
capacidad de medir el fluido multifaacutesico en tiempo real aumenta la eficiencia
operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Ahora es posible asignar la produccioacuten sin la separacioacuten convencional de fases y
superar las restricciones de procesamiento o cuellos de botella que tienen lugar en las
instalaciones de superficie La cuantificacioacuten exacta del flujo en cada una de las fases de
fluidos de una produccioacuten permite a los operadores tomar mejores decisiones acerca del
desempentildeo de los pozos Ahora los ingenieros pueden identificar comprender y
remediar mejor los problemas asociados con el flujo de pozos muacuteltiples optimizar la
operacioacuten de levantamiento artificial y construir mejores modelos dinaacutemicos de
yacimientos
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos
Los separadores de prueba convencionales son versiones reducidas de los separadores
de produccioacuten grandes que segregan y miden el gas aceite y agua en las instalaciones
superficiales de procesamiento Las operaciones de campo establecidas separadores de
prueba son instalaciones permanentes Para pozos exploratorios y en declinacioacuten las
compantildeiacuteas deben desplegar separadores de prueba modulares A veces es necesario
tener varios separadores de prueba en serie o en paralelo para manipular pozos con alto
reacutegimen de produccioacuten aceites pesados o gas rico en condensado es decir gas huacutemedo
Habitualmente los separadores de prueba son recipientes ciliacutendricos que se despliegan
en forma horizontal Estos recipientes poseen una longitud que oscila entre 46 y 91 m
[15 y 30 pies] y una altura que fluctuacutea entre 24 y 4 m [8 y 13 pies] y pesan hasta 9072
kg [10 toneladas] Los separadores reciben los fluidos producidos de los pozos
individuales y segregan las diferentes fases de fluidos a traveacutes de un proceso basado en
la fuerza de gravedad Los recipientes bifaacutesicos separan el gas de los liacutequidos y los
recipientes trifaacutesicos separan posteriormente los liacutequidos en aceite y agua Estos
sistemas miden las fases de fluidos independientes en forma individual cuando salen del
recipiente antes de mezclar y hacer retornar los fluidos a una liacutenea de flujo Las
condiciones operacionales normales para un separador de prueba se limitan a presiones
que oscilan entre 200 y 1000 lpc [14 y 69 MPa] con presiones de trabajo maacuteximas de
hasta 1440 lpc [99 MPa]
Los separadores de prueba no se disentildean para pozos especiacuteficos sino que por el
contrario deben manejar una amplia variedad de tasas de flujo o gasto En el momento
de la instalacioacuten los separadores de prueba a menudo se sobredimensionan en forma
intencional para que sirvan como separadores de produccioacuten auxiliar o complementaria
y procesen cualquier incremento de produccioacuten en el futuro
La obtencioacuten de mediciones confiables mediante un separador de prueba requiere que
existan condiciones relativamente estables dentro del recipiente lo que demanda varias
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
92
horas El protocolo de prueba de pozo asociado con unidades que generalmente
enfatizan la eficiencia operacionalmdashun enfoque de tipo ―uacutenicomdashen lugar de configurar
sistemas de medicioacuten y regular las tasas de flujo en base a las condiciones de pozos
individuales Las restricciones de tiempo y limitaciones del personal a menudo impiden
la optimizacioacuten del proceso de separacioacuten
Ademaacutes condiciones operacionales impiden una separacioacuten total las fases de fluidos
Siempre queda aceite en el agua o agua en aceite algo de gas en liacutequidos y liacutequido en el
gas Estas condiciones producen errores en los sistemas de medicioacuten del separador
disentildeados para medir corrientes de gas aceite o agua en estado monofaacutesico Los
separadores de prueba tienen problemas para medir ciertos regiacutemenes de flujo anoacutemalos
debido a la necesidad de contar con condicioacuten estable de procesamiento y al hecho de
que la respuesta en condiciones de flujo dinaacutemico siempre se demora
Los regiacutemenes de flujo problemaacuteticos incluyen fluidos tipo tapoacuten en los que una fase es
interrumpida por otra fase espumas que no pueden ser tratadas por los separadores
convencionales y emulsiones estables que requieren calor adicional o tratamiento
quiacutemico para separar la fase suspendida y dispersa en otra Ademaacutes los fluidos viscosos
tales como aceite pesado dificultan la separacioacuten y obtencioacuten de mediciones maacutes
precisas
Figura 68
Separadores convencionales y medicioacuten de fluidos La separacioacuten de la produccioacuten se inicia cuando los fluidos de los pozos ingresan en un recipiente horizontal y chocan con una serie de placas perpendiculares Esto hace que los liacutequidos caigan al fondo del recipiente mientras que el gas (rojo) sube a la parte superior La fuerza de gravedad separa los liacutequidos en petroacuteleo (marroacuten) y agua (azul) Las fases de gas petroacuteleo y agua son medidas por separado a medida que salen de la unidad a traveacutes de liacuteneas de salida independientes Los fluidos son medidos por medidores mecaacutenicos mientras que el gas se detecta por una placa-orificio Ambos dispositivos requieren calibracioacuten perioacutedica
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
93
72 Mediciones multifaacutesicas
A diferencia de los separadores convencionales los medidores de flujo multifaacutesico
miden continuamente el flujo de gas aceite y agua sin separar fiacutesicamente la corriente
de flujo en fases individuales de fluidos Los medidores de flujo multifaacutesico reciben los
fluidos trifaacutesicos directamente desde una liacutenea de flujo realizan las mediciones e
inmediatamente devuelven los fluidos a la liacutenea de flujo Estos medidores muestran los
resultados de las mediciones a los pocos minutos de ser puestos en operacioacuten
Figura
69
Medicioacuten de flujo multifaacutesico La medicioacuten del flujo trifaacutesico en los tubulares de los pozos o en tuberiacuteas de las instalaciones de superficie (izquierda) requiere de una deteccioacuten continua de los cambios en la posicioacuten y velocidades del gas (g) el petroacuteleo (o) y el agua (w) (Ag Ao Aw y Vg Vo Vw respectivamente) Las unidades de monitoreo de produccioacuten multifaacutesica de avanzada pueden ser integradas con las tuberiacuteas de la instalacioacuten (extremo superior derecho) o montarse sobre patines (extremo inferior derecho)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
94
La caiacuteda de presioacuten producida en los medidores de flujo multifaacutesico es
significativamente menor que la que se genera en los separadores convencionales lo
cual permite que las pruebas de pozos se realicen en condiciones de produccioacuten
similares a las reales En mediciones permanentes los dispositivos ocupan un espacio
miacutenimo en la localizacioacuten de superficie o en la plataforma marina En este momento
existen maacutes de 1300 instalaciones de medidores multifaacutesicos en todo el mundo lo que
refleja la importante expansioacuten acaecida en los uacuteltimos seis antildeos
Las pruebas a cargo de terceros y proyectos industriales ayudan a comprobar la
tecnologiacutea de medicioacuten de flujos multifaacutesicos Los responsables del desarrollo de
Figura 70
Figura 71
Expansioacuten de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico Si la instalacioacuten de medidores de flujo multifaacutesico aparecioacute en 1994 el nuacutemero estimado de instalaciones crecioacute en forma asombrosa aproximadamente a partir de 1999 (extremo superior) En la aplicacioacuten de mediciones permanentes estos dispositivos ocupan menos espacio que los separadores de prueba convencionales (extremo inferior)
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95
medidores de flujo trifaacutesico tambieacuten han demostrado la eficacia de estos sistemas a
traveacutes de extensas pruebas de laboratorio efectuadas en circuitos cerrados de flujo Una
prueba en circuito cerrado de flujo consiste en medir con precisioacuten los fluidos
monofaacutesicos (gas aceite y agua) en forma controlada mezclaacutendolos para generar una
corriente multifaacutesica y circulando a traveacutes de un medidor de flujo multifaacutesico
Los resultados de estas mediciones en los circuitos cerrados de pruebas de flujo se
comparan con los voluacutemenes individuales de fluidos constituyentes que conforman el
flujo de prueba Estas pruebas evaluacutean el desempentildeo del medidor frente a una amplia
gama de mezclas de fluidos El desempentildeo del medidor en condiciones de campo
previstas se extrapola a partir de datos de circuitos cerrados de pruebas
Los usuarios realizan pruebas extensivas de los medidores de flujo multifaacutesico a fin de
habilitar los sistemas para aplicaciones de campo especiacuteficas A menudo es necesaria
dicha habilitacioacuten porque los distintos sistemas de medicioacuten reaccionan en forma
diferente a los cambios producidos en condiciones de proceso como tasas de flujo
propiedades de fluidos presencia de depoacutesitos de incrustaciones o parafina y
voluacutemenes de arena o gas presentes en una corriente de flujo
Hasta la fecha no existe ninguacuten procedimiento de prueba aceptado Los socios de
proyectos organismos gubernamentales y otros titulares de participacioacuten de riesgo
compartido deben acordar los procedimientos de habilitacioacuten apropiados cada vez que
se usa un sistema de medicioacuten para asignar o distribuir la produccioacuten mezclada de
acuerdo donde provenga la produccioacuten Sin embargo diversos organismos industriales
y reguladores como el Instituto Americano del Petroacuteleo (API) Sociedad Americana de
Ingenieros Mecaacutenicos (ASME) Comisioacuten de Conservacioacuten de Aceite y Gas (OGCC)
Organizacioacuten Internacional de Normalizacioacuten (ISO) Departamento de Comercio e
Industria del Reino Unido (DTI) y Sociedad Noruega de Medicioacuten desarrollan
directrices para la aplicacioacuten y habilitacioacuten de mediciones de flujo multifaacutesico
Ademaacutes de los circuitos cerrados de pruebas de flujo la ejecucioacuten de pruebas en
condiciones de campo es otra alternativa a los fines de la habilitacioacuten de sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico para aplicaciones especiacuteficas El desempentildeo del medidor
de flujo se compara con las mediciones de los separadores de prueba en un campo en el
que la composicioacuten del fluido presioacuten de liacutenea tasas de flujo se aproximan a los de una
presunta aplicacioacuten La realizacioacuten de pruebas a condicioacuten de campo a menudo
establece un mayor nivel de aceptacioacuten respecto al desempentildeo de los medidores
multifaacutesicos Sin embargo las pruebas de campo consumen maacutes tiempo que los
circuitos cerrados de pruebas de flujo tiacutepicas y tienden a ser maacutes costosas Por otra
parte es esencial que los operadores presten especial atencioacuten a la calibracioacuten y
operacioacuten de los separadores de prueba para garantizar la obtencioacuten de datos de
referencia de alta calidad
En lo que respecta a desarrollos submarinos con cabezales o aacuterboles de produccioacuten de
pozo y equipo de control de produccioacuten emplazado en el fondo del mar las pruebas de
campo a menudo son impracticables Ademaacutes los procedimientos en circuitos cerrados
de pruebas de flujo quizaacutes no logren reproducir las condiciones de presioacuten-temperatura
extremas prevalecientes en ciertos proyectos tales como desarrollos en aguas profundas
y ultraprofundas A menudo la mejor opcioacuten en estos casos es comparar los datos de un
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
96
programa acelerado de vigilancia rutinaria (monitoreo) posterior a la instalacioacuten con los
datos en un proceso monofaacutesico convencional en puntos de exportacioacuten durante la
ejecucioacuten de pruebas de produccioacuten mensual
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo
Debido a las limitaciones propias de los separadores de prueba convencionales
Schlumberger y Framo Engineering AS desarrollaron la tecnologiacutea de pruebas de pozos
multifaacutesicos Vx a traveacutes de la empresa conjunta 3-Phase Measurements AS Este
sistema de medidores de flujo multifaacutesico se aplica a instalaciones permanentes pruebas
moacuteviles y optimizacioacuten de operaciones de levantamiento artificial La tecnologiacutea Vx ha
sido habilitada en maacutes de 1500 circuitos cerrados de pruebas de flujo llevadas a cabo
por terceros en cinco instalaciones independientes que generaron 5000 puntos de
prueba de regiacutemenes de flujo
Los componentes principales del medidor de flujo multifaacutesico Vx son un medidor
venturi provisto de sensores de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial ademaacutes de un
detector de rayos gama espectral de energiacutea dual acoplado a una fuente quiacutemica
radioactiva unitaria de baja intensidad para medir el flujo total y las fracciones de gas
aceite y agua
La tecnologiacutea Vx funciona sin necesidad de contar con un dispositivo de mezcla de
fluidos de agua Lo que minimiza el tamantildeo y peso de la unidad Estos sistemas no
poseen partes moacuteviles y baacutesicamente no necesitan mantenimiento El flujo en liacutenea pasa
a traveacutes de un orificio de admisioacuten a una seccioacuten recta y corta de tuberiacutea horizontal que
conduce a una ―T invertida con un extremo horizontal cerrado Esta ―T ciega
preacondiciona y dirige el flujo hacia arriba a traveacutes de una seccioacuten de tipo Venturi del
medidor Vx La presioacuten se mide justo antes de que los fluidos ingresen en el medidor
Venturi y a medida que la corriente de flujo pasa por la garganta estrecha de dicho
medidor
El detector de rayos gama espectral de energiacutea dual se encuentra instalado en uno de los
lados de la seccioacuten de tipo venturi opuesto a una fuente de bario que emite rayos gama
con distintos niveles de energiacutea aproximadamente 32 81 y 356 keV El detector mide
las tasas de conteo radioactivas asociadas con la atenuacioacuten de rayos gama a traveacutes de la
mezcla de fluidos en los niveles de energiacutea correspondientes a 32 y 81 keV El nivel de
energiacutea maacutes alto mide principalmente la densidad de la mezcla que es afectada por la
relacioacuten gasliacutequido el nivel de energiacutea maacutes bajo corresponde a la composicioacuten del
fluido en la que incide la mezcla de agualiacutequido
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
97
Dado que el flujo total y las fracciones individuales se miden simultaacuteneamente en el
mismo lugarmdashen la garganta tipo venturimdash los sistemas de medicioacuten dual de los
medidores Vx evaluacutean el mismo flujo Esta configuracioacuten y las ecuaciones utilizadas en
la dinaacutemica de fluidos asociada con el flujo condicionado por una garganta tipo venturi
proporcionan una capacidad de medicioacuten robusta que no se ve afectada por el reacutegimen
de flujo aguas
Este tipo de detector se usoacute en la sonda de adquisicioacuten de registros con cable Platform
Express que posee la capacidad de procesar maacutes de 1 milloacuten de mediciones por
segundo En consecuencia el detector realiza caacutelculos completos de las fracciones de
gas aceite y agua cada 22 milisegundos o un poco maacutes de 45 mediciones de densidad
de la mezcla de fluidos y la fraccioacuten trifaacutesica por segundo
Figura 72
Tecnologiacutea de pruebas en pozos multifaacutesicos La forma del medidor venturi responde al estaacutendar industrial Las mediciones de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial se obtienen en el mismo lugar en la garganta tipo venturi Las ventanas transparentes nucleares del medidor venturi permiten que los rayos gama pasen de la fuente al detector con una peacuterdida insignificante causada por la tuberiacutea lo que incrementa la precisioacuten en mediciones La fuente nuclear corresponde a bario 133 y posee una vida uacutetil promedio de aproximadamente 105 antildeos Una computadora de flujo provee datos de procesamiento del sensor y tasas de flujo ademaacutes de maacutes de 30 paraacutemetros adicionales en condiciones estaacutendar y condiciones de liacutenea Esta computadora permite almacenar maacutes de 200 perfiles de pozos que incluyen las caracteriacutesticas de fluidos especiacuteficas de cada pozo lo que posibilita que el flujo de muacuteltiples pozos pase a traveacutes del mismo medidor
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
98
Atenuacioacuten de rayos gama Los diferentes fluidos atenuacutean los rayos gama en distinto grado El detector de alta velocidad produce una tasa de conteo indicativa en las bandas de energiacutea superior e inferior que constituyen una funcioacuten del medio medido (extremo superior) Estas tasas de conteo posibilitan una solucioacuten triangular de la fraccioacuten de fase (extremo inferior) Para cada fase la relacioacuten de la tasa de conteo de alta energiacutea en funcioacuten de la intensidad de la fuente o tasa de conteo en tuberiacutea vaciacutea se representa graacuteficamente en funcioacuten de la relacioacuten de la tasa de conteo de baja energiacutea versus la intensidad de la fuente en un diagrama de coordenadas x e y Estos puntos se convierten en los veacutertices de un triaacutengulo La fraccioacuten de la fase se determina en la interseccioacuten de dos liacuteneas dentro del triaacutengulo La primera liacutenea representa la relacioacuten gasliacutequido (verde) la segunda conecta el punto correspondiente al 100 de gas con el punto correspondiente a la relacioacuten petroacuteleoagua (rojo)
Figura 73
Figura 74
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
99
La velocidad raacutepida de muestreo medicioacuten permite que el medidor de flujo obtenga la
velocidad de la fase liacutequida y gaseosa de una corriente de flujo y compense la
inestabilidad en alta frecuencia en la garganta tipo venturi Por lo tanto el medidor Vx
mide las condiciones de flujo causadas por la condicioacuten en el fondo del pozo y la tuberiacutea
de superficie incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten espuma y emulsioacuten
El servicio de vigilancia rutinaria en la produccioacuten de pozos multifaacutesicos PhaseWatcher
es la principal aplicacioacuten de monitoreo permanente de la tecnologiacutea Vx Este sistema se
encuentra disponible con gargantas cuyas dimensiones oscilan entre 29 mm [11
pulgadas] 52 mm [2 pulgadas] y 88 mm [35 pulgadas] dependiendo de la tasa de flujo
Para aplicaciones moacuteviles de pruebas de pozos el equipo portaacutetil de pruebas perioacutedicas
de pozos multifaacutesicos PhaseTester se encuentra disponible con gargantas de 29 mm o 52
mm Este sistema compacto pesa aproximadamente 1700 kg [3750 lbm] y puede ser
transportado faacutecilmente en camiones remolques o patines modulares Tambieacuten se
dispone de un moacutedulo de pruebas de gas para aplicaciones de monitoreo permanente y
moacuteviles
74 Oportunidades de medicioacuten permanente
La medicioacuten de flujo multifaacutesico ayuda a distribuir la produccioacuten entre los titulares de
participacioacuten econoacutemica y de regaliacuteas para registrar voluacutemenes en la transferencia de la
custodia de las estaciones de bombeo de los oleoductos o en las terminales portuarias
Esta informacioacuten resulta esencial para los socios de proyectos y tambieacuten para los
gobiernos que poseen necesidades de ejecucioacuten de pruebas para el caacutelculo preciso del
Pruebas perioacutedicas de pozos El sistema portaacutetil de pruebas perioacutedicas en pozos multifaacutesicos PhaseTester puede ser montado sobre patines para ser transportado a de pozos en tierra en la parte posterior de un camioacuten o como paquete modular para ser elevado con gruacuteas en las plataformas marinas La unidad PhaseTester es maacutes pequentildea y compacta que los separadores de prueba convencionales
Figuras 75 y 76
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
100
pago de impuestos y regaliacuteas Por ejemplo pueden obtenerse mediciones en un pozo
determinado durante una semana de manera de extrapolar los resultados para distribuir
la produccioacuten a lo largo de un periacuteodo maacutes extenso
Ademaacutes los datos de los separadores de prueba sirven de base en las estrategias de
optimizacioacuten de la produccioacuten No obstante a medida que avanzan los desarrollos de
campos petroleros y se ponen en operacioacuten maacutes pozos la capacidad de los separadores
de prueba a menudo resulta inadecuada y se debe diferir la produccioacuten para dar lugar a
la prueba de pozo Estas limitaciones constituyen un factor disuasivo en lo que respecta
a probar maacutes pozos de lo que se requiere desde el punto de vista comercial o legal
Figura 77
Comparacioacuten entre los datos del medidor multifaacutesico y los datos del separador Los datos de medicioacuten continua de un medidor de flujo multifaacutesico identifican claramente la presencia de bolsones de gas perioacutedicos en el pozo Los puntos de medicioacuten del separador de prueba indican que el separador detecta o no este gas dependiendo de la frecuencia del procedimiento de recoleccioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
101
Una situacion similar se produce cuando se incorpora nueva produccion tal como
sucede con la terminacion de zonas previamente pasadas por alto o la ejecucion de
tratamientos correctivos en pozos existentes o cuando se implementan metodos de
mantenimiento de la presion y metodos de recuperacion asistida En estos casos los
cuellos de botella provicados en los separadores de prueba limitan la evaluacion del
campo y la optimizacion de la produccion
Una alternativa es agregar capacidad de separacion pero cada separador llega a costar
hasta US$ 500000 La instalacion de un medidor de flujo multifasico cuesta tan solo
Figura 78
Separadores de prueba subdimensionados A medida que los operadores aumentan las tasas de flujo de los pozos con estranguladores de diaacutemetros cada vez maacutes grandes (rojo) se observan diferencias significativas entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por un medidor de flujo multifaacutesico (verde) y medidas por un separador de prueba convencional (azul) Con tasas de flujo altas los separadores de prueba demasiado pequentildeos a menudo no logran la separacioacuten completa Un gran volumen de liacutequido permanece en el gas y deja de medirse con los liacutequidos La operacioacuten del separador puede incluso volverse inestable debiendo pasar por alto lo que resulta en periacuteodos breves de flujo cero La correlacioacuten entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por el medidor de flujo multifaacutesico y las configuraciones de los estranguladores brinda confiabilidad en lo que respecta a la calidad de las mediciones de las tasas de flujo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
102
alrededor de un 40 de este importe Los sistemas de medicion multifasicos no
almacenan ni separan o tratan los fluidos del pozo sino que miden los flujos en las
mismas condiciones en que se encuentran las corrientes de flujo en la liacutenea de
produccion y los devuelven e inmediato a la liacutenea de flujo Esto elimina la formacion de
cuellos de botella
En ciertos casos los medidores multifasicos permiten a los operadores convertir los
separadores de prueba a ser utilizados como separadores de produccion Esta capacidad
agregada incrementa los regimenes de produccion de campo y mejora la flexibilidad
operacional El emplazamiento de los medidores de flujo multifasico en las
proximidades de las lineas de flujo y su operacioacuten con perdida minima de presion
permite efectuar las mediciones en condiciones similares al punto de funcionamiento o
ambiente de produccion de cada pozo El ambiente submarino es otra de las
aplicaciones en la medicion de flujo multifaacutesico
Los sistemas submarinos Phase Watcher proporcionan un ahorro significativo en
termino de costo a traves de la reduccion a escala o eliminacion en la instalacion de
prueba de pozo en superficie y linea de prueba submarina Dado que los separadores de
pruba no son desplegados en este entorno la medicion de la produccion en pozos
submarinos desde superficie require de la instalacion de costosas lineas de prueba
submarina Ademas las instalaciones con base en plataformas a menudo poseen
capacidad suficiente para conectar los pozos submarinos a los separadores de prueba
existentes en la parte superior disentildeados en un principio para alojar la produccion
proveniente de los cabezales en las plataformas
La ampliacioacuten de la instalacioacuten de plataformas quizaacutes no constituya una alternativa vaacutelida dada las limitaciones de iacutendole espacial y econoacutemica existentes Ademaacutes debido
a su longitud las liacuteneas de prueba submarinas aumentan los tiempos de estabilizacioacuten de
los separadores obstaculizando la capacidad de seguimiento de condiciones de
produccioacuten dinaacutemicas desde la superficie y reducen la frecuencia en las pruebas de
pozos La produccioacuten mezclada proveniente de diversos pozos submarinos oculta el
desempentildeo de pozos individuales
Si la mezcla se produce a traveacutes de un colector de produccioacuten submarino sin ninguna
liacutenea de prueba la medicioacuten del desempentildeo de los pozos individuales requiere la
ejecucioacuten de ―pruebas por diferencia Esto implica cerrar perioacutedicamente uno de los
pozos mientras se miden los otros y obtener finalmente datos de pozos individuales por
deduccioacuten lo que se traduce inevitablemente el aplazamiento de la produccioacuten y una
precisioacuten pobre
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
103
La reduccioacuten de los cuellos de botella no siempre es una justificacioacuten importante para la
instalacioacuten de medidores permanentes de flujo multifaacutesico A veces el problema radica
en la accesibilidad Este es el caso de las plataformas marinas automatizadas y de
ciertos pozos terrestres ubicados en aacutereas remotas Los pozos que se encuentran alejados
de la bateriacutea de produccioacuten maacutes cercana con un separador de prueba pueden ser
conectados directamente a una liacutenea de flujo mezclaacutendose con la produccioacuten
proveniente de otros pozos especialmente si se trata de productores grandes
La uacutenica forma de medir el flujo multifaacutesico de estos pozos es a traveacutes del meacutetodo de
prueba por diferencia En teacuterminos praacutecticos algunos pozos quizaacutes nunca sean
sometidos a pruebas No obstante la planeacioacuten el disentildeo y la puesta en operacioacuten de
pozos nuevos con monitoreo permanente de flujo multifaacutesico ofrecen nuevas
posibilidades para obtener datos adicionales sobre el flujo de gas aceite y agua
proveniente de pozos de desarrollo incluyendo los que se encuentran ubicados en
localizaciones remotas
Los sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico aumentan la frecuencia de ejecucioacuten de
las pruebas de pozos pero tambieacuten mejoran la calidad de las mediciones El flujo de
ciertos pozos es tan inestable que no puede ser medido en forma precisa con un
separador de prueba convencional Los medidores de flujo multifaacutesico son maacutes precisos
Figura 79
Medidor de flujo submarino La unidad de monitoreo submarina PhaseWatcher se baja al lecho marino para instalarse en un aacuterbol de produccioacuten sumergido o en un colector (derecha) Este sistema reduce significativamente los costos de desarrollo de campos petroleros mediante la eliminacioacuten de la instalacioacuten de prueba de
dispositivos en superficie y la instalacioacuten de liacuteneas de prueba submarinas (izquierda)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
104
que los separadores de prueba convencional y se ven menos afectados por los regiacutemenes
de flujo complejo
Las mediciones de flujo multifaacutesico identifican condiciones de fase que probablemente
no son detectadas por las mediciones exclusivamente volumeacutetricas del separador de
prueba convencional Por otra parte a diferencia de los separadores de prueba de pozos
los medidores de flujo multifaacutesico no poseen partes moacuteviles ni requisitos de
mantenimiento asociados para mantener la precisioacuten en la medicioacuten
Los medidores de flujo multifaacutesico incrementan la seguridad operacional porque se
elimina la necesidad de contar con vaacutelvulas de alta presioacuten y liacuteneas de alivio de presioacuten
Ademaacutes se evita el almacenamiento de voluacutemenes sustanciales de hidrocarburos en
condiciones potencialmente inestables de los separadores de prueba Eacuteste es un tema
importante si las pruebas de pozos se llevan a cabo en aacutereas sensibles desde el punto de
vista ambiental Ademaacutes no existen problemas de disposicioacuten de fluidos asociados con
medidores de flujo multifaacutesico lo que aumenta la seguridad y proteccioacuten del medio
ambiente
Figura 80
Pruebas en condiciones de inestabilidad Los medidores de flujo multifaacutesico pueden ser utilizados para realizar pruebas de pozos que previamente resultaban dificultosas para los fines praacutecticos imposibles de ejecutar Los datos de un pozo tiacutepico con flujos tipo tapoacuten indican un aumento abrupto de la tasa de flujo de petroacuteleo de 159 m3d [1000 BD] a maacutes de 953 m3d [6000 BD] condiciones que no pueden ser medidas con precisioacuten por los separadores de prueba convencionales porque el tiempo de respuesta es demasiado lento Ademaacutes de esta variedad de flujo tipo tapoacuten los medidores de flujo multifaacutesicos pueden medir los flujos compuestos de espumas y emulsiones que tambieacuten plantean condiciones esencialmente inestables para los separadores convencionales
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
105
Los medidores de flujo multifaacutesico eliminan los obstaacuteculos para lograr consistencia
confiabilidad y calidad en la medicioacuten sino que el proceso de medicioacuten en siacute se
convierte en una funcioacuten de monitoreo continuo Si bien los pozos no se miden todo el
tiempo habitualmente estas son maacutes frecuentes y se llevan a cabo durante periacuteodos maacutes
extensos
Debido a esto los operadores obtienen datos de flujo multifaacutesico dinaacutemico Esta
capacidad de observar los flujos multifaacutesicos en liacutenea durante un periacuteodo prolongado
permite mejorar la calidad y cantidad de datos disponibles para las decisiones
relacionadas con la optimizacioacuten de la produccioacuten La unidad PhaseWatcher se puede
conectar en forma segura a traveacutes de Internet para permitir el monitoreo y la toma de
decisiones remotas acerca de las operacioacuten de los pozos y campos petroleros desde
cualquier lugar del mundo
Los datos de los medidores de flujo multifaacutesico permiten a los operadores determinar si
los pozos producen seguacuten lo previsto y si se deben programar operaciones de reparacioacuten
de iacutendole correctiva en base a las tasas de produccioacuten de gas aceite y agua Si la
produccioacuten de campo se limita por la presencia de cuellos de botella en las instalaciones
de tratamiento de gas y agua en superficie los medidores de flujo multifaacutesico ayudan a
identificar queacute pozos se deben optimizar y cuaacuteles cerrar
Otra oportunidad de optimizar corresponde a la operacioacuten de levantamiento artificial
donde habitualmente los sistemas de bombeo electrosumergibles (ESP por sus siglas en
ingleacutes) o los sistemas de inyeccioacuten de gas llevan los fluidos a superficie El servicio
LiftPRO de Schlumberger para el mejoramiento de pozos sujetos a sistemas de
levantamiento artificial con desempentildeos deficientes aborda esta necesidad con
aplicaciones tanto para mediciones permanentes como para pruebas moacuteviles perioacutedicas
Los pozos individuales son vigilados rutinariamente con medidores de flujo multifaacutesico
mientras que las tasas de bombeo o de inyeccioacuten de gas son monitoreadas en forma
independiente con diferentes sistemas a fin de identificar los niveles oacuteptimos
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial
Apache Energy Limited utilizoacute el sistema PhaseWatcher para optimizar las operaciones
de levantamiento artificial durante el desarrollo de campos marinos en Australia El
sistema Vx logroacute satisfacer numerosos objetivos importantes incluyendo la reduccioacuten
de las erogaciones de capital y los gastos operativos asiacute como el mejoramiento de la
asignacioacuten de produccioacuten y manejo de los campos petroleros
Un elemento clave de estos esfuerzos de desarrollo fue la instalacioacuten de cinco
plataformas automatizadas con instalaciones miacutenimas sin capacidad de procesamiento
y por lo tanto sin separacioacuten en la parte superior La produccioacuten proveniente de cada
plataforma se mezcla en una liacutenea de flujo de produccioacuten unitaria lo que requiere la
medicioacuten exacta de cada fluido Los pozos de cada campo petrolero producen mediante
la utilizacioacuten de un sistema de levantamiento artificial por gas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
106
La medicioacuten con el sistema PhaseWatcher con el uso de la infraestructura de Internet
en cada cabeza de pozo permitioacute a Apache optimizar raacutepidamente el sistema de
levantamiento artificial por gas y el sistema de produccioacuten realizar ajustes operacionales
en respuesta a los cambios producidos en la configuracioacuten de los estranguladores
(orificios) o la productividad de los pozos Esto permitioacute eliminar el periacuteodo de espera
para la estabilizacioacuten de los flujos de los tanques para inventario que es necesario con
un separador de prueba
El proceso de optimizacioacuten comenzoacute durante la limpieza del pozo de manera que los
sistemas Vx proporcionan el monitoreo continuo de la produccioacuten Los pozos alcanzan
sus regiacutemenes de produccioacuten objetivo en pocas horas despueacutes de iniciar la operacioacuten El
monitoreo del flujo multifaacutesico ademaacutes a eliminar las interrupciones de la produccioacuten
gracias a la identificacioacuten inmediata de incremento en los cortes de agua y flujos tipo
tapoacuten lo que mejoroacute la capacidad para mantener un proceso de produccioacuten estable La
raacutepida identificacioacuten de los factores de flujo dinaacutemico se logroacute con medidores
PhaseWatcher y permitir mejorar el diagnoacutestico del pozo en forma continua
Mediante la provisioacuten de un medidor de flujo multifaacutesico para cada liacutenea de flujo
Apache eliminoacute la necesidad de contar con un separador de prueba en los sistemas de
produccioacuten de campo Con aproximadamente 370 kg [815 lbm] los sistemas
Levantamiento artificial por gas optimizado Estas miniplataformas automatizadas fueron algunas de las numerosas instalaciones del aacuterea marina de Australia en las que Apache Energy Limited instaloacute el sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico PhaseWatcher La tecnologiacutea PhaseWatcher permitioacute a Apache optimizar la operacioacuten de levantamiento artificial por gas generando al mismo tiempo ahorros en teacuterminos de erogaciones de capital y gastos operativos
Figuras 81 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
107
PhaseWatcher representaron un ahorro en teacuterminos de peso de aproximadamente el 9 0
frente a la alternativa de los separadores de prueba convencionales que pesan unos
3175 kg [35 toneladas] cada uno excluyendo el soporte estructural y los componentes
utilitarios Esta reduccioacuten de peso ayudoacute a minimizar las erogaciones de capital que se
redujeron auacuten maacutes con la limitacioacuten del tamantildeo de las estructuras de las plataformas y la
extensioacuten de las tuberiacuteas Esta reduccioacuten de la estructura ocasiona ademaacutes un ahorro de
capital relacionado con la logiacutestica La reduccioacuten del tamantildeo peso y complejidad de las
estructuras superiores de cada plataforma permite el transporte por carretera y un solo
viaje hasta el lugar de descarga La eliminacioacuten de los separadores de prueba y el
mantenimiento miacutenimo de los medidores de flujo multifaacutesico redujeron los costos
operativos La capacidad de operacioacuten remota lograda mediante la integracioacuten de los
sistemas de medicioacuten y telemetriacutea reducen maacutes la necesidad de mantenimiento intrusivo
visitas del personal La instalacioacuten de sistemas de medidores de flujo multifaacutesico
desempentildeoacute un juego importante en la optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento
artificial por gas y reducir de los costos de capital y operativos objetivos cruciales en el
desarrollo de estos campos petroleros
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten
Los reguladores y los organismos en la industria del aceite y gas incluyendo el Servicio
de Administracioacuten de Minerales de Estados Unidos (MMS) API ASME Direccioacuten
Noruega del Aceite (NPD) y DTI del Reino Unido reconocen el rol de los datos de alta
calidad provenientes de los medidores de flujo multifaacutesico en lo que respecta a las
pruebas de pozos y desarrollan normas para la utilizacioacuten de estos equipos En
consecuencia el empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico para
distribuir la produccioacuten de petroacuteleo y gas se estaacute generalizando
Los nuevos proyectos en aguas profundas reflejan cada vez maacutes las estrategias de
desarrollo con un distribuidor de procesamiento que recibe la produccioacuten proveniente de
uno o maacutes yacimientos sateacutelites con terminaciones submarinas El nuacutemero de campos
petroleros distantes a menudo aumenta a medida que se desarrollan nuevos
descubrimientos que luego se vinculan directa o indirectamente con la instalacioacuten
central
Para estos desarrollos la asignacioacuten de la produccioacuten suele ser maacutes compleja dado que
la titularidad puede variar en cada campo o yacimiento La utilizacioacuten de la teacutecnica de
separacioacuten de prueba basada en distribuidores para mediciones de flujo multifaacutesico
puede resultar cada vez maacutes problemaacutetica En primer lugar por el tamantildeo y peso de los
separadores de prueba que afectan el costo y los paraacutemetros operacionales de la
instalacioacuten central tales como el nuacutemero de bocas (slots) para los cabezales de
produccioacuten de las plataformas y seguridad operacional
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
108
Estrategia de desarrollo de campos satelitales en aguas profundas Un distribuidor de produccioacuten instalacioacuten central recibe la produccioacuten adicional directa o indirectamente a traveacutes de colectores submarinos desde uno o maacutes campos sateacutelites con pozos submarinos A medida que evoluciona este escenario los cuellos de botella producidos en la capacidad de separacioacuten de prueba conducen a pruebas de pozos menos frecuentes y a mediciones de menor calidad al aumentar las distancias de flujo Los sistemas de medicioacuten eliminan estos cuellos de botella lo que mejora la calidad de las mismas y permite la ejecucioacuten de pruebas de pozos con la periodicidad necesaria Estos factores mejoran la distribucioacuten de la produccioacuten y aumentan las oportunidades de optimizacioacuten de la misma
Figura 83
La expansioacuten de la produccioacuten a traveacutes de empalmes sateacutelites puede hacer que la
demanda de pruebas de los pozos exceda la capacidad y disponibilidad de los
separadores de prueba lo que se traduce en una menor frecuencia de pruebas de pozos
individuales La capacidad de separacioacuten en un distribuidor de procesamiento suele ser
imposible Por otra parte a medida que aumenta la distancia entre los pozos y el
distribuidor el proceso de medicioacuten y obtencioacuten de la medicioacuten con los separadores de
prueba se vuelve maacutes difiacutecil
El tiempo de estabilizacioacuten de los separadores de prueba en pozos aumenta cuando las
liacuteneas de prueba son maacutes largas Estas liacuteneas enmascaran la dinaacutemica del flujo del pozo
y contribuyen a la formacioacuten de flujo tipo tapoacuten cuando el agua se acumula en las zonas
bajas a lo largo de su trayectoria A medida que declina la eficiencia de las instalaciones de separacioacuten de prueba tambieacuten lo hace la calidad de los datos obtenidos para la
distribucioacuten y optimizacioacuten de la produccioacuten Contrariamente los sistemas de medicioacuten
de flujo multifaacutesico eliminan los problemas asociados con la calidad de medicioacuten y
frecuencia de las pruebas de pozos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
109
El nuacutemero de medidores de flujo multifaacutesico desplegados en el desarrollo de aguas
profundas es limitado pero su efectividad en lo que respecta al mejorar la distribucioacuten
de la produccioacuten genera aplicaciones potenciales en aguas profundas Los medidores
son disentildeados en forma econoacutemica para formar parte de las nuevas instalaciones de
produccioacuten a medida que se desarrollan campos sateacutelites A luz de estos factores la
tecnologiacutea Vx se convierte en una necesidad praacutectica en numerosos desarrollos marinos
y es esencialmente una tecnologiacutea que apoya algunos proyectos de aguas profundas
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos
Shell instaloacute el sistema PhaseWatcher en el Complejo Auger del Golfo de Meacutexico para
superar los cuellos de botella producidos en la separacioacuten de prueba y las dificultades
planteadas por la asignacioacuten de la produccioacuten como resultado del crecimiento de la
misma Numerosos campos submarinos existentes en el aacuterea se han vinculado al
Complejo Auger para el procesamiento de la produccioacuten
El Campo Auger produce desde una plata-forma de cables tensados (TLP por sus siglas
en ingleacutes) que comenzoacute a operar en el antildeo 1994 con capacidad para procesar 7950 m3d
[50000 BD] de aceite y 396 millones de m3d [140 MMpcD] de gas de pozos de
acceso vertical directo (DVA por sus siglas en ingleacutes) Al avanzar las actividades de
desarrollo la produccioacuten superoacute las expectativas Las instalaciones TLP del Campo
Auger se mejoraron y ampliaron Ademaacutes el desarrollo de diversos campos submarinos
adyacentes condujo a una serie de empalmes en la plataforma del Campo Auger en
2000 2001 y 2004 Esto convirtioacute a las instalaciones de ese campo en un distribuidor de
procesamiento y exportacioacuten de la produccioacuten que hoy manipula la produccioacuten de seis
Figura 84
Estrategias de desarrollo de campos submarinos Los voluacutemenes de produccioacuten superiores a los previstos obtenidos en la plataforma del Campo Auger de Shell en el Golfo de Meacutexico condujeron a varias expansiones de la instalacioacuten seguidas de una serie de empalmes desde los campos submarinos cercanos que demandaban instalaciones adicionales Esto convirtioacute al Campo Auger en un distribuidor de procesamiento y exportacioacuten de gran volumen Los medidores de flujo multifaacutesico ayudaron a eliminar los costosos cuellos de botella en el distribuidor del Campo Auger permitiendo a Shell satisfacer en forma econoacutemica las complejas necesidades de medicioacuten y distribucioacuten de la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
110
campos diferentes
A traveacutes de diversos empalmes y expansiones la capacidad de procesamiento llegoacute a ser
maacutes del doble que la existente previamente y la red de instalaciones se volvioacute maacutes
compleja Debido a la capacidad limitada del separador de prueba y la complejidad de
las necesidades de medicioacuten y de asignacioacuten de la produccioacuten la ejecucioacuten de pruebas
de pozos comenzoacute a demandar aplazamiento de la produccioacuten y tiempo inactivo en
ciertos pozos Esto incrementoacute auacuten maacutes la susceptibilidad a un cierre del sistema Ante
la dificultad de conseguir espacio en la plataforma la capacidad de separacioacuten resultaba
a la vez compleja y costosa
Mediante la instalacioacuten de cuatro medidores de flujo multifaacutesico Shell redujo tanto las
interrupciones del flujo de produccioacuten como la necesidad de desviar y diferir la
produccioacuten debido a la ejecucioacuten de las pruebas de pozos La utilizacioacuten de la
tecnologiacutea Vx en un ambiente de produccioacuten continua aportoacute un concepto maacutes simple
para los nuevos pozos de produccioacuten submarina Shell instaloacute seis dispositivos de
medicioacuten PhaseWatcher adicionales en los empalmes de las liacuteneas de flujo de
produccioacuten entrante y en el colector de produccioacuten DVA Esto permite el monitoreo
continuo de las tasas de flujo en las liacuteneas submarinas sin necesidad de disponer de
separadores individuales
El empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico en el Complejo Auger
condujo a la aprobacioacuten por parte del MMS de esta tecnologiacutea combinada con el
anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL para aplicaciones de medicioacuten y asignacioacuten
de la produccioacuten La tecnologiacutea de medicioacuten permitioacute resolver problemas importantes
en la plataforma Auger y proporcionoacute una alternativa econoacutemica para la medicioacuten de la
produccioacuten futura en esta instalacioacuten
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra
En Aacutefrica del Norte las instalaciones de superficie correspondientes a cinco campos
petroleros sateacutelites se encuentran ubicadas en emplazamientos de perforacioacuten en tierra
esparcidos por toda el aacuterea de desarrollo La produccioacuten se distribuye entre varios socios
de acuerdo con los porcentajes de participacioacuten y regaliacuteas de cada compantildeiacutea
La planeacioacuten de desarrollos futuros trajo consigo dificultades de diversa iacutendole para el
operador debido a las crecientes complicaciones asociadas con la integracioacuten de nuevos
pozos en el sistema de separacioacuten de prueba existente y los elevados costos
involucrados en la expansioacuten de ese sistema La operacioacuten del separador de prueba
perioacutedicamente causaba peacuterdidas de presioacuten significativas en la red colectora de
superficie lo que exigiacutea el empleo de compresores de campo para compensar estas
peacuterdidas Ocasionalmente era necesario quemar el gas en antorcha para controlar los
incrementos de presioacuten resultantes
Los operadores instalaron una serie de 12 sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico
PhaseWatcher incluyendo medidores de 52 y 88mm de diaacutemetro en todo el campo
Siete medidores fueron asignados a la distribucioacuten fiscal de la produccioacuten y cinco a la
ejecucioacuten de pruebas de pozos con fines de manejo de yacimientos Las
especificaciones clave de los nuevos medidores incluyeron el almacenamiento interno
de los datos el enlace directo con una computadora de servicio y la compatibilidad con
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
111
los sistemas de supervisioacuten control y adquisicioacuten de datos (SCADA por sus siglas en
ingleacutes) existentes El operador implementoacute el moacutedulo Identificador de Fluido Vx ID con
un conjunto de datos de propiedades de fluidos especiacuteficos del campo cargados en los
paraacutemetros de configuracioacuten del medidor El despliegue de los medidores Vx simplificoacute
considerablemente los planes de desarrollo del campo
Los primeros cuatro sistemas PhaseWatcher fueron entregados y puestos en servicio en
octubre de 2004 El proceso de aceptacioacuten del sitio incorporoacute varias pruebas de campo
para evaluar el desempentildeo de los medidores Hasta la fecha los sistemas Vx han
demostrado poseer alta precisioacuten y respetabilidad de las mediciones Mediante la
utilizacioacuten de estos medidores el operador evita el bombeo de la produccioacuten y su
quema en antorcha La entrega y la puesta en servicio de los sistemas de medidores de
flujo multifaacutesico Vx estuvieron previstas para fines de 2004 y principios de 2005
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros
En otra localizacioacuten de Aacutefrica del Norte varios socios poseen participaciones
econoacutemicas en tres campos sateacutelites que estaacuten siendo desarrollados y empalmados a
una instalacioacuten de produccioacuten centralizada La instalacioacuten de los sistemas de monitoreo
de la produccioacuten de pozos multifaacutesicos de 52 mm PhaseWatcher se tradujo en un
importante ahorro de costos gracias a la eliminacioacuten de estaciones de medicioacuten y
separacioacuten remotas
Figura 85
Instalacioacuten miacutenima de un medidor de flujo multifaacutesico El sistema de monitoreo de la produccioacuten de 52 mm PhaseWatcher fue instalado en un campo de Aacutefrica del Norte a fin de modernizar la infraestructura de superficie para medir y distribuir la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
112
A fin de abordar la creciente necesidad de mejorar la medicioacuten de flujo multifaacutesico para
la distribucioacuten de la produccioacuten y asignacioacuten fiscal para la optimizacioacuten de los campos
la compantildeiacutea operadora puso en servicio el primer sistema de medicioacuten PhaseWatcher en
agosto de 2003 Este medidor inicialmente distribuyoacute la produccioacuten entre los socios del
Pozo 1 durante el desarrollo del primer campo Seis meses despueacutes el operador puso en
operacioacuten el Pozo 2 a traveacutes del mismo medidor Los dos pozos se encuentran a una
distancia de aproximadamente 12 km [75 millas] de la estacioacuten colectora principal
El sistema de monitoreo PhaseWatcher permitioacute un ahorro estimado de US$ 10
millones a traveacutes de la eliminacioacuten de una estacioacuten de campo intermedia Numerosas
pruebas de campo compararon el desempentildeo de los medidores en funcioacuten de las
mediciones convencionales obtenidas con tres separadores de prueba de terceros y
tanques medidores asociados Los resultados indicaron una diferencia maacutexima de menos
del 17 con regiacutemenes de produccioacuten de petroacuteleo diaria que oscilaban entre 715 y 954
m3d [4500 y 6000 BD]
Sobre la base de este registro en enero de 2004 se instaloacute un segundo dispositivo
PhaseWatcher ideacutentico para medir dos pozos del segundo campo El desempentildeo fue
comparable con el del sistema inicial En noviembre de 2004 se puso en servicio un
tercer medidor de flujo PhaseWatcher de 52 mm para monitorear la produccioacuten del
tercer campo Los datos de este sistema de medicioacuten facilitan la operacioacuten de un pozo
provisto de terminacioacuten inteligente que tiene incorporadas cuatro vaacutelvulas de control de
flujo de fondo de pozo Estaacute previsto que el segundo pozo de este campo sea puesto en
operacioacuten en el antildeo 2005 y que produzca a traveacutes del mismo medidor
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles
Los medidores de flujo multifaacutesico han transformado la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo
permanente y ademaacutes estaacuten generando nuevas oportunidades en lo que respecta a
pruebas de pozos moacuteviles y perioacutedicas El sistema moacutevil PhaseTester adquiere los
mismos datos dinaacutemicos de alta calidad que el sistema PhaseWatcher permanente Se
pueden obtener mediciones con relativa frecuencia lo que constituye una solucioacuten ideal
en las localizaciones que previamente no se obteniacutean datos de flujo multifaacutesico o soacutelo
en forma esporaacutedica
Por primera vez no existe ninguacuten obstaacuteculo logiacutestico o teacutecnico decisivo para la
realizacioacuten de pruebas en cualquier pozo de produccioacuten que un operador necesite
evaluar Los pozos de produccioacuten pueden ser sometidos a pruebas en cualquier
momento si bien la etapa de limpieza posterior a la perforacioacuten constituye una
oportunidad ventajosa para realizar pruebas moacuteviles De este modo las pruebas se
integran en el paquete maacutes grande de servicios al pozo para establecer una produccioacuten
optimiza desde el inicio
Ademaacutes mediante la combinacioacuten de una dotacioacuten completa de mediciones derivadas de
los registros de produccioacuten de fondo de pozo con mediciones en superficie con medidor
de flujo multifaacutesico es posible obtener por primera vez un diagnoacutestico completo del
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
113
pozo El medidor de flujo PhaseTester moacutevil desempentildea un rol esencial en lo que
respecta al diagnoacutestico de la fuente de intrusioacuten del agua en pozos de produccioacuten mixta
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite
Total utilizoacute el sistema PhaseTester para efectuar pruebas de limpieza en pozos de
desarrollo submarino del Campo Girasol en Angola El sistema Vx obtuvo una
cobertura completa de los datos de flujo indicando mayor precisioacuten que la cobertura
lograda con separador convencional Los datos que se obtienen mediante tecnologiacutea de
medicioacuten de flujo multifaacutesico resultaron esenciales para ayudar al operador a poner en
operacioacuten estos pozos en forma econoacutemica y a los niveles de produccioacuten planificados
Figura 86
Equipo de medicioacuten en plataforma
Pruebas de pozos moacuteviles Total conectoacute el sistema PhaseTester a un estrangulador submarino y a una vaacutelvula de derivacioacuten durante la fase de limpieza despueacutes de la perforacioacuten y la terminacioacuten de pozos de desarrollo en aguas profundas en el aacuterea marina de Angola Aacutefrica Occidental (extremo superior) El iacutendice de productividad (IP) obtenido de las mediciones de flujo multifaacutesico en ocho pozos fue validado por los caacutelculos del IP efectuados subsiguientemente durante la etapa de produccioacuten (extremo inferior)
Figura 87
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
114
Este enfoque permitioacute asegurar que los pozos produciraacuten en forma sostenida conforme
a lo proyectado mejoroacute la eficiencia operacional la seguridad y la proteccioacuten del medio
ambiente en las operaciones de pruebas de pozos y suprimioacute la necesidad de un
separador de prueba convencional Ademaacutes los datos de flujo multifaacutesico establecen una
base para la toma decisiones relacionadas con el manejo de campos y yacimientos
petroleros
Todos los pozos deben alcanzar niveles de produccioacuten oacuteptimos al ser puestos en
operacioacuten a fin de garantizar que la meseta proyectada para la produccioacuten de campo se
alcance con el nuacutemero de pozos planificados Ademaacutes las consideraciones de
aseguramiento del flujo imponen procedimientos de puesta planeados para estos pozos
En cada pozo se requeriacutea alcanzar un nivel de produccioacuten de aceite inmediato de 1590 a
2385 m3d [10000 a 15000 BD] para crear un flujo estabilizado libre de tapones en
las liacuteneas de flujo submarinas Al mismo tiempo es necesario mantener la integridad del
control de produccioacuten de la arena a traveacutes de una planeacioacuten graduada que no es posible
con el sistema flotante de produccioacuten almacenamiento y descarga (FPSO por sus siglas
en ingleacutes) debido a las restricciones del equipo y a los problemas de estabilidad de las
liacuteneas de flujo
Para llevar a cabo estos procedimientos y su aplicacioacuten sin poner en riesgo el pozo es
preciso operar desde el equipo de perforacioacuten Esto implicoacute liacutemites estrictos sobre el
tiempo del equipo de perforacioacuten para controlar su gasto asiacute como tambieacuten la
identificacioacuten raacutepida de cualquier intervencioacuten adicional del equipo de perforacioacuten
Despueacutes de someter a pruebas exhaustivas los dos primeros pozos los pozos
subsiguientes se les asignoacute un tiempo de limpieza miacutenimo y la evaluacioacuten de
desempentildeo se tuvo que realizarse durante la fase de limpieza
El sistema PhaseTester moacutevil proporcionoacute las mediciones de flujo continuos durante la
limpieza del pozo que eran imposibles obtener con mediciones convencionales Los
datos de flujo dinaacutemico permitieron al operador optimizar el periacuteodo de limpieza y
evitar tiempo del equipo de perforacioacuten innecesario Los datos de flujo multifaacutesico
confirmaron el punto preciso de los fluidos y detritos que eran removidos y la
produccioacuten libre de complicaciones fluiacutea desde cada pozo
Los datos del medidor de flujo multifaacutesico constituyen la base para la interpretacioacuten en
las pruebas de incremento de presioacuten que no ha sido posible con datos del separador de
prueba Esta interpretacioacuten condujo al anaacutelisis clave del desempentildeo de los pozos y la
operacioacuten de terminacioacuten La medicioacuten de la permeabilidad y dantildeo mecaacutenico obtenida
de estos datos de presioacuten transitorias confirmaron la seleccioacuten de los disentildeos de
terminacioacuten con el control de la produccioacuten de arena en varios pozos y facilita la
eleccioacuten del procedimiento en bajar las herramientas
Los datos resultan valiosos en la evaluacioacuten de formaciones y el modelado dinaacutemico de
yacimientos lo que a su vez reforzoacute la confiabilidad en las predicciones del
comportamiento de los pozos En un caso la utilizacioacuten de mediciones dinaacutemicas de
flujo multifaacutesico para rastrear el iacutendice de productividad transitorio estimado (IP) de un
pozo horizontal se tradujo en una decisioacuten oportuna para suspender y reingresar en el
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
115
pozo que de lo contrario respondioacute en forma deficiente a la limpieza Despueacutes de la
intervencioacuten el IP mejoroacute sustancialmente logrando satisfacer las expectativas y los
registros de produccioacuten confirmaron que la seccioacuten horizontal estaba produciendo
La cobertura completa de los regiacutemenes de limpieza constituyoacute un aporte importante
para las pruebas de interferencia realizadas antes de la primera produccioacuten de aceite en
las aacutereas clave del campo petrolero El monitoreo de la produccioacuten proveniente de un
pozo durante la limpieza del pozo vecino proporcionoacute datos de gran utilidad de la
presioacuten y transmisividad del fluido a traveacutes de formaciones y fallas geoloacutegicas
Estos datos llevaron a Total a revisar el esquema de perforacioacuten y eliminar uno de los
pozos de desarrollo propuestos Los datos obtenidos con el medidor de flujo multifaacutesico
y los medidores de fondo de pozo aceleraron el proceso de toma de decisiones lo que
condujo a una operacioacuten con tuberiacutea flexible y liacutenea de acero en otro pozo en el que se
abrioacute una vaacutelvula de terminacioacuten parcialmente cerrada permitiendo que el pozo fluyera
normalmente El sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico mejoroacute la seguridad del
personal a traveacutes de la eliminacioacuten del separador de prueba con vaacutelvulas de seguridad y
liacuteneas de alivio de presioacuten Ademaacutes la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo multifaacutesico
redujo los periacuteodos de flujo de limpieza y la quema de hidrocarburos lo que contribuyoacute
a proteger el medio ambiente
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
116
8 Conclusiones
A medida que se difunde la aplicacioacuten de estos sistemas de medicioacuten de flujo multifase
reemplazaraacuten a los sistemas convencionales en diversas aplicaciones de prueba de pozos
y eliminan la necesidad de disponer de instalaciones costosas en el caso de los
separadores convencionales que ocupan mucho espacio en ciertos emplazamientos de
produccioacuten La demanda futura de separadores de prueba convencionales responder
cada vez maacutes a los requisitos de muestreo de fluidos No obstante parte del muestreo
para el anaacutelisis de relacioacuten presioacuten-volumen-temperatura (PVT por sus siglas en
ingleacutes) se lleva a cabo con medidores de flujo multifaacutesico asiacute como la determinacioacuten
del flujo multifaacutesico y su velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en pozos con todo tipo de
formas y geometriacuteas y optimizar las aportaciones de fluidos de los yacimientos
Es probable que las innovaciones tecnoloacutegicas hagan que los medidores de flujo
multifaacutesico incursionen en ambientes de presioacuten y temperatura maacutes elevada Esto
expandiraacute significativamente las aplicaciones submarinas generando al mismo tiempo
aplicaciones adicionales en tierra firme en los proyectos de recuperacioacuten teacutermica de
aceite pesado y en los mercados de gas natural
Otra posibilidad de crecimiento en el futuro son los sistemas de medicioacuten de flujo
multifaacutesico inteligentes que ademaacutes de proveer informacioacuten sobre tasas de flujo
diagnostican el estado del medidor y la calidad de la medicioacuten En resumen la demanda
creciente y el conocimiento maacutes profundo de las aplicaciones potenciales de los
medidores de flujo multifaacutesico incentivan virtualmente la implementacioacuten de
innovaciones y mejoras continuas competitivas para satisfacer los nuevos desafiacuteos
Tambieacuten se ha logrado descubrir en localizaciones maacutes profundas y pozos con mayores
desviaciones alcanzaron distancias mayores
El liacutemite de carga en las embarcaciones utilizadas actualmente para perforar en aguas
profundas tiacutepicamente restringe la profundidad de perforacioacuten a 10670 m [35000 pies]
Al instalarse nuevos equipos en las embarcaciones de perforacioacuten para extender este
liacutemite los operadores esperan una expansioacuten similar en la capacidad de adquisicioacuten de
registros
Incluso hoy en diacutea los operadores demandan cables de acero que operen a 232degC
[450degF] y 35000 lpc [240 MPa] Los proveedores de servicio tienen que desarrollar
nuevos cables que operen bajo estas condiciones ademaacutes de los sistemas de superficie
La energiacutea al equipo de fondo es otra aacuterea que experimenta desarrollos Los nuevos
cables deben tener conductores de energiacutea maacutes grandes que suministren maacutes potencia en
el fondo del pozo Estos cables acoplados con sartas de herramientas con mayor
energiacutea Ademaacutes ofrecen mayor potencia para que los sistemas de tractores operen con
cargas maacutes grandes a mayor velocidad
Los tractores que se usan lo hacen con precaucioacuten en agujero descubierto Hasta un
tractor de sujecioacuten alterna como la unidad MaxTRAC necesita un agujero relativamente
limpio para operar con eacutexito Eacuteste es un desafiacuteo en el futuro Los operadores requieren
tractores para agujero descubierto que operen en formaciones blandas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
117
Atraacutes quedaron los diacuteas en los que con toda naturalidad se daba por supuesto que un
sistema de operacioacuten de herramientas simple y econoacutemico podiacutea adaptarse a cualquier
trabajo al menos en las aacutereas de frontera de pozos profundos y desviados Las
compantildeiacuteas de servicio ahora trabajan rutinariamente en conjunto para asegurarse en
seleccionar el vehiacuteculo adecuado para la operacioacuten Con el acceso a herramientas
probadas y de diagnostico como las herramientas de Schlumberger
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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9 Recomendaciones
Por tanto es mi recomendacioacuten como egresado del Instituto Politeacutecnico Nacional el
aconsejar a los estudiantes y docentes de la facultad de Ciencias de la Tierra unidad
Ticomaacuten y en general a los que cursan las carreras de ingeniero Petrolero y Geofiacutesico el
que puedan desarrollar trabajos sobre estas aacutereas de la industria petrolera para
incrementar el nivel educativo y de los futuros egresados mexicanos
Asiacute como promocionar la formacioacuten de cursos y de conferencias que divulguen y hagan
maacutes interactiva la adquisicioacuten de la informacioacuten para los estudiantes para lograr con ello
que los joacutevenes tengan una amplia panoraacutemica de lo que es la industria petrolera
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
119
10 Anexos
101 Foacutermulas
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del agua
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
La fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se infiere a partir de la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
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120
102 Escritura
DST Pruebas efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten
RGA Relacioacuten Gas-Aceite
OBM Lodo Base Aceite
WBM Lodo Base Agua
LFA Analizador de fluidos
PVT Presioacuten-Volumen-Temperatura anaacutelisis PVT
HPHT High Pressure High Temperature alta presioacuten y temperatura
DFA Anaacutelisis de Fluidos en el Fondo del pozo
Holdup Fraccioacuten Volumeacutetrica del agua
PLA Asesor de registros de produccioacuten
BD Barriles por diacutea
TDV Profundidad Vertical Verdadera
RSTPro Herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimiento
EampP Referido a Exploracioacuten y Produccioacuten
MDT Probador Modular de la Dinaacutemica de la Formacioacuten
DI Diaacutemetro interno
OD Diaacutemetro externo
KeV Kilo electroacuten Volt
MpcD Millones de pies cuacutebicos por diacutea
FPSO Floating Production Storage and Offloading
TLP Plataforma de Piernas Tensionadas
IP Iacutendice de Productividad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
121
11 Bibliografiacutea
Fujisawa G Betancourt S Mullins OC Torgersen T OrsquoKeefe M Terabayashi T Dong C y Eriksen KO ―Large
Hydrocarbon Compositional Gradient Revealed by In-Situ
Optical Spectroscopy artiacuteculo SPE 89704 presentado
en la Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual de la SPE
Houston 26 al 29 de septiembre de 2004
Transcripciones del 41er Simposio Anual de Adquisicioacuten de Registros de
la SPWLA Dallas 4 al 7 de junio de 2000 artiacuteculo SS
Mullins OC y Schroer J ―Real-Time Determination of Filtrate Contamination During Openhole Wireline
Sampling by Optical Spectroscopy artiacuteculo SPE 63071
presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual
de la SPE Dallas 1 al 4 de octubre de 2000
Dong C Mullins OC Hegeman PS Teague R Kurkjian A y
Elshahawi H ―In-Situ Contamination Monitoring and RGP
Measurement of Formation Fluid Samples artiacuteculo SPE
77899 presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten del
Petroacuteleo y el Gas del Paciacutefico Asiaacutetico de la SPE
Melbourne Australia 8 al 10 de octubre de 2002
ANSYS es una marca registrada de SAS IP Inc una subsidiaria enteramente
propia de ANSYS Inc
Bamforth S Besson C Stephenson K Whittaker C Brown G Catala G Rouault G Theacuteron B Conort G Lenn C y
Roscoe B ―Revitalizing Production Logging Oilfield
Review 8 no 4 (Invierno de 1996) 44-60
Catala G Theacuteron B Conort G y Ferguson J ―Fluid Flow Fundamentals Oilfield Review 8 no 4 (Invierno de 1996) 61-64
Y Bouroumeau-Fuseau P
Quin E Catala G Silipigno L Hemingway J Horkowitz J
Herveacute X Whittaker C Kusaka K Markel D y Martin A
―Keeping Producing Wells Healthy Oilfield Review 11 no 1 (Primavera de 1999) 30-47
Theacuteron B Vu-Hoang D Rezgui F Catala G McKeon D y
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
122
Silipigno L ―Improved Determination of Gas Holdup Using
Optical Fiber Sensors Transcripciones del 41 Simposio
Anual sobre Registros de la SPWLA Dallas 4 al 7 de junio de 2000 artiacuteculo GG
Letton W Svaeren J y Conort G ―Topside and Subsea
Experience with the Multiphase Flow Meter artiacuteculo de la SPE 38783
presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten
Teacutecnica Anual de la SPE San Antonio Texas 5 al 8 de octubre de 1997
Mehdizadeh P ―Qualifying Wet Gas and Multiphase Metering for Deep Water Well Allocations presentado en la Conferencia y
Exhibicioacuten Internacional de Tecnologiacutea Marina Profunda Nueva Orleaacutens 30
de noviembre al 2 de diciembre de 2004
Hasebe B Hall A Smith B Brady J y Mehdizadeh P
―Field Qualification of Four Multiphase Flowmeters on
North Slope Alaska artiacuteculo de la SPE 90037 presentado en la
Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual de la SPE Houston 26 al 29 de
septiembre de 2004
Al-Asimi M Butler G Brown G Hartog A Clancy T Cosad C Fitzgerald J Navarro J Gabb A Ingham J Kimminau
S Smith J y Stephenson K ―Avances en material de vigilancia de pozos y
yacimientos Oilfield Review 14 no 4 (Primavera de 2003) 14-37
- PRIMERA PARTE DE TESIS CON ULTIMA REVISION (BUENA)
- TESIS ORDENADA CON ULTIMA REVISION (BUENA)
-
Resumen
El desarrollo del presente trabajo constituye la recopilacioacuten de tres sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico en diferentes zonas en un pozo petrolero el primero se
refiere a un sistema que obtiene muestras de fluidos para identificar las propiedades de
los fluidos del yacimiento donde es posible estimar reservas a partir de los datos
obtenidos y vaciados posterior mente en un software para modelar un simulador
numeacuterico de yacimientos Donde la clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de
contaminacioacuten bajos es la guiacutea de flujo logrado con la probeta de admisiones
muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido implementado en la herramienta de muestreo
operada con cable Quicksilver Probe Y ha tenido gran aceptacioacuten por la pureza de las
muestras obtenidas en campo
Otra zona donde es necesario contar con una medicioacuten precisa de fluidos multifaacutesico
es en el agujero donde la desviacioacuten del pozo hace que los fluidos adopten diferentes
tipos de reacutegimen de flujo y que varia mucho con la inclinacioacuten del pozo es posible
determinar las zonas de entrada de cada fase y la velocidad a la que viajan a traveacutes de
la tuberiacutea por la seccioacuten transversal del diaacutemetro por medio de cinco minimolinetes y
sondas oacutepticas y eleacutectricas que determinan la fraccioacuten volumeacutetrica de cada una de las
fases presentes en el flujo asiacute como determinar su tasa de flujo y la separacioacuten entre
fases Todo esto gracias a un disentildeo que minimiza las perturbaciones en el flujo para
poder obtener datos maacutes precisos y representativos del flujo a traveacutes del pozo
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que se
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta tecnologiacutea permite
medir con exactitud las variaciones raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos
incluyendo la presencia de flujo tapoacuten espumas y emulsiones estables que
previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar Siendo posible asignar la produccioacuten
sin la separacioacuten convencional de fases y superar las restricciones de procesamiento o
cuellos de botella que tienen lugar en las instalaciones en superficie
El objetivo de este trabajo es el de analizar los avances recientes en materia de
mediciones multifaacutesicas y examinar la aplicacioacuten de esta tecnologiacutea en distintas partes
del mundo teniendo la capacidad de medir el flujo multifaacutesico en tiempo real y
aumentando la eficiencia operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Dedicatoria
A mis padres con tanto carintildeo por darme el don de la vida y a mis
hermanos por siempre apoyarme
A Dios Padre del Cielo con amor
Agradecimientos
Este trabajo pudo ser desarrollado gracias al apoyo de dos personas tan especiales que
sin su ayuda y sin sus grandes logros y esfuerzos no tendriacutea la oportunidad de seguir
adelante
A estas personas tan especiales que me dieron el don de la vida les amo y les quiero
con todo mi carintildeo aunque a veces no parezca Siempre los tengo en mi corazoacuten
Esas personas son mis padres Rosy y Mario a quienes siempre estareacute agradecido y
orgulloso de ser hijo
Tambieacuten agradezco a mis hermanos Oscar e Isaac por su comprensioacuten y por
aguantarme todos estos antildeos
Agradezco a mis profesores del IPN Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez
Mora Gabriel Ramiacuterez Daacutemaso Elda Ordaz Ayala Moiseacutes Saacutenchez Velaacutesquez Y a
mi tutor el ingeniero Enrique Alberto Morfiacuten Faure mi tutor de tesis a todos gracias
por aguantar mi hiperactividad en el politeacutecnico y por guardar un espacio para
nosotros como alumnos
Nuevamente a mis tutores Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez Mora y
Alberto Morfiacuten Faure por apoyarme en los momentos cuando necesite de alguien o de
apoyo econoacutemico
Agradezco a la sentildeora Martha H de Gallardo y a sus hijos que con el apoyo y los
consejos han sido de gran ayuda para miacute como estudiante
Y lo maacutes importante gracias a Dios por permitirme estar con vida y seguir siempre
adelante
Iacutendice
paacuteg
1 Introduccioacuten 1
2 Objetivo general 2
3 Objetivo especiacutefico 2
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo 3 41 Maacutes raacutepido y limpio 7
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico 14
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura 18
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST 23
45 Muestreo de aceite viscoso 25
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros 27
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo 31
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM 33
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas
Desviadas-horizontales 41
51 Tecnologiacuteas avanzadas 45
52 Perfil de flujo en tiempo real 48
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten 49
54 Retos en pozos desviados y horizontales 50
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo 58
6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en fondo
del pozo 60
61 Coacutemo llegar al lugar 61
62 Sistema de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo 69
63 Desafiando las profundidades 75
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores 78
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten 80
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y 84
7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico 90
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos 91
72 Mediciones multifaacutesicas 93
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo 96
74 Oportunidades de medicioacuten permanente 99
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial 105
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten 107
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos 109
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra 110
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros 111
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles 112
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite 113
8 Conclusiones 116
9 Recomendaciones 117
10 Anexos 118
101 Foacutermulas 119
102 Escritura 120
11 Bibliografiacutea 121
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
1
1 Introduccioacuten
Es importante para un proyecto saber cuales son los factores sustanciales que son de
gran importancia para dicho evento en un pozo petrolero por ejemplo tendriamos que
responder a la pregunta iquestqueacute estamos produciendo partiendo de esta pregunta
llegamos a la conclusioacuten que es importante para esta industria saber que es lo que en
realidad estamos obteniendo del subsuelo ya que a partir de la contestacioacuten a esta
interrogante podemos escoger entre tantos tipos de instalaciones tuberiacuteas materiales y
hasta la configuracioacuten de los campos petroleros
Cabe mencionar que asiacute como en la medicina haciendo la analogiacutea donde un medico
tiene tratamiento para cada cuadro y en su implementacioacuten variara dependiendo de cada
paciente y tomando en cuenta factores como sexo edad talla e inclusive la etnia Asiacute un
pozo petrolero dependiendo de sus caracteriacutesticas y litologiacutea y la geometriacutea del pozo
tendraacute un disentildeo para cada caso
Partiendo de la analogiacutea anterior queremos dar a entender que cada pozo es diferente y
que es de suma importancia saber lo que se esta produciendo para poder los materiales y
el equipo preciso para esa situacioacuten en particular El tipo de fluido que entra a las liacuteneas
en ocasiones lleva compuestos corrosivos como azufre o abrasivos como la arena
tambieacuten es necesario saber la cantidad de arena que se produce y cuales son los
intervalos productores asiacute como la cantidad de agua y de aceite y gas producidos la
composicioacuten de los aceites y las caracteriacutesticas de la formacioacuten y el agua congeacutenita
Todos estos son factores importantes para poder saber la naturaleza del aceite y gas que
se produce y poder determinar la capacidad de los yacimientos e inferir con mayor
precisioacuten su productividad
El campo de los registros geofiacutesicos es un aacuterea de la industria petrolera donde se hace
necesario tener conocimientos de diversos campos de las ciencias de la tierra como la
geologiacutea la petrofiacutesica y la ingenieriacutea petrolera Y se necesitan de conocimientos de
acuacutestica electricidad e inclusive de mecaacutenica de fluidos como lo es en el caso de los
registros de produccioacuten Y estos uacuteltimos son los que me motivaron a desarrollar el
presente trabajo ya que en la escuela contamos con relativamente poca informacioacuten
acerca de los registros de produccioacuten y se presento la oportunidad de realizar un trabajo
sobre nuevos sistemas de medicioacuten de flujo recientemente introducidos en el mercado y
poder poner este trabajo al alcance de la comunidad estudiantil y docente
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
2
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten del flujo multifaacutesico
2 Objetivo general
El objetivo central de este trabajo es el de mostrar los principios de operacioacuten y las
funciones que desarrollan estos sistemas para hacer que los consultantes analicen la
factibilidad de su implementacioacuten en los campos maduros y de reciente desarrollo en
Meacutexico
3 Objetivo especiacutefico
Demostrar como estos sistemas que dicha compantildeiacutea ha desarrollado determinan el flujo
multifaacutesico a nivel yacimiento en pozos petroleros desviados y horizontales asiacute como
en la superficie describiendo asiacute distintos ambientes en lo que estos sistemas pueden
desenvolverse Y como consecuencia implementar medidas para lograr una mayor
produccioacuten y tomar en cuenta los tipos de materiales y configuracioacuten de las
instalaciones petroleras para un mejor desempentildeo
Asiacute como tambieacuten lograr una mayor certidumbre en cuanto a las inversiones realizadas
para casos donde estas puedan ser motivo de controversia de desarrollo o abandono de
proyectos como en el caso de los campos maduros esto se puede traducir en un mayor
retorno de inversiones
Ademaacutes de proporcionar informacioacuten a estudiantes y docentes sobre las nuevas
tecnologiacuteas en cuanto a medicioacuten y cuantificacioacuten del flujo multifaacutesico en las diversas
etapas de exploracioacuten y produccioacuten de un campo petrolero
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
3
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo
Un nuevo dispositivo de muestreo guiado permite la obtencioacuten de muestras
de fluidos de fondo de pozo de pureza inigualable y en una fraccioacuten de
tiempo requerido por la tecnologiacutea de muestreo convencional Ademaacutes el
meacutetodo resulta superior para la medicioacuten de las propiedades de los fluidos
de formacioacuten en el fondo del pozo
Para entender las propiedades de los fluidos de yacimientos es necesario realizar
muestras de fluidos El anaacutelisis de las muestras ayuda a identificar el tipo de fluido
estimar las reservas evaluar el valor de los hidrocarburos y determinar las propiedades
de los fluidos para optimizar asiacute la produccioacuten Utilizando los resultados del anaacutelisis de
los fluidos las compantildeiacuteas petroleras deciden coacutemo terminar un pozo desarrollar un
campo disentildear instalaciones de superficie conectar campos sateacutelites y mezclar la
produccioacuten entre pozos
El anaacutelisis de los fluidos tambieacuten es importante para comprender las propiedades del
agua de formacioacuten las cuales pueden tener un impacto econoacutemico significativo en
cualquier proyecto A menudo la meta maacutes criacutetica es la identificacioacuten de las
propiedades corrosivas del agua con el objetivo de seleccionar los materiales de
terminacioacuten de pozos y evaluar el potencial de acumulacioacuten de incrustaciones para
evitar problemas de aseguramiento del flujo Ademaacutes los analistas de registros
necesitan cuantificar la salinidad del agua de formacioacuten para la evaluacioacuten petrofiacutesica y
los geoacutelogos e ingenieros de yacimientos deben establecer el origen del agua para
evaluar la conectividad del yacimiento
Las muestras de fluido de formacioacuten se obtienen utilizando una de las tres teacutecnicas
principales En primer lugar los probadores de formacioacuten operados con cable y
desplegados en agujero descubierto pueden utilizarse para obtener muestras de fluidos
y realizar el anaacutelisis de las mismas en el fondo del pozo asegurando la obtencioacuten de
muestras oacuteptimas y con posibilidad de analizar los fluidos en las primeras etapas de
vida productiva del pozo Estos probadores proveen un meacutetodo econoacutemicamente
efectivo para obtener muestras de fluidos en forma temprana con un desempentildeo que a
menudo iguala o supera el desempentildeo logrado con el segundo meacutetodo el de pruebas de
formacioacuten efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten (DST) En el pasado las
pruebas DST disentildeadas habitualmente para probar la produccioacuten e investigar la
extensioacuten del yacimiento produciacutean muestras con menos contaminacioacuten que las
muestras extraiacutedas en agujero descubierto Las pruebas DST requieren un proceso de
planeacioacuten anticipada y terminacioacuten del pozo que tolere las presiones de produccioacuten
ademaacutes pueden costar mucho maacutes que los meacutetodos de extraccioacuten de muestras en
agujero descubierto especialmente en pozos marinos Con el tercer meacutetodo las
muestras se obtienen mediante herramientas operadas con cable desplegadas en pozos
entubados y en produccioacuten
Un aspecto importante del muestreo de fluidos es su anaacutelisis en condiciones de
yacimiento ayuda a validar la calidad de las muestras durante el proceso de muestreo
y ademaacutes posibilita el mapeo de las variaciones verticales de las propiedades de
fluidos permitiendo que los analistas determinen la conectividad vertical y definan la
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
4
Figura 1
arquitectura de los yacimientos en las primeras etapas de la vida productiva del campo
Las muestras de fluidos no contaminadas permiten la medicioacuten precisa de las
propiedades de los fluidos tanto en el fondo del pozo como en superficie
Despueacutes de obtenerse las muestras se analizan en laboratorio donde se someten a una
serie de pruebas que depende de lo que el cliente requiera conocer Los anaacutelisis
estaacutendar para la muestra de hidrocarburos incluyen la composicioacuten quiacutemica hasta
C30+ la relacioacuten gas-aceite (RGA) densidad viscosidad y propiedades de las fases
como presioacuten de saturacioacuten punto de burbujeo punto de escurrimiento y estabilidad de
los asfaltenos Ahora es posible obtener numerosas mediciones en el fondo del pozo
utilizando meacutetodos de espectroscopiacutea oacuteptica para caracterizar los fluidos de formacioacuten
en condiciones de yacimiento Estas mediciones incluyen la densidad volumeacutetrica
densidad oacuteptica la RGA y composicioacuten quiacutemica hasta C6+ La medicioacuten de los fluidos
en laboratorio y en el fondo del pozo requiere en ambos casos muestras puras y sin
contaminar La contaminacioacuten se produce cuando el filtrado del fluido de perforacioacuten
miscible ha invadido la formacioacuten se mezcla con el fluido de formacioacuten que es
muestreado Por ejemplo las muestras de hidrocarburos se contaminan con filtrado de
lodo base aceite (OBM) y las muestras de agua se mezclan con filtrado de lodo base
agua (WBM)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
5
Para reducir la contaminacioacuten durante la recoleccioacuten de las muestras los ingenieros
recurren en general a aumentar el volumen del fluido extraiacutedo del yacimiento
mediante el incremento de los tiempos o de la velocidad de bombeo El anaacutelisis del
nivel de contaminacioacuten del fondo de pozo puede determinar cuaacutendo el fluido que fluye a
traveacutes de la liacutenea de flujo de la herramienta de muestreo se encuentra suficientemente
limpio como para ser recolectado Sin embargo los tiempos de bombeo largos
aumentan el tiempo de equipo de perforacioacuten y los costos asociados con el mismo y
pueden incrementar el riesgo de atascamiento de las herramientas en el fondo del pozo
Dependiendo de la permeabilidad del yacimiento las tasas de bombeo altas pueden
hacer que la presioacuten de fluido del yacimiento caiga por debajo de la presioacuten de
saturacioacuten Si esto sucede las muestras de fondo de pozo no son representativas del
fluido de yacimiento En caso de formaciones no consolidadas un reacutegimen de bombeo
alto puede inducir la produccioacuten de arena Ademaacutes en ambientes con alta permeabilidad
vertical ni siquiera los tiempos de bombeo largos y altos regiacutemenes de bombeo
garantizan la obtencioacuten de muestras limpias Los especialistas en anaacutelisis de fluidos han trabajado para comprender y mitigar los efectos de la contaminacioacuten sobre las
muestras Algunos meacutetodos buscan obtener la composicioacuten o RGA de una muestra
pura conociendo la composicioacuten OBM que contamina la muestra recolectada Sin
embargo las propiedades de fluidos estimadas de este modo se acompantildean de
incertidumbre y errores Los investigadores cuantifican los errores causados por la
Figura 2
Efecto de la contaminacioacuten con filtrado de lodo base aceite (OBM) sobre la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos El anaacutelisis de laboratorio sobre los aceites vivos con el agregado de cantidades variables de filtrado OBM muestra una reduccioacuten de las presiones de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos con el incremento de la contaminacioacuten con OBM Los aceites vivos son acites que contienen gas disuelto La precipitacioacuten de asfaltenos se detecta por el factor de transmisioacuten de luz los precipitados dispersan la luz y reducen el factor de transmisioacuten Eacutestos y otros experimentos similares muestran que para una contaminacioacuten con OBM de un 1 (porcentaje en peso) la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos se reduce entre 100 y 150 lpc La muestra con 194 de contaminacioacuten alcanzoacute la presioacuten de saturacioacuten antes de alcanzar la presioacuten de precipitacioacuten de asfaltenos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
6
contaminacioacuten en ciertas mediciones Por ejemplo la presioacuten a la que precipitan los
asfaltenos en los aceites crudos se reduce en presencia de contaminacioacuten con OBM En
un caso un nivel de contaminacioacuten con OBM de tan soacutelo un 1 en peso hizo que la
presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos sufriera una reduccioacuten de entre 100 y
150 lpc [07 a 10 MPa] Por ende las mediciones realizadas en muestras contaminadas
subestiman la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos y afectan
negativamente las predicciones de aseguramiento del flujo y de produccioacuten Estos
resultados ponen de manifiesto la necesidad de contar con muestras con niveles de
contaminacioacuten extremadamente bajos
Un nuevo dispositivo de muestreo disentildeado para reducir la contaminacioacuten con filtrado
guiacutea (focuses) el flujo de admisioacuten de modo que el fluido del yacimiento fluye hacia
una liacutenea de muestreo mientras que el filtrado fluye hacia una liacutenea independiente
Con esta herramienta innovadora el fluido contaminado por filtrado de lodo se
separara en forma eficaz del fluido de formacioacuten en las primeras etapas del proceso de
muestreo Se obtiene una muestra del fluido de yacimiento limpia mucho maacutes raacutepido
que con las teacutecnicas de muestreo convencionales Este trabajo describe las ventajas de la
nueva herramienta de muestreo guiado (focused fluid sampling) utilizando ejemplos de
muestreo de hidrocarburos y agua en campos del Golfo de Meacutexico Mar del Norte India
y Medio Oriente
Figura 3
Muestreo de fluidos de formacioacuten convencional con un probador de la formacioacuten operado con cable El probador hace que un empacador selle contra la pared del pozo y luego presiona una probeta a traveacutes del enjarre de filtracioacuten y contra la formacioacuten (derecha) El fluido de formacioacuten se indica en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro La probeta (izquierda) posee un solo orificio de admisioacuten Cuando se inicia el bombeo el fluido se encuentra contaminado (graacutefica inserto) pero la contaminacioacuten se reduce gradualmente con el tiempo No obstante es probable que aun con tiempos de bombeo largos el nivel de contaminacioacuten no alcance un valor aceptable en ciertas formaciones
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
7
41 Maacutes raacutepido y limpio
Para apreciar en su totalidad las ventajas del nuevo meacutetodo de muestreo es necesario
hacer una breve descripcioacuten de la tecnologiacutea convencional de muestreo de fluidos en el
fondo del pozo En el escenario tiacutepico la perforacioacuten a traveacutes de una formacioacuten
permeable en condiciones de sobre balance facilitar la invasioacuten del filtrado de fluido de
perforacioacuten hacia la formacioacuten y la creacioacuten del enjarre de filtracioacuten sobre la pared del
pozo Durante el muestreo convencional del fluido de formacioacuten un probador de la
formacioacuten operado con cable asienta un empacador contra la pared del pozo para aislar
la probeta de muestreo de los fluidos del pozo y de la presioacuten hidrostaacutetica Luego la
probeta es presionada a traveacutes del enjarre de filtrado y contra la formacioacuten Una vez
logrado el sellado exitoso del empacador la probeta de muestreo se conecta con la
formacioacuten quedando la liacutenea de flujo de la herramienta aislada del fluido del pozo y de
la presioacuten hidrostaacutetica
A medida que la herramienta de muestreo extrae fluido de la formacioacuten a traveacutes de la
probeta el primer fluido de yacimiento que ingresa en la liacutenea de flujo se contamina con
el filtrado del fluido de perforacioacuten El nivel de contaminacioacuten monitoreado en tiempo
real con analizadores espectroscoacutepicos de fondo de pozo se reduce conforme continuacutea
la extraccioacuten Dependiendo de la permeabilidad de la formacioacuten la anisotropiacutea y la
magnitud de la invasioacuten la viscosidad del fluido de formacioacuten y el tiempo de bombeo
la reduccioacuten de la tasa y presioacuten de flujo el nivel de contaminacioacuten se reduce lo
suficiente o no como para permitir la recoleccioacuten de una muestra de fluido que sea
representativa del fluido de formacioacuten El fluido contaminado con filtrado de zonas
invadidas profundamente sigue alimentando la probeta de muestreo y en los casos en
los que el enjarre se forma deficientemente el fluido del pozo puede seguir invadiendo
la formacioacuten a un ritmo relativamente significativo El logro de niveles de
contaminacioacuten suficientemente bajos quizaacutes requiera operaciones de bombeo
prolongadas por varias horas Esto resulta costoso en teacuterminos de tiempo de equipo de
perforacioacuten y en una mayor exposicioacuten al atascamiento en agujeros descubiertos
Buscando la forma de mejorar la calidad de las muestras y reducir el tiempo de
muestreo los cientiacuteficos investigaron los efectos de las diferentes configuraciones de las
probetas Para comprobar la idea de que el flujo guiado hacia el interior de una probeta
reduzca la contaminacioacuten de una muestra y acorte el tiempo de muestreo un cientiacutefico
del Centro de Investigaciones de Schlumberger en Cambridge Inglaterra simuloacute el
flujo hacia el interior de una probeta modificada Los resultados del modelado
ayudaron a determinar el tamantildeo oacuteptimo de las probetas Los investigadores del Centro
de Investigaciones Doll de Schlumberger en Ridgefield Connecticut EUA realizaron
experimentos 2D en modelos de laboratorio para determinar los beneficios potenciales
de limpieza de las muestras Las probetas modificadas poseiacutean tres aberturas dos
aberturas laterales denominadas probetas de proteccioacuten (o de descarte) que extraiacutean y alejaban el fluido contaminado de la porcioacuten central de la probeta y una abertura
central denominada probeta de muestreo que recolectaba el fluido con bajo nivel de
contaminacioacuten Los resultados experimentales indicaron que la limpieza con las
probetas de proteccioacuten activas se produciacutea mucho maacutes raacutepido que sin ellas logrando
niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con menos volumen de fluido bombeado
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
8
Pruebas de ingenieriacutea adicionales realizadas en el Centro de Tecnologiacutea de Sugar Land
en Texas extendieron los resultados 2D en las formaciones simuladas a tres
dimensiones en formaciones rocosas reales En estos experimentos un prototipo de
probeta de fondo de pozo de una nueva herramienta de muestreo guiado extrajo los
fluidos de un nuacutecleo de arenisca grande en un dispositivo de prueba El nuacutecleo de 12
pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro conteniacutea fluido de formacioacuten acuoso
con cloruro de sodio [NaCl] y fluido con filtrado de lodo de diferentes conductividades
conocidas El flujo de fluido hacia la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de
muestreo fue controlado y medido con vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de
alta presioacuten Los medidores de conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las
liacuteneas de flujo instaladas desde la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
registraron la historia de limpieza de cada prueba de muestro
Figura 4
Configuracioacuten y resultados visuales de los experimentos de laboratorio que simulan el flujo guiado La configuracioacuten experimental (arriba) con sitioacute en una formacioacuten 2D hecha con partiacuteculas de vidrio rodeadas por un solo aceite con un iacutendice oacuteptico ideacutentico al de las partiacuteculas de vidrio toda sostenida entre dos placas de vidrio verticales La porcioacuten inferior del aceite se tintildeoacute de rojo para representar la zona invadida con filtrado Por encima de esta porcioacuten el aceite se dejoacute transparente Utilizando un dispositivo de probetas de muestreo y de proteccioacuten (o descarte) en la base de la formacioacuten se extrajo el fluido (inserto) Una caacutemara monitoreoacute la limpieza en la formacioacuten directamente frente al dispositivo de probetas Despueacutes del procesamiento de las imaacutegenes las imaacutegenes visuales obtenidas con la teacutecnica de repeticioacuten (izquierda) muestran diferencias grandes en la zona limpiada con la probeta de muestreo sola (izquierda) y con las probetas de muestreo y de proteccioacuten juntas (derecha) La probeta de muestreo y la probeta de proteccioacuten limpian un aacuterea grande frente a la probeta de muestreo lo que asegura que soacutelo el fluido no contaminado ingrese en la probeta de muestreo
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Con filtrado de lodo de diferentes conductividades conocidas El flujo de fluido hacia la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo fue controlado y medido con
vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de alta presioacuten Los medidores de
conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las liacuteneas de flujo instaladas desde la
probeta de proteccioacuten y probeta de muestreo registraron la historia de limpieza de
cada prueba de muestreo Con el guiado de la muestra los niveles de contaminacioacuten del
fluido de la liacutenea de muestreo se redujeron raacutepidamente mientras que el nivel de
contaminacioacuten de la liacutenea de descarte disminuyoacute en forma gradual Una probeta
tradicional habriacutea medido el flujo combinado y sin alcanzar un nivel de contaminacioacuten
inferior al 10
Figura 5
Disentildeo de una configuracioacuten experimental para investigar la factibilidad del muestreo guiado Un probador en la interfase de formacioacuten contiene un nuacutecleo de arenisca de 12 pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro se encuentra en contacto con dos colectores de fluido y una probeta prototipo de laboratorio que permite el guiado de la muestra El fluido de formacioacuten simulado se suministra en la base del nuacutecleo y el filtrado simulado en un aro que rodea al nuacutecleo El flujo hacia y desde el probador es controlado y monitoreado con bombas y vaacutelvulas el nivel de contaminacioacuten se calcula a partir de mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo
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10
Figura 6
Reduccioacuten de la contaminacioacuten con y sin probeta de proteccioacuten o descarte Las mediciones de laboratorio detectaron niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con el incremento del volumen de fluido bombeado lo que correspondioacute a un incremento del tiempo de bombeo La extraccioacuten de muestras sin la probeta de proteccioacuten (azul) nunca alcanzoacute niveles de contaminacioacuten inferiores al 1
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La clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de contaminacioacuten bajos es la guiacutea de
flujo logrado con la probeta de admisiones muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido
implementado en la herramienta de muestreo operada con cable Quicksilver Probe un
nuevo moacutedulo del Probador Modular de la Dinaacutemica de Formacioacuten MDT En ciertos
aspectos la configuracioacuten del moacutedulo Quicksilver Probe es similar a la de los
tomadores de muestra tradicional en cuanto un sello empacador aiacutesla la zona de
muestreo del fluido del pozo No obstante dentro de la zona de muestreo del fluido una
probeta de proteccioacuten ciliacutendrica colocada en la periferia de la zona de muestreo rodea
y protege la zona de muestreo maacutes interna
Datos experimentales obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado La reduccioacuten de la contaminacioacuten inferida de las mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo de descarte y flujo de muestreo demuestra la limpieza del fluido en esta prueba de muestreo El nivel de contaminacioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo (verde) se redujo raacutepidamente mientras que en la liacutenea de flujo de descarte (rojo) disminuyoacute gradualmente La suma del flujo de ambas liacuteneas da como resultado el flujo total (azul) es decir el flujo que habriacutea medido una probeta tradicional
Figura 7
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12
Figura 8
Muestreo de fluido de formacioacuten con la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe La probeta posee dos orificios de admisioacuten con la liacutenea de toma de descarte rodeando la liacutenea de toma de muestras Los empacadores rodean y separan estas probetas y se sellan contra la pared del pozo (derecha) El fluido de formacioacuten se muestra en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro Cuando se inicia el bombeo el fluido que fluye a traveacutes de la liacutenea de toma de muestras se encuentra altamente contaminado (graacutefico inserto) pero la contaminacioacuten se reduce raacutepidamente con el tiempo Pronto los niveles de contaminacioacuten alcanzan un valor aceptable
Un sello de empacador adicional separa la admisioacuten del fluido de descarte de la
admisioacuten del fluido de muestreo La zona interna y la zona perifeacuterica estaacuten conectadas a
liacuteneas de flujo independientes a las que se alude como liacutenea de flujo de muestreo y
liacutenea de flujo de descarte o de proteccioacuten respectivamente Dos bombas una colocada
por encima de la probeta y otra por debajo introducen el fluido en las dos liacuteneas de
flujo con velocidades diferentes y los analizadores espectroscoacutepicos determinan la
composicioacuten del fluido en cada liacutenea de flujo El efecto de orientacioacuten de este meacutetodo
se asemeja levemente a la forma en que los dispositivos de adquisicioacuten de latero
perfiles utilizan los electrodos ―protectores para guiar la corriente dentro de una
formacioacuten con el fin de medir la resistividad
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13
El dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe bombea el fluido desde la
formacioacuten a traveacutes del aacuterea central y el aacuterea perifeacuterica de la zona de muestreo
simultaacuteneamente Inicialmente el fluido contaminado mezclado fluye hacia ambas
aacutereas pero no se recolecta Despueacutes el flujo se separa o se divide entre las liacuteneas de
descarte y de muestreo El flujo en la entrada de la liacutenea de descarte se incrementa y en
poco tiempo todo el fluido contaminado se introduce en la liacutenea de descarte
permitiendo que el fluido de formacioacuten con bajo nivel de contaminacioacuten fluya hacia la
La sarta de herramientas Quicksilver Probe
Los fluidos ingresan en la herramienta en la probeta de muestreo guiado Los fluidos
contaminados fluyen hacia abajo a traveacutes del analizador de fluidos y la bomba de descarte
Los fluidos limpios fluyen hacia arriba a traveacutes de los moacutedulos del analizador de fluidos y la
bomba de muestreo hasta el moacutedulo de botellas para muestras La configuracioacuten puede
variar para las diferentes operaciones de muestreo Por ejemplo para ciertas aplicaciones
las bombas pueden estar localizadas aguas arriba de los analizadores de fluidos
Figura 9
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14
liacutenea de muestreo Esta teacutecnica acentuacutea la diferencia en el nivel de contaminacioacuten entre
el fluido limpio y el fluido contaminado lo que facilita la identificacioacuten del momento en
el que se obtiene una muestra limpia Algunos estudios de diversos casos ambientales
muestran la calidad de las muestras que es posible obtener utilizando la nueva
tecnologiacutea de flujo guiado
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico
En el antildeo 2004 Chevron perforoacute un pozo de exploracioacuten en el play incipiente de edad
Terciario Inferior situado en aguas profundas del Golfo de Meacutexico Estos pozos
habitualmente son difiacuteciles de perforar y terminar con tirantes de agua (profundidades
del lecho marino) que alcanzan 3000 m [10000 pies] y profundidad total que excede
7600 m [25000 pies] Hasta el momento maacutes de 20 pozos de exploracioacuten y
evaluacioacuten han sido perforados en este play maacutes de la mitad fueron pozos
descubridores con columnas de aceite de gran espesor en muchos casos No obstante
en esas condiciones la prueba de pozo suele ser extremadamente cara y su costo
habitual asciende a US$ 70 millones o una suma superior Por este motivo raramente se
El play de edad Terciario Inferior situado en el aacuterea de aguas profundas del Golfo de Meacutexico donde Chevron descubrioacute el Campo Jack en el antildeo 2004 Los otros pozos del play de edad Terciario Inferior se muestran como puntos
Figura 10
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15
realizan pruebas DST en esta regioacuten Perforando en este play del Bloque Walker Ridge
759 en septiembre de 2004 Chevron y sus socios anunciaron el descubrimiento de
areniscas petroliacuteferas de maacutes de 110 m [350 pies] de espesor neto en el Pozo Jack 1 el
primer pozo del aacuterea prospectiva Jack El aacuterea marina subsalina se encuentra a
aproximadamente 4 3 0 km [270 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens y a 280 km [175
millas] de la costa Para evaluar el aacuterea prospectiva con maacutes detenimiento Chevron
perforoacute un segundo pozo denominado Jack 2 en el Bloque Walker Ridge 758 una
profundidad total de 8588 m [28175 pies] Apartaacutendose de los procedimientos
habituales Chevron planificoacute la prueba de pozo que convertiriacutea a Jack 2 en el uacutenico
pozo del Terciario Inferior probado en el Golfo de Meacutexico La obtencioacuten de una
muestra pura de fluido de formacioacuten previo a la prueba de produccioacuten ayudoacute
significativamente a la reduccioacuten de incertidumbres asociadas con el fluido de disentildeo de
prueba mejorando en consecuencia el valor de este costoso servicio
Una configuracioacuten singular de la sarta de herramientas de muestreo MDT posibilitoacute la
recoleccioacuten de muestras de fluido obtenidas en forma tradicional en dos estaciones con
una probeta de diaacutemetro extra-largo (XLD) y orientoacute las muestras en dos estaciones con
el moacutedulo Quicksilver Probe El anaacutelisis del fluido de la liacutenea de flujo en tiempo real
realizado en una estacioacuten con la probeta XLD muestra que la relacioacuten RGA se
incrementa pero no se nivela aun despueacutes de 8 horas de bombeo No obstante se
recolectaron muestras a los 30000 segundos Los anaacutelisis de laboratorio demostraron
posteriormente que estas muestras poseiacutean maacutes de 10 de contaminacioacuten con OBM
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16
Figura 11
Graacutefica de limpieza del fluido de la liacutenea de flujo obtenida con una probeta de diaacutemetro extra grande en el Pozo Jack 2 de Chevron El volumen de fluido bombeado durante el muestreo se muestra en el carril superior El anaacutelisis en tiempo real de la densidad oacuteptica medida con el Analizador de Fluidos Vivos LFA conduce a la cuantificacioacuten de la faccioacuten de volumen de los componentes C6+ que son baacutesicamente hidrocarburos liacutequidos (segundo carril) y de la relacioacuten gas-aceite (RGA) (tercer carril) a medida que el fluido de la liacutenea de flujo se vuelve maacutes limpio La relacioacuten RGA (azul) continuacutea creciendo lo que indica un muestreo maacutes limpio pero no se nivela ni siquiera despueacutes de 8 horas de bombeo El anaacutelisis de laboratorio de las muestras recolectadas a los 30000 segundos indicoacute que el nivel de contaminacioacuten era superior al 10 Un carril indicador de la calidad de los datos (carril inferior) es verde cuando la calidad de los datos es alta y marroacuten cuando la calidad de los datos es pobre
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Las muestras obtenidas con el moacutedulo Quicksilver Probe exhibieron una contaminacioacuten
inferior al 1 despueacutes de 4 horas de bombeo Las graacuteficas de volumen de bombeo y
RGA obtenidas de las liacuteneas de flujo de descarte y de muestreo muestran las etapas de
limpieza del fluido Entre 0 y 7340 segundos la bomba inferior inicioacute el
desplazamiento del fluido hacia el pozo llevando los fluidos mezclados a traveacutes de la
liacutenea de flujo de descarte El bombeo de los primeros fluidos a traveacutes de la bomba de la
liacutenea de descarte ayuda a optimizar la obtencioacuten de las muestras Los fluidos que fluyen
en las primeras etapas son maacutes propensos a contener soacutelidos de lodo que obturen la
bomba Si se produce tal obturacioacuten los ingenieros de campo prefieren que se obture la
bomba de descarte en vez de la bomba de muestreo Si bien el flujo no se guiacutea si se
Graacuteficas de volumen de bombeo fraccioacuten de volumen y RGA para los fluidos de la liacutenea de muestreo (izquierda) y la liacutenea de descarte (derecha) obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe Como se observa en el carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) soacutelo la bomba de la liacutenea de descarte (rojo) opera entre 0 y 7340 segundos Luego se activa la bomba de la liacutenea de muestreo (marroacuten) que bombea hasta 11500 segundos en cuyo momento ambas bombas funcionan en forma sincronizada pero a diferentes velocidades La limpieza puede verse por el incremento de la RGA (azul) en la liacutenea de flujo de descarte entre 0 y 7340 segundos mientras la liacutenea de muestreo se encuentra inactiva Luego la bomba de descarte se detiene y la bomba de la liacutenea de muestreo se pone en funcionamiento La RGA observada con el moacutedulo LFA de la liacutenea de muestreo se incrementa gradualmente al principio y luego el flujo se divide a los 11500 segundos la RGA de la liacutenea de muestreo se incrementa en forma sustancial y alcanza una meseta lo que indica que el fluido estaacute limpio La muestra obtenida a 14000 segundos indicoacute un nivel de contaminacioacuten demasiado pequentildeo para ser medido
Figuras 12 y 13
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18
opera con una sola bomba pueden extraerse muestras si la bomba de muestreo estaacute
funcionando No se pueden obtener muestras si soacutelo opera la bomba de descarte
En este ejemplo la bomba de descarte se detuvo a los 7340 segundos y la bomba de la
liacutenea de muestreo comenzoacute a funcionar La RGA observada con el Analizador de
Fluidos LFA de la liacutenea de muestreo comenzoacute a incrementarse La RGA detectada con
la herramienta LFA de la liacutenea de descarte se ignora ya que no circula fluido a traveacutes de
la misma Aproximadamente a los 11500 segundos el flujo se divide La RGA en la
liacutenea de muestreo se incrementa raacutepidamente lo que indica un proceso de limpieza
raacutepido conforme el filtrado contaminado se guiacutea lejos de la probeta de muestreo
Ademaacutes la curva RGA se aplana de inmediato lo que indica que el fluido estaacute limpio
La RGA en la liacutenea de descarte sigue aumentando su fluido auacuten se estaacute limpiando La
muestra obtenida a los 14000 segundos fue analizada posteriormente en el laboratorio
detectaacutendose un nivel de contaminacioacuten demasiado bajo para ser medido
El empleo del dispositivo Quicksilver Probe permitioacute comparar las muestras de fluido
de alta calidad con las del pozo descubridor y proporcionoacute una estimacioacuten mejorada de
la viscosidad en comparacioacuten con las muestras obtenidas con herramientas
convencionales Las muestras de menos contaminacioacuten mejoraron el disentildeo de la prueba
DST mediante la cuantificacioacuten de la RGA para lo requerimientos del separador y las
instalaciones de superficie prediciendo el comportamiento PVT y mejorando la
caracterizacioacuten del yacimiento
La prueba de produccioacuten del Pozo Jack 2 finalizada en septiembre de 2006 fue la
prueba de pozo exitosa maacutes profunda realizada en el Golfo de Meacutexico Durante la
prueba el pozo mantuvo una tasa de flujo de maacutes de 950 m3d [6000 bd] de aceite
crudo proveniente de aproximadamente el 40 de su espesor neto Chevron y sus
socios Statoil ASA y Devon Energy Corporation decidieron perforar un pozo adicional
de evaluacioacuten en el antildeo 2007
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura
Las condiciones de alta presioacuten y temperatura (HPHT) presentan un ambiente desafiante
para los aspectos en las operaciones de perforacioacuten adquisicioacuten de registros
terminacioacuten y produccioacuten de pozos Los pozos HPHT son a menudo profundos y
requieren el empleo de los equipos de perforacioacuten de mayor capacidad lo que puede
resultar costoso La adquisicioacuten de registros con cable generalmente demanda varias
carreras para obtener la informacioacuten necesaria y a menudo se presentan problemas de
atascamiento de las herramientas por lo que las operaciones de pescamdashcostosas y
prolongadasmdash conllevan riesgos potenciales La adquisicioacuten de registros con tuberiacutea no
suele ser la mejor opcioacuten porque expone las herramientas a temperaturas elevadas
durante maacutes tiempo
La tradicional adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar probablemente no ofrezca
suficiente esfuerzo de traccioacuten para desplegar sartas de herramientas largas en pozos
profundos y quizaacutes carezca del esfuerzo de traccioacuten extra necesario para extraer una
herramienta si se produce un atascamiento Un meacutetodo de despliegue recieacuten
desarrollado utiliza un cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate de alta
traccioacuten puede resultar efectivo en estos casos Este meacutetodo permite el des pliegue
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19
raacutepido de la sarta de adquisicioacuten de registros y una sobre traccioacuten mayor que reduce el
riesgo de atascamiento de las herramientas
En el sector britaacutenico del Mar del Norte los pozos HPHT son perforados usualmente
con OBM El muestreo de fluidos con cable convencional en los pozos perforados con
OBM requiere tiempos de bombeo largos Estos tiempos extendidos aumentan la
posibilidad de falla en las herramientas relacionadas con la temperatura elevada y
Figura 14
Sistema de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten para registrar pozos profundos con posibilidades de atascamiento de la herramienta en sartas pesadas El sistema comprende una unidad con cable estaacutendar de Schlumberger un malacate de doble tambor con cable de alta resistencia y un cable metaacutelico de alta resistencia a la traccioacuten El malacate incrementa el esfuerzo de traccioacuten que puede ejercerse sobre el cable de manera que hasta las sartas pesadas pueden recuperarse reduciendo el riesgo de atascamiento Con el cable de alta resistencia normalmente se utiliza un punto deacutebil fusible localizado en el cabezal de la sarta para permitir un esfuerzo de traccioacuten maacuteximo sobre la sarta si se requiere El punto deacutebil soacutelo puede romperse desde superficie Los pozos extremadamente profundos como los que superan 8500 m [28000 pies] requieren una unidad de cable modificada
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
20
pueden ocasionar fallas Se necesita un tiempo de limpieza corto y muestras de mejor
calidad para una operacioacuten de muestreo de fluidos exitosa en condiciones de HPHT
Algunos ejemplos de pozos HPHT de Mar del Norte muestran coacutemo la accioacuten de guiado
del flujo de la herramienta Quicksilver Probe reduce el tiempo de limpieza
minimizando la exposicioacuten de la herramienta a temperaturas elevadas mejorando la
calidad de las muestras y reduciendo el riesgo de atascamiento de la herramienta
En un ejemplo HPHT del sector central de Mar del Norte ConocoPhillips (UK) Ltd
aplicoacute tecnologiacuteas nuevas y comprobadas para superar las dificultades presentes en este
ambiente hostil La experiencia indicoacute que ademaacutes de las altas temperaturas y presiones
los pozos del aacuterea mostraban tendencia al atascamiento los efectos de la profundidad
las propiedades del enjarre condiciones de sobrebalance hidrostaacutetico y tortuosidad de
los pozos se combinaban para obstaculizar la evaluacioacuten de yacimientos con
herramientas operadas con cable La obtencioacuten de cualquier dato bajo estas condiciones
requirioacute que se asegurara al equipo de perforacioacuten con los pasos necesarios para reducir
el riesgo de atascamiento de las herramientas de adquisicioacuten de registros Se realizaron
estudios para confirmar que ninguacuten hidrocarburo bombeado en el pozo durante el
anaacutelisis de fluidos desestabilizara la columna de lodo Las operaciones de adquisicioacuten
de registros con tuberiacutea fueron descartadas por razones de seguridad
ConocoPhillips (UK) Ltd registroacute con eacutexito otros pozos HPHT desafiantes de la regioacuten
con un equipo de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten En estos
casos la herramienta de adquisicioacuten de registros con cable se bajaron y extrajeron de los
pozos utilizando cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate colocado entre el
piso de maniobra y la unidad de cable incrementa el esfuerzo de traccioacuten del cable de
4400 a 7030 kg [9700 a 15500 lbm] lo que asegura la recuperacioacuten de la sarta de
herramientas pesadas y largas
En este pozo exploratorio ConocoPhillips (UK) Ltd proyectoacute registrar el pozo y obtener
las presiones con el fin de determinar los pesos del lodo para perforar a mayor
profundidad y caracterizar el fluido de formacioacuten No se requirioacute ninguacuten proceso de
muestreo en el yacimiento primario porque los fluidos presentes en los bloques de falla
productora ya se conociacutean Se esperoacute que la temperatura de fondo de pozo alcanzara
185degC [365degF] y que las presiones de formacioacuten excedieran 14000 lpc [97 MPa] Las
herramientas de adquisicioacuten de registros en pozos HPHT de diaacutemetro reducido
SlimXtreme incluyendo la nueva herramienta analoacutegica de siacutesmica de pozo se
correriacutean con cable de alta resistencia con malacate extra
El pozo encontroacute un yacimiento secundario imprevisto por encima del objetivo
primario provocando cierta incertidumbre en la comprensioacuten de las propiedades de los
fluidos El programa de adquisicioacuten de registros fue modificado de inmediato para
incluir el muestreo del fluido en estas zonas recieacuten descubiertas Se preparoacute un moacutedulo
de la herramienta Quicksilver Probe a fin de ser corrido en el pozo y en la plataforma se
instaloacute un sistema PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo para
realizar el anaacutelisis de las muestras recolectadas en las cuatro zonas nuevas
En la primera arenisca muestreada con el dispositivo Quicksilver Probe se operoacute en
forma uniforme y el flujo a traveacutes de la herramienta se inicioacute en modo mezclado El
flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y la de proteccioacuten despueacutes de 2600
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 15
Monitoreo de la limpieza de muestra utilizando el dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe A 2600 segundos el flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y de proteccioacuten bombeando esta uacuteltima a mayor velocidad (marroacuten carril superior) La RGA se incrementoacute raacutepidamente pasando de 850 pies3bbl a aproximadamente 1500 pies3bbl alcanzando finalmente 1550 pies3bbl (tercer carril) El anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo PVT Express contiene un nivel de contaminacioacuten con OBM praacutecticamente nulo y entre 600-900 ppm de H2S Los resultados de los anaacutelisis de laboratorio realizados en tierra firme indicaron un 1 de contaminacioacuten con filtrado OBM El indicador de la calidad de datos (carril inferior) es verde lo que muestra datos de alta calidad
segundos de muestreo lo que dio lugar a un incremento abrupto de la RGA que pasoacute de
150 m3m3 [850 pies3bbl] a cerca de 270 m3m3 [1500 pies3bbl] La RGA se niveloacute
en 279 m3m3 [1550 pies3bbl] y se mantiene elevada durante la recoleccioacuten de las
muestras El anaacutelisis inicial de fluidos en el pozo indicoacute un aceite de alta pureza Los
resultados finales del anaacutelisis de laboratorio realizado indicaron un nivel de
contaminacioacuten del 1
Los especialistas en el sistema PVT Express identificaron entre 600 y 900 ppm de
aacutecido sulfhiacutedrico [H2S] en la capa de gas maacutes somera lo que es incompatible con el
disentildeo de terminacioacuten del pozo La presencia de estos niveles de H2S en la primera
arenisca condujo al equipo de subsuelo de ConocoPhillips (UK) Ltd a mejorar la
inspeccioacuten minuciosa de otras capas inexploradas Se programaron carreras adicionales
de adquisicioacuten de registros para las areniscas restantes en la seccioacuten de 8 1 frasl2 pulgadas
que incluyeron muchas maacutes estaciones de muestreo asumiendo que el moacutedulo podiacutea
tolerar las temperaturas elevadas
En otra estacioacuten la operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe se inicioacute y prosiguioacute
con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta Esto significa que la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo estaban conectadas
hidraacuteulicamente dentro de la herramienta en forma similar al muestreo tradicional con
una sola probeta El bombeo continuoacute durante maacutes de 14000 segundosmdashpor 4 horasmdash
momento en que se recolectaron las muestras porque el fluido no se tornaba maacutes limpio
El anaacutelisis en la localizacioacuten del pozo determinoacute que el nivel de contaminacioacuten era del
22 lo que fue confirmado tres semanas despueacutes con el resultado de laboratorio que
indicoacute un nivel del 23
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura18
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo HPHT de BG en el Mar del Norte Antes de los 3050 segundos el fluido fluyoacute a traveacutes de la bomba de la liacutenea de muestreo (azul carril superior) A los 3050 segundos la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) y la bomba de la liacutenea de muestreo operaron en forma sincroacutenica pero con la bomba de la liacutenea de descarte funcionando a mayor velocidad Esto produjo la divisioacuten del flujo dando origen a un incremento abrupto de la RGA (azul) a los 3050 segundos (segundo carril) Se observoacute que la muestra obtenida a los 8700 segundos no conteniacutea contaminacioacuten
Antes de abandonar esta estacioacuten de muestreo el ingeniero de campo logroacute cerrar la
vaacutelvula de derivacioacuten y establecer un flujo guiado El flujo se dividioacute entre la liacutenea de
flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo la RGA se incrementoacute sustancialmente
y la contaminacioacuten se redujo El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo indicoacute
que los niveles de contaminacioacuten cayeron de 22 a 15 Las muestras de fluido
recolectadas aquiacute mostraron un 1 de contaminacioacuten en el anaacutelisis de laboratorio
posterior Aquiacute y en las capas restantes se detectaron niveles normales de H2S En
total se obtuvieron 27 muestras de fluido con resultados de buena calidad en todas las
capas
El pozo se terminoacute disparaacutendose soacutelo en las capas que presentoacute que poseiacutean niveles de
H2S bajos compatibles con la metalurgia de las tuberiacuteas La obtencioacuten de una serie de
muestras de fondo de pozo sin contaminar como parte de un programa de adquisicioacuten
de registros de raacutepida evolucioacuten era vital para el eacutexito del desarrollo de este yacimiento
secundario Si no se hubieran muestras de alta calidad y la terminacioacuten del pozo se
habriacutea llevado a cabo sin estos datos las altas concentraciones de H2S dantildeariacutean la
tuberiacutea de produccioacuten asiacute como en las instalaciones de produccioacuten La mitigacioacuten de
este episodio requirioacute el cierre de la produccioacuten y la ejecucioacuten de una operacioacuten de
recuperacioacuten de pozo costosa para identificar y aislar la zona con contenido potencial de
H2S
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figuras 16 y 17
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo del Mar del Norte de ConocoPhillips (UK) Ltd con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta (izquierda) Con las liacuteneas de flujo de descarte y muestreo conectadas hidraacuteulicamente dentro de la herramienta el efecto es el mismo que el del muestreo convencional con una sola probeta El carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) indica soacutelo la bomba de muestreo en funcionamiento (azul) La limpieza es gradual como lo demuestra el incremento lento de la RGA con el tiempo (tercer carril) Despueacutes de maacutes de 14000 segundos el fluido no seguiacutea limpiaacutendose de manera que se procedioacute a recolectar las muestras De acuerdo con el anaacutelisis PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo el nivel de contaminacioacuten fue del 22 Despueacutes que el ingeniero de campo cerroacute la vaacutelvula de derivacioacuten (derecha) el flujo de fluido se dividioacute entre la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo al cabo de aproximadamente 15500 segundos El bombeo se realiza tanto por la bomba de la liacutenea de muestreo (azul) como por la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) (carril superior) pero la bomba de la liacutenea de descarte opera a mayor velocidad La RGA (tercer carril) se incrementoacute hasta alcanzar 1500 pies3bbl lo que indicoacute una reduccioacuten de la contaminacioacuten El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo cuantificoacute una caiacuteda del nivel de contaminacioacuten del 22 al 15
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST
Perforando en otra aacuterea HPHT del sector central de Mar del Norte BG realizoacute un
descubrimiento de muacuteltiples zonas con hidrocarburos Este pozo de exploracioacuten fue
disentildeado para que no se ejecutaran pruebas DST lo que implicoacute un ahorro de costos en
dos niveles En primer lugar una prueba DST en esta regioacuten costoacute entre US$ 10 y 20
millones En segundo lugar la instalacioacuten de una terminacioacuten de menor costo generaba
ahorros adicionales Una prueba DST requeririacutea una tuberiacutea de revestimiento de 9 78
pulgadas maacutes pesada para tolerar las presiones de la prueba y un aacuterbol de prueba de
pozo diferente para soportar el equipo mencionado totalizando US$ 4 millones
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adicionales Ademaacutes la falta de produccioacuten de fluidos en superficie evitariacutea riesgos
ambientales
Como no se programoacute ninguna prueba DST era crucial obtener muestras de alta pureza
con cable Para permitir el anaacutelisis de los fluidos de formacioacuten en tiempo real la
herramienta Quicksilver Probe fue configurada con el moacutedulo LFA y el moacutedulo
Analizador de la Composicioacuten de los Fluidos CFA en la liacutenea de flujo de muestreo Un
sistema PVT Express instalado en el quipo de perforacioacuten analizoacute la contaminacioacuten en
la localizacioacuten del pozo Los especialistas pudieron participar en el proceso de
adquisicioacuten de registros y el anaacutelisis de las muestras en tiempo real a traveacutes del sistema
InterACT de monitoreo y enviacuteo de datos Mediante la confirmacioacuten de la pureza de la
muestra del pozo los ingenieros conocieron si la calidad de la muestra era adecuada o si
se requirieron una nueva muestra Los especialistas en fluidos de BG esperaban
muestras con un nivel de contaminacioacuten con OBM inferior al 5 Ademaacutes de las
muestras de hidrocarburos la herramienta obtuvo muestras de agua si toleraba las
temperaturas elevadas del yacimiento que se encontraban a mayor profundidad Se
anticipoacute que las presiones alcanzariacutean como miacutenimo un valor de 13000 lpc [90 MPa]
y se previoacute que la temperatura excederiacutea el liacutemite de operabilidad de los moacutedulos LFA y
CFA establecido en 177degC [350degF]
El primer intervalo muestreado con hidrocarburos el maacutes somero la temperatura
alcanza 171degC [340degF] La operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe procedioacute
normalmente comenzoacute con la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
conectadas a traveacutes de la vaacutelvula de derivacioacuten interna Se utilizoacute la bomba superior
para bombear el fluido a traveacutes de la liacutenea de muestreo El flujo se dividioacute entre la liacutenea
de descarte y la de muestreo despueacutes de 3050 segundos de bombeo momento en el que
un salto en la curva RGA se observoacute en la graacutefica LFA con reduccioacuten significativa del
nivel de contaminacioacuten del fluido en la liacutenea de muestreo Al cabo de menos de dos
minutos en que la contaminacioacuten alcanzoacute un nivel estimado del 10 se abrioacute la botella
de un galoacuten de capacidad para recolectar una muestra de seguridad una praacutectica
estaacutendar en pozos difiacuteciles Resultoacute prudente porque inmediatamente despueacutes la bomba
de la liacutenea de flujo de muestreo se atascoacute pero se puso en marcha nuevamente
La contaminacioacuten continuoacute reducieacutendose y cuando se niveloacute la RGA se abrioacute llenoacute y
reenvioacute a la superficie una botella para muestras monofaacutesicas El anaacutelisis PVT Express
realizado cuantificoacute un nivel de contaminacioacuten extremadamente bajo lo que indicoacute que
la muestra era pura y la herramienta se desplegoacute en el nivel maacutes profundo con
temperatura mayor Las pruebas de laboratorio independientes realizadas a las pocas
semanas en laboratorio detectaron nivel de contaminacioacuten nulo en esta muestra
En la siguiente zona con hidrocarburos se obtuvo con eacutexito tres muestras con un nivel
de contaminacioacuten bajo pero despueacutes las vaacutelvulas de retencioacuten de lodo en la liacutenea de
flujo de muestreo comenzaron a mostrar signos de taponamiento No obstante quedoacute
por muestrear la zona maacutes profunda con temperatura maacutes elevada Ahiacute en la estacioacuten de
muestreo de agua el moacutedulo LFA detectoacute tapones de lodo y filtrado OBM lo que
indicoacute que el movimiento inesperado del fluido se produjo a traveacutes del orificio de salida
del fluido Transcurrido cierto tiempo este movimiento del fluido proveniente del pozo
habiacutea removido la obturacioacuten de la vaacutelvula de retencioacuten de lodo y el bombeo
sincronizado hacia las liacuteneas de descarte y muestreo se llevoacute a cabo en forma normalmdasha
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pesar de la temperatura de fondo de pozo de 183 degC [361degF] mdash lo que permitioacute
obtener muestras de agua de formacioacuten
La determinacioacuten del nivel de contaminacioacuten de las muestras de agua con OBM en el
fondo del pozo se basoacute en la interpretacioacuten de los datos de los canales cromaacuteticos del
moacutedulo LFA El lodo del pozo filtrado OBM y agua de formacioacuten poseen respuestas
caracteriacutesticas en los rangos de frecuencias visibles y frecuencias de la banda infrarroja
cercana medidos con la herramienta Las dos muestras de agua recolectadas en este
nivel conteniacutean algo de fluido OBM de descarte pero esto no constituyoacute un problema
porque el OBM es inmiscible en el agua de formacioacuten BG estima un ahorro de hasta
US$ 24 millones si se utiliza el meacutetodo de muestreo guiado Quicksilver Probe en lugar
de una prueba de formacioacuten efectuada a traveacutes de la columna de perforacioacuten para
obtener muestras con un nivel de contaminacioacuten nulo
45 Muestreo de aceite viscoso
El aceite viscoso se difiacutecil de muestrear utilizando la tecnologiacutea de muestreo tradicional
Con su viscosidad maacutes baja el filtrado OBM fluye hacia los dispositivos de muestreo
incrementando la contaminacioacuten de las muestras y dejando a menudo fluidos de
formacioacuten de alta viscosidad en la formacioacuten
Cairn Energy India Pty Ltd experimentoacute esos problemas durante la obtencioacuten de
muestras de aceite en su Campo Bhagyam del noroeste de India El Campo Bhagyam es
Figura 19
Deteccioacuten de la contaminacioacuten con OBM en muestras de agua utilizando el moacutedulo LFA en el pozo HPHT de BG en Mar del Norte El carril superior muestra la presioacuten medida con el medidor de cuarzo y la presioacuten medida con el medidor de deformacioacuten junto con la resistividad sin escalar (rosa) y las carreras de la bomba (azul y verde) El segundo carril muestra la fraccioacuten de volumen de los componentes C6+ indicando la contaminacioacuten con filtrado OBM (verde) el OBM y los soacutelidos (rojo) y el agua (azul) A los 2600 segundos despueacutes que las bombas de descarte y muestreo comienzan a bombear en forma sincronizada la liacutenea de muestreo recibe el agua de formacioacuten (azul) El tercer carril contiene 10 canales oacutepticos LFA El canal 0 (negro) detecta el metano Los canales 6 y 9 (azul maacutes oscuro) detectan el agua El carril correspondiente a la fraccioacuten de volumen detecta el agua (azul) cuan do los canales LFA 6 y 9 alcanzan amplitudes altas
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Figura 20
Composicioacuten derivada del anaacutelisis de laboratorio de muestras de aceite viscoso obtenidas para Cairn Energy India en el Campo Bhagyam de la Cuenca Barmer Las muestras todas de la misma localizacioacuten fueron recolectadas utilizando un tomador de muestras monofaacutesicas operado con cable (WL) en pozo entubado (verde) un probador de la formacioacuten convencional operado con cable en agujero descubierto (azul) y la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe en agujero descubierto (rojo) El probador de la formacioacuten convencional operado con cable arrojoacute una muestra contaminada mientras que la muestra de agujero descubierto obtenida con el meacutetodo de muestreo guiado se ajustoacute bien a la obtenida en el pozo entubado
uno de los 19 campos de la Cuenca de Barmer que explota la arenisca Fatehgarh de alta
permeabilidad Las reservas de aceite del yacimiento se estiman en 240 millones de m3
[1500 millones de barriles] La propiedad del aceite variacutea entre los distintos campos de
la cuenca y estos del Campo Bhagyam exhiben una variacioacuten composicional desde la
cresta hasta el contacto aguaaceite Cairn planea optimizar el desarrollo del campo y el
disentildeo de las instalaciones de superficie para lo cual necesita un mejor conocimiento de
las propiedades del aceite
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Los aceites Bhagyam poseen un alto contenido de parafinas lo que les confiere un alto
punto de escurrimiento y alta viscosidad a la temperatura del yacimiento La obtencioacuten
de muestras de calidad PVT representativas ha sido un desafiacuteo Antes de la introduccioacuten
del muestreo guiado en la India la mayoriacutea de las muestras obtenidas por Schlumberger
y otras compantildeiacuteas de servicios con probadores de formacioacuten en agujero descubierto
estaban demasiado contaminadas para suministrar propiedades PVT correctas durante el
anaacutelisis de laboratorio
Para obtener muestras sin contaminacioacuten Cairn recurre a la recoleccioacuten de muestras de
pozos entubados utilizando tomadores de muestras monofaacutesicas con cable Estas se
obtienen de esta manera y pueden tener niveles de contaminacioacuten bajos pero se
recolectan despueacutes haber de terminado el pozo
En una campantildea destinada a mejorar la calidad de las muestras el dispositivo
Quicksilver Probe recolectoacute muestras en dos pozos del Campo Bhagyam De las 18
muestras obtenidas 15 fueron de calidad PVT Seis exhibieron un nivel de
contaminacioacuten nulo Se analizoacute una de las muestras para determinar la composicioacuten
quiacutemica y se comparoacute con una muestra obtenida en la misma localizacioacuten con un
probador de formacioacuten en agujero descubierto convencional y con muestra obtenida en
pozo entubado
El meacutetodo tradicional en agujero descubierto Generoacute una muestra contaminada con
diversos componentes OBM La muestra obtenida en el pozo entubado presentoacute una
composicioacuten similar a la muestra Quicksilver Probe sin contaminar con pequentildeas
variaciones en la concentracioacuten de algunos componentes
Luego de la obtencioacuten exitosa de muestras sin contaminacioacuten y la disponibilidad
detallada de datos PVT de fluidos Cairn cuenta con mejores propiedades de fluidos
para llevar a cabo estudios de desarrollo de campos que incluyan estimaciones de
reservas disentildeo de instalaciones y aseguramiento del flujo Estos estudios son un aporte
significativo en la produccioacuten del Campo Bhagyam e indican el potencial para la
ejecucioacuten de estudios mejorados en el desarrollo de campos en todo el mundo
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros
El dispositivo Quicksilver Probe es una herramienta valiosa para evaluar la eficiencia de
recuperacioacuten de hidrocarburos en campos maduros Algunos ejemplos de campos
maduros complejos situados en Medio Oriente muestran coacutemo el meacutetodo de muestreo
guiado permitioacute obtener muestras puras en formaciones de permeabilidad alta-baja y
ayudoacute a evaluar la eficiencia del barrido de gas
El primer pozo se encuentra ubicado en un yacimiento que produce mediante empuje
por expansioacuten de casquete de gas y empuje de agua Recientemente se perforaron varios
pozos de evaluacioacuten para monitorear la eficiencia del barrido Los pozos se perforaron
con OBM y se registraron con la sonda integrada de adquisicioacuten de datos con cable
Platform Express y con la herramienta de resonancia magneacutetica nuclear para anaacutelisis en
agujero des cubierto Se utilizoacute el moacutedulo Quicksilver Probe de la herramienta MDT
para recolectar las muestras de fluidos
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El objetivo era evaluar la eficiencia de la expansioacuten del casquete de gas en el
yacimiento principal una formacioacuten de arenisca heterogeacutenea con una permeabilidad de
maacutes de 1 Darcy Si bien las bajas saturaciones de aceite derivadas de las mediciones
de Resonancia Magneacutetica Xpert MRX indicaron un nivel de barrido del aceite por
expansioacuten del gas altamente eficiente se corrioacute el probador de la formacioacuten para
confirmar la ausencia de aceite moacutevil en la zona barrida La identificacioacuten de la
presencia de aceite moacutevil remanente indicoacute un barrido incompleto El moacutedulo una
estacioacuten de la columna de aceite Todas las zonas muestran el incremento caracteriacutestico
RGA cuando el flujo a traveacutes de la liacutenea de descarte se aparta de la liacutenea de muestreo
Se captaron varias muestras de gas sin contaminacioacuten con filtrado OBM y sin aceite
moacutevil lo que indicoacute una recuperacioacuten eficiente
En la zona de aceite la RGA medida con el moacutedulo LFA indicoacute una precisioacuten de 1
con respecto a la RGA conocida en el campo El tiempo de bombeo requerido para una
muestra de aceite limpia extraiacuteda de esta zona fue de unos 1600 segundos
aproximadamente un tercio del tiempo requerido normalmente para la misma zona en
otros pozos El anaacutelisis de laboratorio determinoacute que la contaminacioacuten de la muestra de
aceite obtenida con la herramienta Quicksilver Probe era demasiado escasa para ser
medida
Figura 22
Comparacioacuten de los tiempos de bombeo para obtener muestras de aceite limpio en un campo del Medio Oriente con el moacutedulo Quicksilver Probe y probeta tradicional En esta arenisca de alta permeabilidad la herramienta Quicksilver Probe (rojo) requirioacute 1600 segundos de tiempo de bombeo para hacer pasar el fluido con bajo nivel de contaminacioacuten a la liacutenea de muestreo mientras que la probeta tradicional (azul) demandoacute aproximadamente el triple del tiempo de bombeo para obtener una muestra con baja contaminacioacuten
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En un segundo ejemplo del Medio Oriente un pozo de evaluacioacuten penetroacute seis
yacimientos incluyendo uno nuevo Los objetivos eran obtener perfiles de presioacuten
identificar los fluidos en el fondo del pozo y obtener muestras de fluidos limpias
Ademaacutes el operador establecioacute el flujo desde las zonas de baja porosidad que no
habiacutean sido probadas previamente en forma directa para determinar su produccioacuten
potencial El operador seleccionoacute el dispositivo Quicksilver Probe porque la zona
amplia destinada a la probeta estaba mejor provista que las probetas convencionales de
diaacutemetro grande para establecer el flujo y obtener muestras de formaciones de baja
porosidad y permeabilidad
El pozo se perforoacute con OBM y los datos del calibrador mostraron buenas condiciones
de pozo Se seleccionaron los puntos de muestreo del fluido utilizando lecturas de
porosidad sin fluidos del registro de resonancia magneacutetica En la primera carrera de
medicioacuten de la presioacuten y obtencioacuten de muestras la herramienta MDT desplegada con
cable obtuvo perfiles de presioacuten utilizando la probeta de diaacutemetro grande En el
segundo descenso el moacutedulo Quicksilver Probe y las unidades de muestreo fueron
operados con la columna de perforacioacuten muestreaacutendose cinco estaciones
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Muestreo de un nuevo descubrimiento en un campo maduro del Medio Oriente Este pozo de evaluacioacuten penetroacute seis yacimientos incluyendo uno Ademaacutes de obtener muestras de presioacuten la compantildeiacutea realizoacute pruebas en las zonas de baja porosidad pasadas por alto La presioacuten de formacioacuten aparece en el Carril 1 con el aceite identificado en ciacuterculos verdes y el agua en ciacuterculos azules Los ciacuterculos abiertos indican mediciones de presioacuten que no caen en ninguacuten gradiente Las estrellas representan las presiones medidas con la herramienta Quicksilver Probe El Carril 2 contiene la movilidad determinada de la caiacuteda de presioacuten El Carril 3 representa la porosidad y el contenido de fluido intersticial indicando en rojo el aceite y azul el agua La segunda estacioacuten de muestreo a 300 pies fue un descubrimiento La fraccioacuten de volumen LFA y resultados RGA se representan a la derecha del carril de porosidad (extremo superior derecho) La velocidad de bombeo y valores RGA para la tercera estacioacuten se muestra a la derecha del carril de porosidad (centro a la derecha) Tambieacuten se obtuvo una muestra de baja contaminacioacuten en la quinta estacioacuten a 100 pies es la primera vez que fluye aceite desde esta formacioacuten de baja porosidad Se observoacute que la RGP de este intervalo (extremo inferior derecho) era de 250 pies3bbl
Figura 23
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En la segunda estacioacuten de muestreo el anaacutelisis del fluido de fondo de pozo identificoacute
aceite en un intervalo previamente no explotado La movilidad del fluido era tan baja en
esta zona compacta que no fue posible obtener una medicioacuten de la presioacuten No obstante
el moacutedulo LFA de herramienta Quicksilver Probe monitoreoacute con eacutexito la limpieza del
fluido de formacioacuten y detectoacute una RGA baja para el liacutequido lo que se tradujo en
reservas de aceite adicionales
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo
En la mayoriacutea de los yacimientos la composicioacuten de los fluidos variacutea seguacuten su posicioacuten
dentro del yacimiento Los fluidos presentan degradaciones causadas por la fuerza de
Figura 24
Limpieza del fluido en un pozo de aceite del aacuterea marina de Noruega La operacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe comenzoacute con un flujo mezclado a traveacutes de la liacutenea de flujo de descarte como lo indica el incremento de la tasa de bombeo de la liacutenea de flujo de descarte (verde claro carril superior) y luego a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo (verde oscuro carril superior) Despueacutes de 1300 segundos el flujo se divide y la muestra se logra mediante el incremento de velocidad de bombeo en la probeta de proteccioacuten La RGA (carril inferior) responde al estabilizarse despueacutes de 2300 segundos lo que indica que a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo fluye fluido con bajo nivel de contaminacioacuten La RGA de la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo y la RGA de la liacutenea de flujo de descarte en azul A los 2800 segundos se obtiene una muestra en la que no se observan niveles detectables de WBM Los picos de la curva RGA indican presencia de finos producidos por la arenisca de
formacioacuten
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32
gravedad o la biodegradacioacuten o pueden segregarse por procesos de compactacioacuten
estructural o estratigraacutefica Una forma de caracterizar estas
variaciones es recolectar muestras para el anaacutelisis en superficie Otra forma consiste en
analizar los fluidos en el pozo sin necesidad de efectuarse en superficie
El anaacutelisis de fluidos de fondo de pozo (DFA) estaacute surgiendo como teacutecnica para
caracterizar los fluidos El anaacutelisis DFA ayuda a determinar los mejores intervalos para
la recoleccioacuten de muestras El anaacutelisis de la composicioacuten de los fluidos mientras la
herramienta permanece en el pozo permite caracterizar los fluidos en forma maacutes
detallada porque los analistas pueden modificar el programa de barrido de fluidos en
tiempo real para investigar los resultados inesperados
La capacidad del moacutedulo Quicksilver Probe para suministrar fluidos sin contaminacioacuten
asegura la obtencioacuten de resultados DFA oacuteptimos y un tiempo de limpieza maacutes raacutepido
permite efectuar varias estaciones de barrido de fluidos DFA en forma eficaz sin
tiempos de estacioacuten grandes asociados con operaciones de muestreo convencionales
Una combinacioacuten del anaacutelisis DFA con la recoleccioacuten de muestras ayudoacute a un operador
noruego a conocer los fluidos presentes en un pozo perforado en la Plataforma
Continental Noruega El pozo se perforoacute para su evaluacioacuten final antes de desarrollar el
final de un campo petrolero Debido a restricciones ambientales no se planificoacute una
prueba de produccioacuten por tal fue criacutetico obtener muestras no contaminadas y
caracterizar las variaciones de los fluidos del yacimiento en forma exhaustiva El
anaacutelisis de fluidos se usoacute para la seleccioacuten de materiales en las tuberiacuteas submarinas y su
instalacioacuten en superficie disentildeo de proceso y la planeacioacuten de la produccioacuten Debido a
su alta prioridad para captar muestras de hidrocarburos sin contaminacioacuten miscible el
pozo se perforoacute con lodo base agua (WBM)
Se corrioacute la herramienta Quicksilver Probe en las secciones de 121frasl4 pulgadas y 81frasl2
pulgadas para recolectar muestras de gas condensado aceite y agua de formacioacuten y se
llenaron 19 caacutemaras de muestreo de varios niveles Un ejemplo desafiante fuemdashel
muestreo de aceite en una zona compacta con movilidad de 17 mDcPmdashilustra coacutemo la
tecnologiacutea de muestreo conduce al obtener una muestra no contaminada
La limpieza del fluido comenzoacute con flujo mezclado primero a traveacutes de la liacutenea de flujo
de descarte y posteriormente con la liacutenea de flujo de muestreo Despueacutes de 1300
segundos el flujo se divide y se obtiene mediante el incremento con la tasa de flujo en
la probeta de proteccioacuten La RGA en tiempo real detectada con moacutedulo CFA se
estabilizoacute despueacutes de 2300 segundos lo que indicoacute que el fluido fuera limpio No
obstante el bombeo continuoacute y se obtuvo una muestra a los 2800 segundos Los picos
de la curva RGA indican la presencia de finos producidos por la formacioacuten
confirmados cuando se analiza la muestra en superficie El anaacutelisis en el pozo indicoacute
algo de arena en las muestras pero ninguacuten nivel detectable de descarte de WBM
En el mismo pozo el meacutetodo de obtencioacuten de muestras guiadas creoacute las condiciones
oacuteptimas para el anaacutelisis DFA Los analizadores espectroscoacutepicos indican cuaacutendo el
fluido de la liacutenea es suficientemente puro para ser muestreado se caracterizoacute la
composicioacuten de los fluidos en tres grupos de componentes Metano (C1) etano a
pentano (C2 a C5) hexano y los componentes maacutes pesados (C6+) Esto posibilita el
anaacutelisis en el pozo sin necesidad de recolectar muestras y enviarse a superficie
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
33
Las estaciones de barrido de fluidos DFA se obtienen a traveacutes del contacto gasaceite
con una separacioacuten de soacutelo 05 m [16 pie] La estacioacuten inferior a XX460 m indica
aceite negro con densidad aparente de 0868 gcm3 y RGA de 133 m3m3 [740 pies3
bbl] a XX455 m la composicioacuten del fluido presenta gas seco de densidad aparente
0126 gcm3 y un contenido de C1 superior al 1 (porcentaje en peso)
Las mediciones DFA definen el contacto gas-aceite con una precisioacuten de 05 m lo que
implicoacute mayor exactitud que la que se pudo lograr con los gradientes de presioacuten de los
ensayos (pre-tests) efectuados con el probador de formacioacuten La capacidad de
orientacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe aseguroacute que los fluidos analizados eran
representativos de los fluidos del yacimiento otorgando confiabilidad a los resultados
DFA Mediciones similares obtenidas en 15 estaciones DFA adicionales ayudaron a
cuantificar la composicioacuten de los fluidos de yacimiento y delinear los contactos de
fluidos
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM
En otro ejemplo del aacuterea marina de Noruega el muestreo guiado ayudoacute a obtener
muestras de agua de formacioacuten en un pozo de exploracioacuten perforado con WBM En este
pozo la caracterizacioacuten del agua era un factor clave para la descripcioacuten del yacimiento
y su evaluacioacuten econoacutemica El operador capturoacute muestras especiales para estudiar la
composicioacuten del agua en diferentes etapas de la vida productiva del pozo recolectoacute
muestras de agua con la herramienta Quicksilver Probe usoacute una probeta con empacador
dual en la tuberiacutea de revestimiento y realiza finalmente una prueba de formacioacuten a
Figuras 25 y 26
Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo para identificar el contacto gas-aceite entre dos estaciones de barrido de fluidos separadas a una distancia de 05 m Las mediciones con el moacutedulo CFA detectaron que el fluido puro muestreado a XX460 m (izquierda) era aceite negro El carril correspondiente a la composicioacuten (extremo superior) indica un 91
(porcentaje en peso) de C6+ (verde) y un 89 (porcentaje en peso) de C1 (amarillo) con RGA de 133 m3m3 En la estacioacuten situada 05 m maacutes arriba (derecha) el anaacutelisis
composicional indica un contenido de C1 (amarillo) del 91 (porcentaje en peso) y un
contenido de C6+ (verde) de menos del 5 (porcentaje en peso) lo que indica presencia de gas seco con RGA de 56602 m3m3
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
34
traveacutes de la columna de perforacioacuten Para facilitar la cuantificacioacuten de la contaminacioacuten
con filtrado WBM se agregoacute Tritio (Isoacutetopo natural del Hidroacutegeno) al WBM como
trazador Las aguas de formacioacuten no contienen Tritio en cantidades medibles de manera
que los niveles de Tritio detectados en pruebas de laboratorio pudieran convertirse en
niveles de contaminacioacuten
La primera muestra se tomoacute con la herramienta Quicksilver Probe El flujo se dividioacute
despueacutes en 18700 segundos y la muestra se recolectoacute al cabo de 24960 segundos de
bombeo El anaacutelisis de laboratorio del contenido de tritio indicoacute que la muestra poseiacutea
un nivel de contaminacioacuten del 0
El pozo se entuboacute despueacutes con tuberiacutea de revestimiento corta (liner) de 7 pulgadas y se
disparoacute en la zona de intereacutes Se corrioacute un probador de la formacioacuten operado con cable
junto con los empacadores duales inflables dentro de la tuberiacutea de revestimiento corta
para aislar el intervalo de flujo El incremento del aacuterea de flujo proporcionado por los
empacadores minimizariacutea la caiacuteda de presioacuten requerida para extraer las muestras y asiacute
se redujo el riesgo de atascamiento de la herramienta
Luego de un tiempo de limpieza demdash24 horasmdashdurante el cual se bombearon 1700
litros [450 galones] de fluido desde la formacioacuten hacia el pozo el probador de la
formacioacuten recolectoacute dos muestras El anaacutelisis de laboratorio indicoacute que las muestras
conteniacutean concentraciones elevadas de tritio potasio calcio y bromuro que son
indicativos de contaminacioacuten con salmuera de terminacioacuten y filtrado de lodo
La compantildeiacutea operadora realizoacute una prueba DST en una zona de gas situada encima de
una zona de agua El agua que fluiacutea con el gas se recolectoacute para su anaacutelisis observando
que se encontraba contaminada con salmuera de terminacioacuten y que ademaacutes conteniacutea
46 de inhibidor de hidratos
Las muestras obtenidas con la herramienta Quicksilver Probe demostraron ser las de
agua maacutes pura que se recolectaran en el campo sobrepasando la calidad obtenible con
el muestreo de probeta convencional en el pozo entubado o con pruebas DST El
anaacutelisis reveloacute caracteriacutesticas composicionales inesperadas que al principio resultoacute
difiacutecil de creer sin embargo el anaacutelisis posterior de los nuacutecleos y registros corroboroacute
los nuevos resultados de la composicioacuten del agua En otro ejemplo de muestreo de agua
del aacuterea marina de Noruega la aplicacioacuten tanto del meacutetodo de muestreo guiado como
del meacutetodo convencional en la misma formacioacuten ayudoacute a comparar el desempentildeo de la
operacioacuten de limpieza Este pozo de exploracioacuten fue perforado con fluido de
perforacioacuten de cloruro de potasio
[KCl] base agua lo que dificultoacute el programa de muestreo de agua Dado que el agua
de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la calificacioacuten de la
contaminacioacuten en tiempo real no se basoacute en las mediciones espectroscoacutepicas sino en las
diferencias de resistividad Para la determinacioacuten cuantitativa de los niveles de
contaminacioacuten se dividioacute la concentracioacuten de potasio en la muestramdashcorregida
mediante la sustraccioacuten del nivel asumido en el agua de formacioacutenmdashpor la
concentracioacuten conocida en el filtrado de WBM a cada profundidad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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En la primera secuencia de muestreo las muestras recolectadas en tres momentos
diferentes durante la operacioacuten de flujo guiado a 1050 segundos 7050 segundos y
7800 segundos mostraron niveles de contaminacioacuten del 835 002 y 0
respectivamente La desconexioacuten temporalmente de la bomba de descarte muestra el
efecto correspondiente sobre la contaminacioacuten Una muestra adicional recolectada a
1550 segundos despueacutes de detener la bomba de descarte arrojoacute una contaminacioacuten del
334
En la siguiente carrera el ingeniero de campo desplazoacute la sarta de herramientas 35 m
[115 pies] hacia arriba en la misma formacioacuten y utilizoacute una herramienta convencional
de una sola probeta con empacador de diaacutemetro grande para muestrear el fluido de
formacioacuten en forma convencional En esta estacioacuten el muestreo fue disentildeado para
permitir la comparacioacuten directa entre el desempentildeo de la probeta de guiado y la probeta
convencional En esta estacioacuten se llenaron tres botellas para muestras despueacutes de los
mismos tiempos de limpieza que los de las tres muestras de la secuencia de muestreo
Figura 27
Muestras guiadas del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega Dado que el agua de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la contaminacioacuten se determinoacute a traveacutes de los cambios producidos en la resistividad (azul) que se niveloacute con el tiempo Esta porcioacuten del registro de muestreo resalta el incremento que se produce en la resistividad del fluido cuando la bomba de la liacutenea de descarte (negro) se desconecta temporalmente operando soacutelo la bomba de la liacutenea de muestreo (verde) La presioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo
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36
guiado Las muestras obtenidas en forma convencional indicaron niveles de
contaminacioacuten del 262 86 y 82 Las muestras guiadas no soacutelo resultaron maacutes
limpias sino que ademaacutes la muestra guiada obtenida a los 1050 segundos (175
minutos) de indicoacute ser maacutes limpia que la muestra convencional despueacutes de 7050
segundos (2 horas)
49 Con una vista al futuro
La capacidad de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe permite obtener
muestras de fluido de mayor pureza y en mucho menos tiempo que las herramientas de
muestreo tradicionales Los beneficios incluyen datos de fluidos de mejor calidad el
acceso a la informacioacuten de fluidos precisa en las etapas maacutes tempranas del proceso de
caracterizacioacuten de yacimientos reduccioacuten del riesgo de atascamiento de la herramienta
mejoramiento de las capacidades para el anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo y
ahorro asociado en la obtencioacuten de una caracterizacioacuten de fluidos en forma correcta
Para algunos operadores de EampP especialmente aquellos que estaacuten involucrados en
actividades en aguas profundas la tecnologiacutea representa el mejor sustituto existente para
las pruebas DST prohibitivamente costosas o ambientalmente impracticables La
herramienta puede correrse sin la extensiva planeacioacuten inicial requerida para las pruebas
DST Otros operadores han utilizado los resultados Quicksilver Probe de alta calidad
para optimizar los planes de pruebas DST En cualquiera de los casos el meacutetodo de
muestreo guiado incrementa la eficiencia calidad y seguridad en estos ambientes
exigentes
En muchos casos la tecnologiacutea de muestreo Quicksilver Probe ha generado resultados
sorprendentes Esta tecnologiacutea estaacute incentivando a algunos operadores para que revisen
los planes en curso y vuelvan a obtener muestras en zonas en las que otras tecnologiacuteas
proporcionan resultados negativos Las compantildeiacuteas operadoras que han tenido que
perforar con WBM para obtener muestras de aceite limpias ahora pueden perforar con
seguridad utilizando OBM sabiendo que se puede obtener muestras puras sin
contaminacioacuten miscible en el pozo
Como resultado de la alta pureza de las nuevas muestras recibidas algunos laboratorios
han tenido que crear una nueva clasificacioacuten para niveles de contaminacioacuten bajos para ser medidos o TSTM Ahora que se dispone de muestras tan puras para el anaacutelisis de
laboratorio los investigadores y quizaacutes puedan realizar anaacutelisis adicionales y concebir
nuevas mediciones para comprender mejor el comportamiento de los fluidos
Una consecuencia importante de la capacidad para obtener muestras con niveles de
contaminacioacuten nula en el pozo es el mejorar la precisioacuten de las mediciones de pozo en
Figura 28
Muestreo convencional del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega para su comparacioacuten con los resultados de la figura previa (arriba) El sensor de resistividad se revistioacute inicialmente con lodo pero comenzoacute a responder (azul) parcialmente a lo largo del programa de muestreo La resistividad nunca se estabilizoacute lo que indicoacute que las muestras de agua seguiacutean contaminadas Las muestras obtenidas en esta estacioacuten despueacutes de los mismos tiempos de limpieza que las tres muestras de la secuencia de muestreo guiado mostraron niveles de contaminacioacuten del 262 86 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
37
tiempo real Esto incentivaraacute a las compantildeiacuteas para que realicen anaacutelisis de fluidos en el
pozo con el fin de lograr un mapeo maacutes completo que el actual de los fluidos de
yacimiento y ademaacutes fomentar la incorporacioacuten de nuevas mediciones DFA
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
38
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas desviadas-horizontales
La medicioacuten del flujo multifaacutesico complejo en pozos desviados y horizontales ha
representado siempre un verdadero reto La nueva tendencia para comprender y
diagnosticar estos regiacutemenes de flujo consiste en combinar el disentildeo de materiales la
metodologiacutea de interpretacioacuten y la visualizacioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
39
Figura 29
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
40
Una edad dorada es un tiempo de prosperidad y felicidad En el campo petrolero los
tiempos de iacutempetu exploratorio podriacutean parecer una eacutepoca dorada pero la realidad
cambia de repente cuando comienzan las erogaciones masivas de capital para el
desarrollo de campos Quizaacutes la verdadera edad dorada para un campo productor llegue
tarde en su vida cuando modestas inversiones puedan traducirse en grandes retornos
Una manera eficaz de capitalizar el dinero ya invertido consiste en disentildear oacuteptimas
estrategias de produccioacuten y operaciones de remediacioacuten Los registros de produccioacuten
que identifican los puntos de entrada del fluido y diagnostican los problemas en pozos
productores constituyen las claves para el manejo exitoso del campo petrolero
En los pozos verticales o casi verticales el comportamiento del fluido es relativamente
simple y los sensores convencionales de los registros de produccioacuten son
razonablemente precisos para medir los paraacutemetros del flujo de fluido zona por zona La
situacioacuten puede ser bastante diferente en pozos horizontales y sumamente desviados
donde el uso de registros de produccioacuten para medir el perfil de entrada del fluido y las
contribuciones de cada una de las fases provenientes de cada zona ha significado un reto
mucho mayor Los experimentos de laboratorio de flujos multifaacutesicos en varios tamantildeos
y desviaciones de pozos revelan perfiles y regiacutemenes de flujo complejos incluyendo la
estratificacioacuten de fases el flujo en bache el flujo tapoacuten el flujo con burbujas dispersas
y el flujo anular
Estos experimentos demuestran una sensibilidad extrema del reacutegimen de fluido con
respecto a la desviacioacuten del pozo particularmente en o cerca de la orientacioacuten
horizontal En tales casos una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
convencional puede conducir a una interpretacioacuten ambigua y resultados menos que
oacuteptimos
Para encarar este problema los investigadores del Centro de Investigaciones de
Schlumberger en Cambridge Inglaterra y del Centro de Productos Riboud de
Schlumberger en Clamart Francia (SRC y SPRC por sus siglas en ingleacutes
respectivamente) llevaron a cabo cientos de pruebas en el circuito de flujo y
simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del flujo para comprender maacutes
profundamente los mecanismos del flujo multifaacutesico en pozos desviados y horizontales
Estos experimentos y simulaciones proveyeron a los ingenieros y cientiacuteficos la
informacioacuten necesaria para optimizar la arquitectura de la herramienta y la instalacioacuten
de los sensores para minimizar la perturbacioacuten del fluido como resultado de la
presencia de la herramienta en el pozo para entender la respuesta de la herramienta y
para proporcionar una metodologiacutea efectiva de interpretacioacuten de datos
Esta amplia investigacioacuten condujo al desarrollo del sistema de registros de produccioacuten
de pozos horizontales y desviados con la herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de
Flujo FloScan que incorpora muacuteltiples minimolinetes que abarcan la seccioacuten
transversal de un pozo junto con sondas oacutepticas y eleacutectricas ubicadas muy cerca de los
molinetes
La herramienta FloScan mide la velocidad del fluido en cinco puntos distribuidos a
traveacutes del diaacutemetro vertical de un pozo y ofrece una estimacioacuten de la fraccioacuten
volumeacutetrica (holdup) del agua del gas y del aceite con una uacutenica herramienta Se trata
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
41
del primer dispositivo que ofrece una medicioacuten directa de la velocidad del gas en un
flujo multifaacutesico
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico complejo en tuberiacuteas desviadas y horizontales
El flujo de fluidos en el pozo estaacute influenciado por varios factores incluyendo el
diaacutemetro de la tuberiacutea la velocidad de flujo el tipo de fluido y las caracteriacutesticas del
mismomdashdensidad y viscosidadmdashy la desviacioacuten del pozo En SCR se llevaron a cabo
varios experimentos en el circuito de flujo con un diaacutemetro de tuberiacuteas de 6 pulgadas
con dos fases de fluidomdashaceite y aguamdashfluyendo con la misma velocidad
Con la tuberiacutea horizontal el flujo se estratifica naturalmente ocupando el aceite la parte
superior la tuberiacutea y el agua la parte inferior Ambas fases viajan a velocidades
similares y la fraccioacuten volumeacutetrica estaacute cerca de 5050 Bajo estas condiciones una
herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional mediriacutea la
velocidad de fase promedio de la combinacioacuten de las fases Multiplicando la fraccioacuten
volumeacutetrica medida por la velocidad de la combinacioacuten de las fases es posible deducir
Principales regiacutemenes de flujo para sistemas liacutequido-gas Los factores que influyen en los regiacutemenes de flujo incluyen la desviacioacuten del pozo y la proporcioacuten de cada fase las diferencias relativas en las densidades de las fases la tensioacuten superficial y viscosidad de cada fase y la velocidad promedio En un sistema liacutequido-gas cuando las pequentildeas burbujas de gas estaacuten uniformemente distribuidas el reacutegimen de flujo se denomina flujo con burbujas dispersas Cuando algunas de estas burbujas se agregan para formar burbujas maacutes grandes conduce a flujo tapoacuten o flujo en bache El flujo anular es caracteriacutestico del flujo de gas a altas velocidades en el centro del pozo con el fluido confinado a una fina peliacutecula en las paredes del pozo El flujo estratificado ocurre en pozos horizontales cuando dos o maacutes fases se separan debido a la atraccioacuten gravitatoria El flujo ondulante resulta en sistemas estratificados cuando se produce interferencia entre las dos fases viajando a diferentes velocidades
Figura 30
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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la velocidad de flujo de cada fase pero es difiacutecil hacer esto en forma exacta si el pozo
no es horizontal
Los pozos rara vez son perfectamente horizontales Una inclinacioacuten de 2ordm provoca una
distribucioacuten del fluido diferente al de un caso horizontal y el flujo variacutea de gran manera
que depende de la direccioacuten de inclinacioacuten de la tuberiacutea A una inclinacioacuten de 88ordm los
fluidos fluyen en forma ascendente El agua el fluido maacutes denso experimenta un
incremento de fraccioacuten volumeacutetrica y se moviliza maacutes lentamente que en un caso de
inclinacioacuten de 90ordm
El aceite se mueve en una banda maacutes estrecha en la parte superior y con una mayor
velocidad A una desviacioacuten de 92ordm pasa lo contrario la fase de aceite queda detraacutes de
la del agua y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrece considerablemente En ambos
casos el mayor deslizamiento entre las fases incrementa la combinacioacuten en la interfase
y tambieacuten conduce a una interfase no tan bien definida Inclusive desviaciones maacutes
pequentildeas de menos de 1ordm respecto a la horizontal tambieacuten causan este efecto dramaacutetico
en el comportamiento del flujo particularmente a velocidades de flujo bajas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
43
Figura 31
Ubicacioacuten de los minimolinetes y sondas La herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan incorpora 17 sensores cuatro minimolinetes en un brazo cinco sondas eleacutectricas y cinco sondas oacutepticas en otro brazo y un juego de sensores incluyendo un molinete y sondas eleacutectricas y oacutepticas en el cuerpo de la herramienta que se asienta en el fondo del pozo La herramienta se transporta dentro del pozo con los brazos retraiacutedos dentro del cuerpo de la misma El cuerpo de la herramienta se asienta en el fondo de la tuberiacutea durante la adquisicioacuten de registros y el brazo motorizado se extiende cubriendo el diaacutemetro completo del pozo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
44
A una desviacioacuten de 70ordm el aceite viaja a lo largo de la parte superior de la tuberiacutea a una
velocidad auacuten maacutes alta que la del caso de 88ordm y el agua cae detraacutes hacia el fondo del
pozo conduciendo a la recirculacioacuten del agua y a una velocidad del agua negativa en la
parte baja de la tuberiacutea Estos experimentos de laboratorio ilustran cuaacuten desafiante es
obtener una velocidad de fase representativa con la presencia de dos fases
La presencia de gas en el pozo agrega una complejidad auacuten mayor en los patrones de
flujo aparecen flujos tales como flujo en bache flujo tapoacuten flujo disperso y flujo
anular Una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional con
un molinete de diaacutemetro completo responde tanto a la velocidad como a la cantidad de
movimiento de la fase en la porcioacuten central del pozo a una profundidad y tiempo
determinado haciendo que la velocidad del gas no se detecte Cuando vuelve a circular
el flujo un molinete de diaacutemetro completo puede variar en la direccioacuten de rotacioacuten o no
girar del todo En tales casos el flujo de fluido proveniente de diversos intervalos no
puede ser cuantificado distorsionando severamente los resultados de los registros
Las soluciones tales como el servicio avanzado de diagnoacutestico del flujo de pozo PL
Flagship se desarrollaron para evaluar los perfiles de flujo entrante en regiacutemenes de
flujo complejos en pozos horizontales y sumamente desviados Presentado en 1996 este
juego integrado de herramientas para la adquisicioacuten de registros de produccioacuten consiste
en una sonda de presioacuten y temperatura un detector de rayos gamma una herramienta de
activacioacuten de pulsos de neutrones dos herramientas alineadas de generacioacuten de
imaacutegenes del fluido un inyector de marcador de fluido y uno o dos molinetes
centralizados Cada uno de estos dispositivos mide una parte especiacutefica de la
informacioacuten del flujo La informacioacuten se combina e interpreta luego para derivar el tipo
y velocidad de fluido proveniente de cada intervalo de produccioacuten
Este juego de medicioacuten de flujo abarca desde 305 hasta 427 m [100 a 140 pies] de
largo dependiendo de la configuracioacuten de la herramienta En un reacutegimen de flujo no
estacionario complejo tal como aquellos ilustrados por los experimentos de laboratorio
los sensores pueden estar posicionados en diferentes regiacutemenes de flujo al variar la
desviacioacuten del pozo La situacioacuten dinaacutemicamente cambiante hace difiacutecil la
Figura 32
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
45
interpretacioacuten de los registros de produccioacuten Otra dificultad con las herramientas de
adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales es la incapacidad para medir
directamente la velocidad del gas Una nueva herramienta especiacuteficamente disentildeada
para pozos sumamente desviados y pozos horizontales encara estos retos en los
regiacutemenes de flujo complejos
51 Tecnologiacuteas avanzadas
El dispositivo FloScan es la primera herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten desarrollada utilizando simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del
fluido para optimizar su forma y estudiar la perturbacioacuten del fluido en flujos
ascendentes y descendentes con diferentes diaacutemetros de pozos y distintas viscosidades
del fluido El disentildeo de la sonda fue sujeto a simulaciones y experimentos cinemaacuteticos
Las simulaciones de resistencia mecaacutenica utilizando el programa de computacioacuten
ANSYS verificaron la compatibilidad de la herramienta para las operaciones con tuberiacutea
flexible
La herramienta ha sido disentildeada para operar descentralizada lo cual simplifica su
transporte en pozos horizontales y sumamente desviados y garantiza la instalacioacuten
correcta de los sensores a traveacutes del eje vertical del pozo Las mediciones de la
orientacioacuten de la herramienta y el calibrador permiten el caacutelculo de la posicioacuten de los
sensores en tiempo real
Un aspecto de la herramienta es que el arreglo de los sensores permite ubicar los
mismos lo suficientemente cerca entre siacute para medir el mismo reacutegimen de fluido a la
misma profundidad y tiempo Por lo tanto a una profundidad determinada se obtiene un
perfil de flujo de tres fases completo con velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en tiempo
real
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
46
La compantildeiacutea Schlumberger ha desarrollado sensores de rotacioacuten de baja energiacutea que
presentan miacutenima friccioacuten Los molinetes poseen un diaacutemetro aproximado de 25 cm [1
pulgada] La optimizacioacuten de los molinetes llevada a cabo en varios meses incluyoacute
pruebas en flujos arenosos fluidos corrosivos y fluidos de alta velocidad Numerosas
pruebas muestran una respuesta de velocidad precisa cuando el brazo se extiende dentro
de tuberiacuteas con diaacutemetro interno de entre 27frasl8 y 9 pulgadas
Mientras los molinetes determinan la velocidad del fluido las sondas determinan la fase
del fluido y sus fracciones volumeacutetricas Las sondas eleacutectricas en la herramienta de
medicioacuten de la fraccioacuten volumeacutetrica FloView discriminan el agua de los hidrocarburos
utilizando una medicioacuten de resistencia eleacutectrica del fluido mientras que la herramienta
con Sensor Oacuteptico para Determinar la Fraccioacuten Volumeacutetrica del Gas GHOST distingue
el gas del liacutequido utilizando una medicioacuten oacuteptica del iacutendice de refraccioacuten Las
herramientas GHOST y FloView son tecnologiacuteas probadas en el campo y sus sensores
han sido integrados en el disentildeo de la herramienta FloScan
Al pasar el fluido por la punta de las sondas eleacutectricas en la herramienta FloScan la
herramienta mide la conductividad en el agua o la conductividad debajo de cierto
umbral en el aceite o gas La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula a partir de la
cantidad de tiempo que toma completar el circuito en comparacioacuten con el tiempo total
de medicioacuten
Figura 33
Operacioacuten de la sonda eleacutectrica La sonda FloView posee una punta conductiva separada de tierra Cuando se rodea por un medio conductor como el agua fluye la corriente Cuando la punta encuentra gas o aceite el circuito se interrumpe La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula en base al tiempo en que se completa el circuito
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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La fraccioacuten volumeacutetrica del gas se obtiene oacutepticamente El aceite y el agua poseen
iacutendices de refraccioacuten altos mientras que el gas posee un iacutendice de refraccioacuten bajo y
refleja maacutes del 80 de luz Cuando la reflectividad excede un umbral predeterminado
la sonda indica gas Ahora bien con sondas en la herramienta FloScan indicando la
posicioacuten del gas y pequentildeos molinetes midiendo el flujo a traveacutes del diaacutemetro del pozo
es posible determinar la velocidad del gas en forma precisa
Las mediciones se toman mientras se mueve la herramienta con los brazos extendidos
para tocar el tope de la tuberiacutea mientras que el cuerpo de la herramienta yace en el
fondo Resortes de flejes operan la abertura de los brazos y un activador hidraacuteulico
motorizado opera su cierre La posicioacuten de cada sensor se determina en tiempo real en
base a la posicioacuten relativa de los brazos y las mediciones del calibrador Cuando se
desea se pueden obtener datos con la sonda sujeta a una estacioacuten En flujos
estratificados la ubicacioacuten de las interfases del fluido se puede determinar
precisamente haciendo mediciones mientras se cierra el brazo utilizando la funcioacuten de
escaneo con el brazo en una posicioacuten determinada con resultados disponibles en
tiempo real
La sonda FlowScan es de 34 m [11 pies] de largo e idealmente adaptada para pozos no
verticales A diferencia de la sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten tiacutepica de
100 pies la longitud total de la sarta es aproximadamente de 76 m [2 5 pies ] cuando se
halla combinada como la tiacutepica sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
incluyendo sensores de presioacuten y temperatura La herramienta se puede operar en pozos
con diaacutemetro interno de 27frasl8 a 9 pulgadas y puede transportarse mediante tuberiacutea
flexible cable de acero o con un sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC Opera
a temperaturas por encima de 149ordmC [300ordmF] y bajo presiones de 103 MPa [15000 lpc]
Figuras 34 y 35
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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52 Perfil de flujo en tiempo real
Cuando la sonda FloScan opera los datos en tiempo real se generan en 17 sensores el
calibrador y el dispositivo de orientacioacuten relativa de la sarta Una novedosa tendencia
hacia la interpretacioacuten de datos incorpora un programa de computacioacuten para la
visualizacioacuten en tiempo real de la velocidad de la fase y las fracciones volumeacutetricas a lo
largo del diaacutemetro vertical de la seccioacuten del pozo Otro paquete de computacioacuten ofrece
un faacutecil despliegue de datos no procesados durante la operacioacuten de adquisicioacuten de
registros o maacutes tarde durante su reproduccioacuten
El programa de computacioacuten emplea una moderna teacutecnica de modelado utilizando una
calibracioacuten del molinete que tiene en cuenta la inclinacioacuten teoacuterica del mismo y los
valores del umbral de rotacioacuten en el aceite agua y gas Esta teacutecnica automatizada
provee un procesamiento de datos en tiempo real en una sola pasada durante la
adquisicioacuten de registros La precisioacuten del molinete se verifica al comparar los resultados
del procesamiento en muacuteltiples pasadas a diferente velocidad de adquisicioacuten de datos y
los valores predeterminados pueden ser reemplazados si es necesario por valores
derivados subsecuentemente de un graacutefico de calibracioacuten del molinete tradicional La
calibracioacuten mediante muacuteltiples pasadas de los molinetes generalmente conduce a
resultados maacutes precisos que los valores predeterminados
Este programa de computacioacuten tambieacuten se utiliza para convertir los datos de la
herramienta FloScan en datos promedios a cada profundidad de medicioacuten y como valor
de entrada al algoritmo de inversioacuten del programa de computacioacuten de adquisicioacuten del
registro de produccioacuten BorFlow El programa BorFlow realiza calibraciones del
molinete y caacutelculos del flujo multifaacutesico en estado estacionario respaldando las nuevas
mediciones de los registros de produccioacuten incluyendo la herramienta FloScan
El meacutetodo de procesamiento es secuencial Los perfiles de las fases de la fraccioacuten
volumeacutetrica del gas y del agua se generan en base a las lecturas de una sonda eleacutectrica y
una oacuteptica El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se deduce luego de aquellas de
Figura 36
Brazo de la herramienta FloScan escaneando a traveacutes de la interfase del fluido La herramienta FloScan provee una funcioacuten de escaneo de estacioacuten para la determinacioacuten precisa de las ubicaciones y velocidades de la interfase El calibrador y dispositivo de orientacioacuten relativa provee las posiciones del sensor durante el escaneo La herramienta se posiciona en una zona de intereacutes y los sensores graban las fracciones volumeacutetricas continuas y las respuestas del molinete a traveacutes de la seccioacuten transversal del pozo al irse cerrando el brazo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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gas y de agua El liacutemite superior e inferior de las interfases del flujo se definen como
regiones en donde el flujo es multifaacutesico La velocidad de cada fase se deriva despueacutes
de una calibracioacuten del molinete La velocidad de cada fase se multiplica por la fraccioacuten
volumeacutetrica para determinar la velocidad de flujo
Se llevoacute a cabo experimentos de laboratorio adicionales en SCR y SRPC con la
herramienta FloScan con flujo trifaacutesico y con la tuberiacutea a diferentes desviaciones para
verificar la respuesta de la herramienta en flujos complejos
Los datos no procesados son continuamente actualizados en la caja del monitor de
despliegue ofreciendo una toma en cualquier instante de tiempo El programa de
procesamiento calcula la distribucioacuten del fluido a traveacutes del diaacutemetro de la tuberiacutea en
tiempo real (figuras 38 39 y 40)
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten
Una nueva secuencia de tareas de procesamientomdashel Asesor de Registros de
Produccioacuten PLAmdashha sido disentildeada por el Centro de Geociencia de Schlumberger en
Pekiacuten para evaluar el comportamiento del flujo en el fondo del pozo en terminaciones
de muacuteltiples horizontes y guiar las decisiones de reparacioacuten de manera oportuna Esta
secuencia de tareas incorpora herramientas interactivas para tener en cuenta varios
paraacutemetros de terminacioacuten y yacimiento asiacute como para visualizar sus efectos en el
Figura 37
Flujo de procesamiento en tiempo real La secuencia de tareas del procesamiento utiliza un algoritmo secuencial (izquierda) El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica y el perfil de velocidad se estaacuten actualizando y mostrando continuamente en tiempo real (derecha) La pantalla muestra el caacutelculo de la fraccioacuten volumeacutetrica velocidad y tasa de flujo del agua aceite y gas dentro de la caja negra en la parte inferior derecha Los datos desplegados provienen de una prueba efectuada en el circuito de flujo equipado con una tuberiacutea de 6 pulgadas a 88ordm de desviacioacuten con aceite y agua fluyendo a 240 m3d y gas fluyendo a 352 m3d [124 MpcD]
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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perfil de produccioacuten Los resultados graacuteficos permiten obtener una raacutepida seleccioacuten de
posibles escenarios y mostrar el perfil pronosticado despueacutes de la intervencioacuten La
entrega de datos combina la productividad del yacimiento definida por las
mediciones de los registros de produccioacuten con el anaacutelisis de sistemas de produccioacuten
NODAL
Las teacutecnicas del anaacutelisis NODAL proveen un meacutetodo para modelar los efectos de las
caracteriacutesticas del fluido y la configuracioacuten de la terminacioacuten del pozo al producir los
fluidos a la superficie La combinacioacuten de las respuestas de los registros de produccioacuten
con el anaacutelisis NODAL ofrece un panorama uacutenico para entender mejor el
comportamiento de la terminacioacuten del yacimiento y el potencial para introducir mejoras
Se puede modelar raacutepidamente el impacto de modificar una terminacioacuten para
pronosticar los cambios resultantes en el perfil de produccioacuten Cuando los costos de la
intervencioacuten son altos la capacidad para evaluar el posible resultado de una reparacioacuten
y para tomar decisiones sensatas de manera oportuna se vuelve crucial
54 Retos en pozos desviados y horizontales
Los campos petroleros del Golfo de Suez presentan una variedad de retos para las
mediciones de los registros de produccioacuten Esta madura regioacuten productora contiene
cerca de 100 plataformas en 45 campos con maacutes de 300 pozos de produccioacuten y 100
inyectores de agua Los registros de produccioacuten ayudan a mantener la produccioacuten
corriente de aceite de 20657 m3d [130000 BD] Los yacimientos viejos producen
aceite viscoso con alto corte de agua combinados con terminaciones desviadas u
horizontales que se encuentran tiacutepicamente en ambientes marinos conducen a
regiacutemenes de flujo complicados En muchos casos les resulta difiacutecil proveer las
respuestas necesarias bajo estas condiciones con las herramientas de adquisicioacuten de
registros de produccioacuten convencionales
Un campo del Golfo de Suez que se puso en produccioacuten en 1978 tiene una estructura
anticlinal inclinada caracterizada por areniscas homogeacuteneas bien conectadas La
permeabilidad del yacimiento generalmente aumenta con la profundidad y abarca desde
200 hasta 1000 mD en la base En 1996 se inicioacute un programa de inyeccioacuten de agua
para proveer el influjo limitado del acuiacutefero con mantenimiento de presioacuten Cuando el
campo se va aproximando a su liacutemite econoacutemico los registros de produccioacuten juegan un
rol importante en el reconocimiento de las aacutereas para el aislamiento del agua (WSO por
sus siglas en ingleacutes) para maximizar la recuperacioacuten del aceite
Uno de los pozos en este campo considerado para un posible WSO posee una
inclinacioacuten de 37ordm y produce con la ayuda de levantamiento artificial por gas a traveacutes de
seis intervalos abiertos Las pruebas de pozos efectuadas a fines de 2003 indicaron un
gasto total de produccioacuten de 327 m3d [2058 BD] con un corte de agua del 97 Fue
necesario adquirir registros de produccioacuten para evaluar las contribuciones del intervalo
individual y para identificar las fuentes de produccioacuten de agua La utilizacioacuten de
registros de produccioacuten convencionales para determinar las contribuciones del intervalo
produjo resultados ambiguos debido a los regiacutemenes de flujo complejos asociados con
alto corte de agua y desviacioacuten relativamente alta En un intento por superar estas
limitaciones y proveer un anaacutelisis de flujo cuantitativo se puso en funcionamiento la
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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herramienta FloScan el 29 de enero de 2004 utilizando cable de acero para transportar la
herramienta dentro del pozo
Los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica obtenidos con las herramientas FloScan y FloView
indican claramente estructuras de flujo complejas a lo largo del pozo Los resultados de
la imagen de velocidad muestran varias aacutereas de agua recirculante en la parte baja del
pozo Los datos de la herramienta FloView demuestran claramente que el aceite estaacute
fluyendo en una pequentildea aacuterea en la parte superior del pozo Los datos de la herramienta
GHOST indican que no se detectoacute gas a lo largo de la seccioacuten analizada
Figuras 38 39 y 40
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
52
Figura 40
Experimentos efectuados en el circuito de flujo utilizando la sonda FloScan con procesamiento en tiempo real El despliegue muestra la fraccioacuten volumeacutetrica y las velocidades en tiempo real en un flujo de tres fases El aceite y el agua estaacuten fluyendo en una tuberiacutea de 6 pulgadas a 240 m3d y el gas estaacute fluyendo a 352 m3d Los cinco minimolinetes atraviesan la seccioacuten transversal vertical de la tuberiacutea A 92ordm el agua tiene una velocidad mayor que el aceite y el gas y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua es baja (arriba) Las fases del fluido aparecen bien separadas con el gas y el aceite ocupando la mayor parte de la tuberiacutea A 88ordm de desviacioacuten el agua se retarda debido a la atraccioacuten gravitatoria mientras el flujo se mueve en forma ascendente (centro) El aceite y el gas ocupan la mitad superior de la tuberiacutea y se mueven mucho maacutes raacutepido que el agua A 70ordm de desviacioacuten del pozo el flujo es complejo (abajo) El agua que se muestra en azul es una fase dominante con gotitas de aceite (verde) dispersas en todas partes y el gas (rojo) principalmente en la parte superior El agua queda atraacutes movieacutendose mucho maacutes lento que el aceite y el gas Los dos molinetes del fondo leen una velocidad negativa indicando recirculacioacuten de agua
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Esquema metodoloacutegico
Figura 41
Secuencia de tareas de interpretacioacuten del sistema Asesor de Registros de Produccioacuten PLA Utilizando la informacioacuten de la presioacuten de la formacioacuten (izquierda) como punto de partida el programa de computacioacuten define los paraacutemetros zonales del yacimiento en teacuterminos del iacutendice de productividad el corte de agua y la relacioacuten gasaceite (arriba al centro) Estos datos se pasan al paquete de anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL al programa de anaacutelisis del sistema de produccioacuten PIPESIM (derecha) crea un modelo para aparejar las velocidades medidas y las presiones tan cercanamente como sea posible El modelo resultante se utiliza para evaluar varias actividades de modificacioacuten de terminacioacuten en teacuterminos de los resultados de produccioacuten La interfase incluye herramientas interactivas para ingresar datos de varias modificaciones de terminacioacuten y paraacutemetros del yacimiento permitiendo la visualizacioacuten de los efectos en el perfil de produccioacuten Los resultados son entregados en despliegues de registros graacuteficos y datos tabulares
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Figura 42
Respuesta de los minimolinetes individuales y fraccioacuten volumeacutetrica del agua con la herramienta FloView Las respuestas del molinete para ocho pasadas a cinco velocidades diferentes del cable se observan a la izquierda Las curvas soacutelidas representan cinco pasadas descendentes y las curvas punteadas indican tres pasadas ascendentes La respuesta del molinete aumenta desde el molinete 0 en el lado inferior del pozo desviado a 37ordm al molinete 4 en el lado superior del pozo De modo similar los valores de la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrecen desde la sonda 0 a la sonda 5 (derecha) Se despliegan las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica para una de las pasadas con la parte baja a la izquierda y la parte alta a la derecha La imagen de velocidad del molinete muestra una velocidad positiva en la parte superior del pozo desde el fondo del levantamiento La imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica con FloView (bien a la derecha) muestra claramente algo de aceite presente en la parte alta del pozo desde el fondo del levantamiento El aceite maacutes liviano que fluye a lo largo de la parte superior del pozo establece aacutereas de recirculacioacuten local corroboradas por valores bajos y negativos en la imagen de velocidad
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Figura 43
Comparacioacuten de las herramientas de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales (PL) y los perfiles del flujo de la herramienta FloScan Cada carril muestra la parte baja del pozo a la izquierda y la parte alta del pozo a la derecha La imagen de velocidad generada por la herramienta FloScan muestra el rango de color desde el azul al rojo con el rojo indicando la velocidad negativa (Carril 2) El perfil de flujo resultante (Carril 6) de la combinacioacuten de la imagen de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica (Carril 4) obtenida con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 de aceite y el 85 de agua se producen de los disparos ubicados debajo de X400 pies de profundidad El resto del agua y algo de aceite provienen de los disparos localizados a X390 pies de profundidad Los dos disparos superiores estaacuten produciendo aceite seco y maacutes de la mitad de la produccioacuten de aceite del pozo proviene del disparo superior El molinete de diaacutemetro completo estaacute fuertemente influenciado por la recirculacioacuten del agua en la parte baja del pozo Las estaciones del molinete en el tope del intervalo muestran gran evidencia de ello El resultado es que las velocidades del molinete de diaacutemetro completo son insensibles a las pequentildeas entradas de aceite que se mueve a lo largo de la parte alta del pozo De modo similar la densidad del fluido obtenida con el gradiomanoacutemetro (Carril 3) posee una pobre resolucioacuten para detectar los pequentildeos cambios en la fraccioacuten volumeacutetrica del agua que son detectados por la sonda FloView ubicada en la parte alta
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El perfil de flujo derivado de la combinacioacuten de los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica y
velocidad obtenidos con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 del aceite
y el 85 del agua son producidos de los disparos ubicados debajo de los X 400 pies
de profundidad El resto del agua y alguna contribucioacuten de aceite provienen de disparos
ubicados a 390 pies de profundidad Los disparos superiores estaacuten produciendo aceite
limpio con maacutes de la mitad de la produccioacuten del aceite proveniente del disparo menos
profundo
Resultados pronosticados del registro para la operacioacuten de remediacioacuten planificada Un tapoacuten (cuadrado azul en el diagrama esquemaacutetico del pozo) colocado a X400 pies de profundidad elimina la produccioacuten de los tres disparos maacutes profundos El Carril 4 despliega la presioacuten de flujo inicial junto con el pronoacutestico del anaacutelisis NODAL de la presioacuten de flujo luego de colocar el tapoacuten (presioacuten de reparacioacuten) Al no requerirse que el pozo levante artificialmente la produccioacuten de agua de las zonas maacutes profundas se observa una presioacuten de flujo decreciente a traveacutes de las zonas maacutes altas Esteacute incrementado en la caiacuteda de presioacuten en las zonas maacutes altas provee un aumento nueve veces mayor en la produccioacuten de aceite
Figura 44
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Los sensores de los registros de produccioacuten convencionales pierden la entrada
significante de aceite de los disparos superiores debido al efecto de recirculacioacuten del
agua en el molinete La baja resolucioacuten del gradiomanoacutemetro para determinar la
densidad del fluido resulta en una pobre determinacioacuten de las contribuciones de aceite
Esto lleva a una interpretacioacuten erroacutenea que atribuye el 90 de la entrada de aceite a los
disparos maacutes profundos
En base a los resultados de la herramienta FloScan se planificoacute una operacioacuten de
reparacioacuten de pozo para optimizar la produccioacuten de aceite El intervalo entre X375 y
X400 pies de profundidad se evaluoacute para una posible colocacioacuten de tapoacuten para aislar la
mayoriacutea de las zonas con alto corte de agua La excelente correspondencia entre los
resultados del registro de produccioacuten con la informacioacuten geoloacutegica respecto de la
ubicacioacuten de la arcilla sellante motivoacute al operador a colocar el tapoacuten a X400 pies de
profundidad
Se utilizoacute un programa de computacioacuten para pronosticar los resultados en la operacioacuten
de remediacioacuten Los resultados pronosticaron una produccioacuten de aceite de 97 m3d [609
BD] y una produccioacuten de agua de 389 m3d [2447 BD] Estos valores estaacuten muy cerca
de los resultados reales de 88 m3d [556 BD] para el aceite y 402 m3d [2532 BD]
para el agua Un incremento de nueve veces maacutes en la produccioacuten de aceite y una
recuperacioacuten de la inversioacuten en menos de una semana demuestran la efectividad de la
herramienta FloScan
En otro campo en el Golfo de Suez la presioacuten del yacimiento declinoacute de una presioacuten
inicial de 179 MPa [2600 lpc] a una presioacuten muy baja cercana a 76 MPa [1100 lpc]
en algunos pozos La columna de 37 m [120 pies] de aceite de alta viscosidad queda
entre la capa de gas y un acuiacutefero bastante activo y existe conificacioacuten de gas-agua Las
lecturas en la prueba muestran que el corte de agua puede abarcar desde 70 hasta
98 Esto significa que la produccioacuten de aceite variacutea entre el 2 y el 30 del flujo
total un factor de 15 en la variacioacuten
El operador corrioacute la herramienta FloScan para obtener una evaluacioacuten precisa del corte
de agua y localizar los puntos de entrada del fluido para el aceite y el agua El costo de
intervencioacuten del pozo es tiacutepicamente cercano a US$ 250000 por lo tanto es vital evitar
una intervencioacuten innecesaria o ineficaz
La terminacioacuten de pozos de gran diaacutemetro los regiacutemenes de flujo multifaacutesico y los
pozos horizontales con perfiles desafiantes representan una complicacioacuten para obtener
una estimacioacuten exacta de queacute es lo que estaacute fluyendo en el pozo Para planificar una
intervencioacuten eficaz el operador bajoacute la herramienta FloScan con tuberiacutea flexible
equipada con cable eleacutectrico junto con la herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten de nueva generacioacuten PS Platform para poder efectuar comparaciones Las
pasadas ascendentes-descendentes se condujeron a tres velocidades distintas del cable
En otra pasada se corrioacute la herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimientos
RSTPro con una sonda FloScan para determinar los contactos aceiteagua y gasaceite
El perfil del pozo muestra un punto bajo en la trayectoria maacutes allaacute del taloacuten del pozo el
pozo sube nuevamente Las zonas perforadas estaacuten en la seccioacuten horizontal del pozo La
imagen de velocidad muestra un aumento en velocidad en el lado bajo del pozo cerca de
los 120 pies de profundidad Mientras que el incremento en velocidad se atribuye en
gran medida al agua la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica muestra claramente algo de
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aceite a esta profundidad El molinete convencional de diaacutemetro completo muestra poca
actividad con pequentildeas indicaciones de recirculacioacuten a la misma profundidad y no
detecta la zona de produccioacuten maacutes importante Los datos de la herramienta FloScan
indican que los disparos ubicados a una profundidad vertical verdadera maacutes profunda
(TDV por sus siglas en ingleacutes) producen la mayor cantidad de agua El contacto
aguaaceite determinado por la medicioacuten de la herramienta RSTPro confirmoacute este
resultado En base a estos resultados el programa de reparacioacuten recomendado implicoacute
cerrar las zonas maacutes bajas y volver a disparar cerca de 244 a 305 m [800 a 1000 pies]
menos profundo sobre el taloacuten del pozo a cerca de 70ordm de desviacioacuten La produccioacuten
total de aceite aumentoacute de 48 m3d [300 BD] a 79 m3d [500 BD] El aumento de
produccioacuten pagoacute las intervenciones en otros dos pozos
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo
Siendo que el 70 de la produccioacuten actual de aceite proviene de los campos maduros
los avances tecnoloacutegicos cumplen un rol siempre creciente en prolongar la vida de los
campos y en maximizar el retorno de las inversiones Estos campos tienen la capacidad
de aumentar su produccioacuten en el futuro con una miacutenima inversioacuten Como lo demuestran
estos ejemplos de Medio Oriente la herramienta FloScan identifica correctamente los
puntos de entrada del fluido en regiacutemenes de flujo complejos en pozos desviados y
horizontales Los aumentos en la produccioacuten y los retornos raacutepidos ilustran la
efectividad operacional y en costos de esta tecnologiacutea Es a traveacutes de este tipo de
innovacioacuten que tiende a integrar el disentildeo de herramientas el procesamiento de datos y
los programas de computacioacuten de interpretacioacuten que la industria puede resolver los
retos para incrementar la productividad en los campos maduros
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59
Figura
45
Un ejemplo de un pozo horizontal del Golfo de Suez Las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica obtenidas con la herramienta FloScan se despliegan para una de las pasadas de la herramienta en la parte superior del pozo a 153 mmin [50 piesmin] El perfil de velocidad muestra poca actividad hasta 120 pies de profundidad donde la velocidad aumenta en la parte baja del pozo y el agua aparece en la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica A pesar de que la mayor parte de la velocidad se atribuye al agua en la parte baja los niveles de la fraccioacuten volumeacutetrica indican que algo de aceite estaacute tambieacuten fluyendo en este punto El molinete de diaacutemetro completo convencional indica un leve flujo ascendente en este intervalo posiblemente atribuido a alguna recirculacioacuten reversa del aceite que estaacute siendo arrastrado abajo del pozo y luego circula de vuelta hacia arriba El perfil de flujo derivado de la herramienta FloScan (arriba) resulta de la combinacioacuten de los perfiles de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica La herramienta convencional de adquisicioacuten de registros de produccioacuten no detecta la entrada de aceite maacutes significante proveniente del disparo ubicado cerca de los Y100 pies de profundidad
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6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en el fondo del pozo
Estaacuten a disposicioacuten sistemas de transferencia especiales para colocar equipos en pozos
lejos de superficie y extraer informacioacuten en localizaciones de fondo de pozo Las nuevas
formas de sistemas de operacioacuten de herramientas proveen acceso confiable en pozos
profundos o con trayectorias complejas
Figura 46
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Durante gran parte en la historia de la industria de exploracioacuten-produccioacuten (EampP) los medios para la operacioacuten o transporte de herramientas y equipos hasta una
localizacioacuten en el subsuelo y nuevamente a su lugar de procedencia han suscitado similares
hipoacutetesis taacutecitas Cuando los pozos en su mayor parte eran verticales y no demasiado
profundos las herramientas de adquisicioacuten de registros y otros equipos se
transportaban a la profundidad deseada a traveacutes de cables estaacutendar La mayoriacutea de los
usuarios dejaban los detalles de la operacioacuten de herramientas en manos de las compantildeiacuteas
de servicios
La situacioacuten ha cambiado si bien todaviacutea existe un gran nuacutemero de pozos casi verticales
someros hoy en diacutea muchos pozos son extremadamente profundos tienen grandes aacutengulos
de inclinacioacuten o exhiben ambas caracteriacutesticas al mismo tiempo Las opciones en lo que
respecta a la operacioacuten de herramientas en el pozo se han expandido para satisfacer estos
desafiacuteos crecientes
Durante muchos antildeos se han utilizado las columnas de perforacioacuten para operar las barrenas y equipo de perforacioacuten se empleado cable eleacutectrico para obtener registros de
pozo efectuar disparos e instalar los componentes de terminacioacuten de pozos Hoy en diacutea
se obtienen mediciones durante la perforacioacuten se perfora o se operan equipos en el fondo
del pozo con tuberiacutea flexible datos obtenidos en tiempo real sustentan la operacioacuten de
geonavegacioacuten durante la perforacioacuten los cables de acero son maacutes resistentes y maacutes
largos los tractores de fondo de pozo arrastran equipos a traveacutes de grandes distancias
en secciones de pozos cuyo acceso seriacutea de otro modo difiacutecil o muy oneroso En pozos
profundos con trayectorias complejas los operadores y las compantildeiacuteas de servicios
participan activamente en la seleccioacuten de meacutetodos de operacioacuten de herramientas y en la
planeacioacuten de las tareas subsiguientes
61 Coacutemo llegar al lugar
El transporte de un equipo a lo largo de una distancia de varias millas o kiloacutemetros a traveacutes de un agujero pequentildeo practicado en el terreno hasta alcanzar un punto en particular
es una proeza notable pero que sucede diariamente en la industria de EampP Una vez en la
localizacioacuten de fondo de pozo requerida se espera que el equipo lleve a cabo tareas
complejas que a menudo deben ser vigiladas rutinariamente y controladas en tiempo
real en superficie lejos del pozo La eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas
forma parte de la provisioacuten de estas capacidades
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62
El objeto operado puede ser una barrena de perforacioacuten una sarta de herramientas de
adquisicioacuten de registros pistolas para perforacioacuten de tuberiacuteas fluidos de fracturamiento o
de otro tipo dispositivos de vigilancia rutinaria y de registros o diversos tipos de equipos de
terminacioacuten de pozos En algunos procesos de operacioacuten de herramientas el instrumento se
embarca en un viaje de ida y vuelta mientras que en otras es transportado en una sola
direccioacuten es decir hacia el interior o bien hacia el exterior de un pozo
El transporte de dispositivos es una de las funciones de un sistema de operacioacuten de
herramientas Por ejemplo el sistema debe ser capaz de soportar el peso de las
herramientas y del equipo que se introduce Y se extraen de un pozo ademaacutes de su
propio peso y la resistencia a la friccioacuten asociada Ademaacutes debe existir un meacutetodo para
determinar como miacutenimo de la localizacioacuten del fondo del pozo Algunos tipos de
sistemas de operacioacuten de herramientas ofrecen la posibilidad de desprenderse de las
herramientas atascadas en situaciones de emergencia o contingencia Como uacuteltimo
ejemplo en un nuacutemero creciente de situaciones se requiere la transmisioacuten de la
informacioacuten a superficie por medio de sistemas de telemetriacutea
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Un cable de acero simple o liacutenea de acero constituye quizaacutes la forma menos complicada de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo Suele usarse liacutenea de acero para
operar equipos en la terminacioacuten de pozos Hasta su liacutemite de carga la liacutenea de acero
puede bajar herramientas en el fondo del pozo a traveacutes de la fuerza de gravedad Un
motor en superficie vuelve a enrollar la liacutenea de acero en un malacate La localizacioacuten
del dispositivo adosado al extremo inferior de la liacutenea de acero se determina al menos
en forma aproximada considerando el tramo de la liacutenea de acero desenrollado en un
pozo ademaacutes de un cierto estiramiento de la liacutenea de acero resultante de su propio peso y
del peso del dispositivo operado
Figura 47
Equipo de operacioacuten de herramientas
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64
Los cables de acero con conductores eleacutectricos agregan mayor funcionalidad Un hilo
eleacutectrico suministra energiacutea a los dispositivos de fondo de pozo y ademaacutes puede transmitir
informacioacuten directamente a superficie Estos cables pueden tener un solo conductor un
conductor coaxial o conductores muacuteltiples El exterior de un cable de este tipo consta de
varios hilos de acero lo que se conoce como armadura del cable Esta armadura transporta
la carga y protege a los conductores eleacutectricos alojados dentro del cable
El cable de acero es raacutepido de montar y econoacutemico de correr No obstante debido a que depende de la fuerza de gravedad para desplegar las herramientas en el fondo del pozo el
cable de acero no se utiliza para operar equipos en pozos de gran inclinacioacuten u horizontales
Habitualmente las herramientas operadas con cable de acero pueden ser transportadas en
pozos con inclinaciones de hasta 65deg aunque en ciertos casos este tipo de cable ha sido
utilizado con eacutexito en pozos con inclinacioacuten de hasta 75deg
Tanto el cable de acero como la liacutenea de acero poseen limitaciones en lo que respecta
a la carga pero los cables ultra resistentes que se describen maacutes adelante tienen un liacutemite
significativamente superior El peso de un dispositivo operado junto con el cable se
conoce antes de ingresar al pozo no obstante la fuerza extra que puede requerirse para
liberar una herramienta atascada o compensar por el efecto de la friccioacuten durante la
recuperacioacuten de la herramienta excede la capacidad de carga nominal del cable En
consecuencia en el cabezal de la herramienta entre el cable y la sarta de herramientas se
coloca un punto deacutebil Este dispositivo de desconexioacuten ante contingencias estaacute disentildeado
Figura 48
Cables de acero simples Un monocable tiene un cable de acero conductor protegido por un aislamiento una envoltura y dos capas de armadura (izquierda) Las capas de la armadura se enroscan en direcciones opuestas de manera que una torsioacuten que abre una capa tensa la otra capa Un cable coaxial es un monocable con un blindaje coaxial entre el aislamiento y la envoltura (centro) Un heptacable tiene siete conductores (derecha) El heptacable tiene hilos de relleno que le confieren una forma maacutes redondeada y un relleno intersticial que impide la formacioacuten de aire y lo hace maacutes riacutegido La envoltura y dos capas en la armadura completan las capas externas En este caso el conductor 1 tiene una envoltura verde para distinguir los conductores cuando se realiza la conexioacuten
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65
para romperse antes de que lo haga el cable La alternativa de un pozo que contiene un
cable roto que se mantiene adosado a la sarta de herramientas dificulta la pesca o
recuperacioacuten de la herramienta
Los tubulares que se usan en campos petroleros tambieacuten se emplean para operar herramientas Los perforadores suelen usan la tuberiacutea para operar las barrenas de
perforacioacuten en un pozo porque es suficientemente resistente como para sustentar las
fuerzas que surgen durante el proceso de perforacioacuten Hoy en diacutea se utiliza incluso la
tuberiacutea de revestimiento para operar las barrenas de perforacioacuten en operaciones de
perforacioacuten con tuberiacutea de revestimiento pero la funcioacuten sigue siendo la misma Los
perforadores obtienen una localizacioacuten aproximada de la profundidad medida mediante el
conteo de los tramos de la columna perforadora medidos y del registro de su longitud en un
libro de registro de tuberiacuteas
A menudo se colocan dispositivos detraacutes de la barrena para obtener mediciones durante la
perforacioacuten La informacioacuten se transmite a superficie mediante pulsos de presioacuten enviados a
traveacutes del lodo de perforacioacuten
Las tuberiacuteas de la columna de perforacioacuten tambieacuten se usan en otras aplicaciones de operacioacuten de herramientas en las que se dispone de equipo de perforacioacuten y suficiente
tuberiacutea como para alcanzar el punto de destino en el fondo del pozo No obstante el
proceso de operacioacuten de herramientas a traveacutes de la tuberiacutea es lento ya que es preciso
empalmar cada tramo de la tuberiacutea cuando se baja en el pozo para proceder a su
desconexioacuten cuando se sale del mismo El costo del tiempo de equipo de perforacioacuten y de las
herramientas en siacute lo convierte en un meacutetodo de operacioacuten costoso Sin embargo puede
resultar exitoso auacuten en condiciones extremasmdashde profundidad desviacioacuten o entorno del
pozo mdashque excede la capacidad de otros sistemas de operacioacuten
El uso de tuberiacutea la flexible (CT por sus siglas en ingleacutes) como dispositivo de operacioacuten de herramientas continuacutea expandieacutendose Se utiliza CT para transportar fluidos hasta una
determinada profundidad medida en un pozo Tambieacuten se emplea CT para operar
equipos de perforacioacuten y de terminacioacuten de pozos Dado que no se basa exclusivamente en la
fuerza de gravedad para introducirla en el pozo la tuberiacutea flexible puede utilizarse en
pozos horizontales y de gran inclinacioacuten Ademaacutes se puede correr un cable de acero dentro
de la tuberiacutea flexible lo que le confiere mayor proteccioacuten al cable de la que se dispone con
el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC si bien la adquisicioacuten
de registros mediante tuberiacutea de perforacioacuten tiene mayor capacidad de carga que la
adquisicioacuten de registros con tuberiacutea flexible
La tuberiacutea flexible tiene la capacidad de impulsar sartas de herramientas largas maacutes allaacute de obstrucciones y patas de perro en las que el cable de acero convencional queda
colgado Si la tuberiacutea flexible se utiliza ocasionalmente en la adquisicioacuten de registros en
agujero descubierto la mayor parte de su aplicacioacuten se centra en la adquisicioacuten de
registros en pozo entubado En situacioacuten de agujero descubierto normalmente se
garantiza una operacioacuten con TLC
Las aleaciones utilizadas para fabricar la tuberiacutea flexible tienen cierto estiramiento que alcanza varios pies cada 10000 pies cuando se encuentra cargada aunque estos valores
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pueden cambiar dependiendo de la temperatura presioacuten y desviacioacuten del pozo Un
medidor de longitud de tuberiacuteas universal (UTLM por sus siglas en ingleacutes) mide la seccioacuten
de tuberiacutea flexible que sale del malacate ubicado en la superficie y la ovalidad del tubo Si la
imprecisioacuten debida al estiramiento de la tuberiacutea es insignificante el UTLM puede usarse
para medicioacuten de la profundidad Se recomienda el registro de correlacioacuten de la
profundidad DepthLOG CT cuando se requiere mayor precisioacuten tal es el caso de operacioacuten
de disparos o colocacioacuten de tapones de cemento El dispositivo DepthLOG determina la
localizacioacuten de los collares de la tuberiacutea de revestimiento al pasar por los mismos
proveyendo mediciones de la profundidad maacutes precisas que el UTLM de superficie
La operacioacuten de herramientas con CT exhibe un alto iacutendice de eacutexito y no requiere equipo de perforacioacuten o terminacioacuten de pozos pero siacute demanda la movilizacioacuten de la unidad
CT y de suficiente personal Sin embargo el sistema de control de pozos de superficie
permite que las operaciones sean ejecutadas bajo presioacuten es decir en condiciones de
pozo activo
La operacioacuten de herramientas con CT tiene un alcance limitado A medida que se
desenrolla el tubo pasa a traveacutes de un cuello de cisne y de un cabezal inyector accionado
a cadena que hace que la tuberiacutea exceda su liacutemite elaacutestico Esta operacioacuten ayuda a
eliminar la curvatura residual que la sarta desarrolloacute mientras se encontraba en el malacate
CT No obstante la tuberiacutea retiene una pequentildea cantidad de curvatura Esta curvatura
sumada a las curvas y desviacioacuten del pozo pone la sarta de tuberiacutea flexible en contacto
con la pared del pozo en muchos puntos Los contactos generan resistencia a la friccioacuten y
a medida que se introduce maacutes tuberiacutea del pozo la sarta se flexiona contra la pared del
pozo formando un largo rizo helicoidal La fuerza necesaria para impulsar la tuberiacutea
flexible dentro del pozo se incrementa a medida que maacutes sarta entra en contacto con la
pared del pozo Finalmente la resistencia a la friccioacuten aumenta al punto tal que no
puede seguir introducieacutendose maacutes tuberiacutea flexible dentro del pozo Esta situacioacuten se
conoce como atascamiento helicoidal
En pozos horizontales y de gran inclinacioacuten en los que el cable de acero no resulta adecuado y la tuberiacutea flexible experimenta situaciones de atascamiento helicoidal funciona
bien una forma relativamente nueva de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo el
sistema de tractor Un sistema de tractor puede ser armado raacutepidamente por una brigada
de campo estaacutendar El tractor se disentildea para ser usado en pozos entubados si bien se ha
empleado ocasionalmente en agujeros descubiertos Los tractores se operan habitualmente
con cable de acero pero ciertos tractores pueden operar con tuberiacutea flexible Este sistema es
analizado en mayor detalle maacutes adelante
La trayectoria y las condiciones del pozo asiacute como las restricciones conocidas deben ser
evaluadas y analizadas con anticipacioacuten para garantizar la operacioacuten de un tractor El hecho
de basar la eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas en reglas generalizadas puede
dar lugar a problemas El programa planificador de herramientas de Schlumberger guiacutea la seleccioacuten de la forma de operacioacuten y del punto deacutebil a utilizar Los datos de entrada del
programa de computacioacuten incluyen informacioacuten sobre la trayectoria del pozo y su
terminacioacuten ademaacutes sobre la sarta de herramientas
La salida del programa proporciona paraacutemetros criacuteticos para la planeacioacuten de la forma de
operacioacuten de las herramientas Las graacuteficas de salida son presentadas generalmente en base a
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la profundidad medida de la sarta de herramientas a medida que se desplaza hacia la
superficie y hacia el fondo del pozo Estos paraacutemetros incluyen la severidad de la pata de
perro la maacutexima tensioacuten posible sobre el cabezal de la herramienta sin exceder la
capacidad nominal del cable en la superficie la tensioacuten de superficie necesaria para
romper el punto deacutebil y la fuerza del tractor requerida para desplazar la sarta de
herramientas de adquisicioacuten de registros hacia el fondo del pozo El programa calcula
ademaacutes la tensioacuten a lo largo del cable para cualquier profundidad de la sarta de
herramientas En los ejemplos presentados a continuacioacuten se incluyen casos que
demuestran el empleo de esta aplicacioacuten en situaciones de campo
El sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es un meacutetodo
operado con tuberiacutea en el que se utilizan equipos especiales para conectar las
herramientas de adquisicioacuten de registros a la columna de perforacioacuten Este sistema se
utiliza para registrar pozos con condiciones de pozo dificultosas tales como grandes
aacutengulos de desviacioacuten patas de perro muacuteltiples o formacioacuten de cavernas Tambieacuten es
utilizado con sartas de herramientas cuyo peso se aproxima al liacutemite del punto deacutebil de
un cabezal de adquisicioacuten de registros Las herramientas de adquisicioacuten de registros de
la sarta pueden ser protegidas del peso de la columna de perforacioacuten mediante la
vigilancia continua de la compresioacuten de la herramienta Un cabezal de anclaje TLC
(DWCH por sus siglas en ingleacutes) fija la sarta de herramientas a la columna de
perforacioacuten Se bajan en el pozo algunos tiros de la sarta hasta alcanzar la cima del
intervalo de registro que se encuentra habitualmente ubicada justo encima de la zapata
inferior de la tuberiacutea de revestimiento El cable de adquisicioacuten de registros se enrosca a
traveacutes de un adaptador de entrada lateral de cable (CSES por sus siglas en ingleacutes) El
CSES permite que el cable cruce desde el interior de la columna de perforacioacuten por
debajo del CSES hasta el exterior de la misma por encima del CSES A continuacioacuten
se adosa al cable un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten TLC (PWCH) que se bombea
hacia el fondo del pozo a traveacutes de la sarta de perforacioacuten Una vez que el PWCH queda
asegurado en el DWCH se establece una conexioacuten eleacutectrica entre la unidad de
adquisicioacuten de registros y la sarta de herramientas y se suministra energiacutea a eacutesta uacuteltima
Luego el sistema puede adquirir registros en direccioacuten al fondo del pozo mediante el
agregado de tuberiacuteas a la columna de perforacioacuten
El CSES no se utiliza habitualmente en pozos sin entubar porque esto incrementa la
posibilidad de dantildear el cable de acero en la parte externa de la tuberiacutea que se encuentra
por encima del mismo Este hecho normalmente limita la adquisicioacuten de registros con el
sistema TLC en agujeros descubiertos a una distancia equivalente a la longitud del
pozo entubado Existe un sistema TLC mejorado para ser utilizado en ambientes de alta
presioacuten y alta temperatura Este sistema puede operar a 260degC [500degF] y 25000 lpc
[172 MPa] y tiene estabilidad quiacutemica eleacutectrica y mecaacutenica mejorada a altas
temperaturas Ademaacutes mediante la inclusioacuten de dos vaacutelvulas de seguridad en el sistema
para aislar la tuberiacutea del espacio anular se provee control adicional del pozo Estas
vaacutelvulas pueden manejar una presioacuten diferencial de hasta 20000 lpc [138 Pa] En
situaciones en la situacioacuten en la que la adquisicioacuten de registros con cable suele ser
exitosa pero implica riesgos el sistema de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten
de pesca LWF ofrece una alternativa con respecto a una operacioacuten TLC En condiciones
de adquisicioacuten de registros difiacuteciles el servicio LWF y se intenta realizar una operacioacuten
de adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar Si resulta exitosa el operador se ahorra
tiempo y la erogacioacuten que implica una corrida TLC Si alguna herramienta se atasca en
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el pozo el servicio LWF ofrece una forma de recuperarla y seguir adquiriendo registros
como si se tratara de una operacioacuten con el sistema TLC
Una operacioacuten LWF es un procedimiento de pesca de tipo corte y roscado Una
herramienta especial sujeta y corta el cable de acero en superficie El extremo cortado
del cable se enrosca a traveacutes de un primer tramo de la columna de perforacioacuten Con la
tuberiacutea suspendida en el pozo el cable de acero se enrosca a traveacutes de otro tramo de
columna de perforacioacuten que se atornilla al tramo suspendido en el pozo Este proceso se
reitera La necesidad de enroscar el cable la convierte en un a operacioacuten mas lenta que
la ejecutada con el sistema TLC hasta que la tuberiacutea alcanza el punto de instalacioacuten de
un CSES Justo debajo del CSES se instala una herramienta corta cable (CCTS por sus
siglas en ingleacutes) Pasando este punto el proceso se ejecuta la misma velocidad que en
una operacioacuten con el sistema TLC y posee las mismas restricciones de profundidad con
mantener el CSES dentro de la tuberiacutea de revestimiento
Procesos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea Una operacioacuten con el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es similar a una operacioacuten de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten de pesca pero ambas difieren por cuanto utilizan equipos diferentes En los dos casos se trata de meacutetodos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea En el sistema TLC la tuberiacutea y la sarta de herramientas se enroscan entre siacute con un cabezal de anclaje (DWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a la sarta (extremo inferior derecho) Se baja la tuberiacutea hasta que la sarta de herramientas alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento Luego se enrosca el cable a traveacutes de un adaptador de entrada lateral de la tuberiacutea de revestimiento (CSES por sus siglas en ingleacutes) (parte central a la derecha) A continuacioacuten se bombea un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten (PWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a un cable de acero para establecer la conexioacuten eleacutectrica con la sarta de herramientas a traveacutes del DWCH (extremo inferior derecho) Durante la adquisicioacuten de registros se baja maacutes tuberiacutea En una operacioacuten LWF la herramienta se atasca en el pozo al comienzo de la operacioacuten El cable es cortado en la superficie y se enrosca a traveacutes de la tuberiacutea que se baja en el pozo Cuando la columna alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento se agrega una herramienta corta-cables (CCTS por sus siglas en ingleacutes) y un CSES (parte central a la izquierda) Luego se baja maacutes tuberiacutea hasta llegar a la herramienta Una cuntildea en espiral situada en la parte inferior de la tuberiacutea sujeta la herramienta y se ejerce tensioacuten sobre el cable de acero para asegurar la conexioacuten (extremo inferior izquierdo) Se vuelve a conectar el cable a la unidad de adquisicioacuten de registros utilizando un torpedo LWF de dos extremos (extremo superior izquierdo) y la operacioacuten de adquisicioacuten de registros continuacutea Al final de la operacioacuten LWF se requiere la unidad CCTS para cortar el cable y recuperar la sarta de herramientas sostenida por la cuntildea en espiral
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62 de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo
Los cables constituyen una forma importante y confiable de introducir y extraer
herramientas y equipos en el pozo El registro de los pozos muy profundos que se
perforan comuacutenmente en el Golfo de Meacutexico en el aacuterea marina de EUA y en otros
lugares requiere cables de acero especiales de maacutes de 7300 m [24 000 pies] de
extensioacuten Se han desarrollado nuevos sistemas que manejan hasta 12200 m [40000
pies] de cable de acero
Figura 49
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Schlumberger introdujo el cable 7-48Z US ultra resistente en el antildeo 2001 A nivel
mundial se han concretado maacutes de 200 descensos con cables 7 - 4 8 Z US En
diciembre de 2003 se alcanzoacute una profundidad reacutecord para la adquisicioacuten de registros
con cable en el pozo Tonga 1 de ChevronTexaco situado en el Golfo de Meacutexico unos
240 km [150 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens El cable 7-48Z US ultra resistente
permitioacute operar una herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes Microeleacutectricas en Lodos
Base Aceite OBMI y una plataforma de adquisicioacuten de registros en pozos de alta
presioacuten y alta temperatura Xtreme hasta una profundidad de 9700 m [31824 pies]
transmitiendo los datos a la superficie en tiempo real
Estas profundidades reacutecord requieren cables ultra resistentes La resistencia de carga de
un cable es proporcionada por la armadura de acero que rodea al conductor o a los
conductores La armadura estaacute compuesta por dos capas de hilos metaacutelicos enrollados
en forma helicoidal uno en sentido horario y el otro en sentido antihorario Los cables
ultra resistentes tales como el 7-48Z US tienen una armadura fabricada mediante un
proceso de moldeado en friacuteo para que los cables tengan una relacioacuten resistenciapeso
superior a la de otros cables La capacidad de estos cables se fija en 18000 lbf [80 kN]
El siguiente tipo de cable maacutes resistente puede soportar 15500 lbf [69 KN]
Figura 51
Equipo de superficie para el sistema de cable ultra resistente Para lograr todos los beneficios de los cables ultra resistentes se necesitan equipos adicionales en la superficie Las poleas estaacuten hechas de materiales compuestos especialmente desarrollados y la polea inferior tiene un anclaje de alta resistencia El malacate de doble tambor con cable (WDDC por sus siglas en ingleacutes) provee alivio de la tensioacuten entre el cable que sale del pozo y la unidad de adquisicioacuten de registros La distancia recomendada entre el malacate y la unidad de adquisicioacuten de registros es de 15 m [50 pies] sin un arreglo especial y de 3 m [10 pies] con el arreglo La desviacioacuten angular entre el malacate y la polea inferior se limita a 2deg
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Los cables convencionales soportan cargas menores Las compantildeiacuteas de servicio utilizan
los cables ultra resistentes que ofrecen diversos fabricantes para registrar pozos
verticales profundos no obstante para obtener todos los beneficios de esta capacidad de
carga adicional se necesitan poleas mas resistentes un malacate especial y un punto
deacutebil mejorado
El cable de acero convencional que soporta cargas pequentildeas tiacutepicamente sale de la
unidad de adquisicioacuten de registros pasa a traveacutes de dos poleas y se introduce en el
pozo Para soportar cargas mayores de hasta 24000 lbf [107 kN] de tensioacuten de liacutenea se
utilizan poleas para servicio pesado hechas de materiales compuestos especialmente
desarrollados La polea inferior debe estar soportada por anclajes resistentes especiales
El equipo de perforacioacuten y las poleas para servicio pesado pueden soportar una tensioacuten
del cable de 18000 lbf pero el malacate de la unidad de adquisicioacuten de registros soacutelo
puede aplicar una fuerza sostenida de hasta 8500 lbf [378 kN] durante la operacioacuten de
enrollado y soacutelo puede ejercer traccioacuten hasta el liacutemite maacuteximo del motor de la unidad
que habitualmente es de unas 12000 lbf [534kN]
Para reducir o disminuir la tensioacuten del cable entre el equipo de perforacioacuten y la unidad
de adquisicioacuten de registros se puede colocar entre ambos un malacate de doble tambor
(WDDC por sus siglas en ingleacutes) La operacioacuten de un malacate se basa en el contacto
por friccioacuten entre sus tambores y un cable para reducir la tensioacuten en el cable Cuanto
Figura 50
Fuerza en el cabezal de la herramienta para varios cables El cable ultra resistente 7-48Z US (azul) tiene una traccioacuten maacutexima de 18000 lbf [80 kN] en la superficie maacutes que los cables convencionales (XS) y extra resistentes (XXS) La magnitud de la traccioacuten disponible decrece con la profundidad La pendiente de cada liacutenea queda determinada por el peso del cable en el lodo
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72
mayor es la superficie de contacto mayor es la reduccioacuten de la tensioacuten El cable que
pasa por el malacate WDDC de Schlumberger se enrolla varias veces en dos grandes
tambores generando un alivio de tensioacuten de 20000 lbf [89 kN] o un valor superior a
velocidades de adquisicioacuten de registros de hasta 6100 mh [20000 piesh] Este sistema
de malacate ha sido utilizado fundamentalmente en el Golfo de Meacutexico En el distrito de
Larose Luisiana EUA se utilizoacute el sistema WDDC para maacutes de 400 descensos de
cables 7-48Z XXS extra resistentes y cables 7-48Z US ultra resistentes entre mayo de
2002 y agosto de 2004
Figura 52
Deformacioacuten del cable Un cable tiacutepico de siete conductores (extremo superior) se contrae cuando es sometido a esfuerzo (centro) La capa externa de la armadura se afloja levemente y la capa in- terna se tensa Los conductores y el relleno se comprimen Si un cable se enrolla en un tambor en condiciones de gran tensioacuten tambieacuten se puede deformar quizaacutes lo suficiente para fallar con el tiempo (extremo inferior) La deformacioacuten se muestra ampliada en esta graacutefica
Utilizacioacuten del malacate en el Golfo de Meacutexico El malacate de doble tambor (WDDC) ha sido utilizado en maacutes de 500 descensos (rojo) en el Golfo de Meacutexico Maacutes de la mitad de los trabajos superaron la profundidad medida de 6220 m [20400 pies]
Figura 53
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Ademaacutes reducir la tensioacuten del cable antes de volver a enrollarlo prolonga la vida uacutetil
del mismo Si un cable se enrolla en un tambor bajo gran tensioacuten se deforma El exceso de
deformacioacuten puede producir roturas dentro del cable con la posibilidad de provocar
cortocircuitos o contactos entre los conductores o con la armadura del cable Por lo
tanto es importante aliviar el exceso de tensioacuten antes de enrollar un cable ultra resistente
en un tambor
Schlumberger examina regularmente todos los cables Los cables de alta resistencia se desenrollan se limpian y se reajustan en lo que respecta a esfuerzo de torsioacuten
transcurrida una semana o un mes de ejecutada una operacioacuten dependiendo del cable y
del lodo empleados Luego los cables son examinados para controlar el posible aflojamiento
de la armadura y verificar la ductilidad y el desgaste La aprobacioacuten de la utilizacioacuten del
cable en aplicaciones posteriores estaacute sujeta al cumplimiento de pautas estrictas
Los cables ultrarsistentes son sometidos a este procedimiento de calificacioacuten aun con
mayor frecuencia ndashdentro de la semana ultima semana de cada operacioacuten Es importante
observar qu una operacioacuten implica multiples viajes dentro del pozo En la medida que el
cable no haya excedido su capacidad nominal de 18000 lbf puede ser utilizado para
carreras repetidas dentro de la misma operacioacuten
Mantenimiento del cable Los cables ultra resistentes utilizan un malacate para aliviar la tensioacuten del cable antes de enrollarlo en un tambor Para garantizar el alivio del esfuerzo de torsioacuten del cable despueacutes de cada operacioacuten se restituye el esfuerzo de torsioacuten y se vuelven a enrollar los cables de Schlumberger El cable pasa por un torsor y una unidad de malacate Este torsor se hace girar constantemente para eliminar la torsioacuten propia del cable sometido a esfuerzo Este procedimiento de torsioacuten restituye el bobinado de la armadura El cable tambieacuten pasa por dos unidades de limpieza de cables para eliminar los materiales extrantildeos y si es necesario agregar aceite a la armadura del cable
Figura 54
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Ademas de la deformacion del cable cuando se vuelve a enrollar bajo gran tension el
estiramiento del cable tiende a tensar una de las capas de la armadura helicoidal y a
aflojar la otra El sistema de aseguramiento de la calidad de Schlumberger incluye la
torsioacuten del cable ultra resistente durante el procedimiento de desenrrollado para
reestablecer el embobinado de la armadura
Una segunda caracteriacutestica necesaria para trabajar con cables con grandes tensiones
consiste en disponer de un punto deacutebil especial Si una herramienta se atasca en el pozo
resulta sumamente conveniente poder separar el cable lo maacutes cerca posible de la
herramienta atascada La alternativa de tener un cable roto caoacuteticamente retorcido en el
pozo dificulta auacuten maacutes la ejecucioacuten de una operacioacuten de pesca destinada a recuperar la
herramienta atascada Para evitar esta situacioacuten se implementa un punto deacutebil como
parte del cabezal de la herramienta que se emplaza entre la sarta de herramientas y el
cable El punto deacutebil se rompe cuando es sometido a un esfuerzo de traccioacuten que supera
su capacidad nominal desprendiendo asiacute el cable de la herramienta y permitiendo la
extraccioacuten de todo el cable del pozo
El programa planificador de herramientas o planificador de la operacioacuten de herramientas predice las cargas a ser ejercidas sobre un cable de acero En un pozo profundo la tensioacuten
de fondo de pozo requerida para superar un punto deacutebil mecaacutenico puede exceder el
esfuerzo maacuteximo aplicado en la superficie Si esto sucediera el punto deacutebil no puede
Figura 55
Operacioacuten del punto deacutebil controlada eleacutectricamente Un dispositivo de liberacioacuten controlado eleacutectricamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) es activado por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Una vez armada una varilla de accionamiento sostiene un reteacuten en su lugar impidiendo que la unidad se desplace La varilla de accionamiento es mantenida contra un resorte por una bobina de cuatro piezas que a su vez son sostenidas por una placa de berilio-niacutequel (Be-Ni) La soldadura en la unioacuten externa de la placa delgada la sostiene en su lugar alrededor de la bobina Cuando una sentildeal de activacioacuten eleacutectrica es enviada al dispositivo ECRD el elemento calefactor derrite la soldadura liberando la placa de berilio-niacutequel y permitiendo que las cuatro piezas de la bobina se separen El accionador a resorte puede desplazarse en sentido descendente liberando el reteacuten Un leve impulso separa el reteacuten del alojamiento del dispositivo ECRD liberando el cable de la herramienta
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75
romperse al quedar atascada una herramienta y por el contrario la sobre traccioacuten causa la
ruptura del cable
Este problema condujo a Schlumberger a desarrollar un dispositivo de desconexioacuten
controlado electroacutenicamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) para reemplazar el punto
deacutebil mecaacutenico en el cabezal de la herramienta Con este dispositivo la tensioacuten en el
cabezal de la herramienta puede alcanzar 8000 lbf [356 KN] que es el limite de carga del
dispositivo ECRD Hasta su activacioacuten un punto deacutebil del dispositivo ECRD tolera grandes
esfuerzos de traccioacuten por la tensioacuten del cable y grandes impactos
Si un operador necesita liberar el cable de la sarta de herramientas dispositivo es activado
por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Luego el dispositivo ECRD se desconecta raacutepidamente
separando el cable del cabezal de la herramienta Los puntos deacutebiles del dispositivo ECRD
estaacuten regulados para operar a una temperatura de hasta 204deg C [400degF] y una presioacuten de
20000 lpc [138 MPa] Ademaacutes existe una versioacuten capaz de operar a 260degC [500degF] y
30000 lpc [207 MPa]
63 Desafiando las profundidades
Unocal decidioacute reingresar en un pozo de aguas profundas situado en el Golfo de Meacutexico
EUA para perforar hasta una mayor profundidad Los pozos vecinos habiacutean hallado
hidrocarburos en estratos maacutes profundos El pozo original no estaba disentildeado para
continuar con la perforacioacuten de manera que el diaacutemetro del agujero de la nueva seccioacuten se
limitoacute a 61frasl8 pulgadas La profundidad medida hasta la base de la seccioacuten planificada
era de aproximadamente 8870 m [29100 pies]
Unocal trabajoacute con Schlumberger para determinar la mejor manera de evaluar la nueva seccioacuten de agujero descubierto Para ello debieron afrontar diversos desafiacuteos
incluyendo la profundidad extrema del pozo y el diaacutemetro severamente restringido del
agujero ademaacutes de la adecuacioacuten al tamantildeo y el peso de las sartas de adquisicioacuten de
registros que la compantildeiacutea queriacutea correr Las tarifas diarias de la embarcacioacuten para
perforacioacuten eran muy elevadas de manera que la eficiencia resultaba un paraacutemetro
importante
El pozo era esencialmente vertical pero la nueva seccioacuten de agujero descubierto incluiacutea
unos 300 m [1000 pies] en los que la desviacioacuten aumentaba hasta aproximadamente 15deg
y la severidad de las patas de perro en ese tramo llegaba a 4deg30 m [4deg100 pies]
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
76
Para la planeacioacuten de este trabajo Schlumberger utilizoacute el programa planificador de herramientas que indicoacute que un sistema de cable ultra resistente permite bajar las
herramientas hasta la profundidad requerida en este agujero de pequentildeo diaacutemetro Los
datos provenientes de carreras de adquisicioacuten de registros previas ejecutadas en el
mismo pozo verificaron las predicciones del planificador de herramientas En cada una de
las tres carreras se modeloacute el cable y la sarta de herramientas efectivamente utilizados Los
datos correspondientes a la tensioacuten del cable provenientes de estas carreras de adquisicioacuten de
registros previas coincidiacutean con las predicciones del programa de computacioacuten Los
resultados obtenidos dieron confianza a Unocal en cuanto a la precisioacuten de la salida del
programa que cubriacutea la nueva seccioacuten en agujero descubierto
Unocal y Schlumberger trabajaron a fin de disentildear las carreras de adquisicioacuten de
registros para el nuevo tramo del pozo Se utilizoacute un dispositivo WDDC con poleas y
anclajes para servicio pesado en la superficie y la sarta incluyoacute un punto deacutebil ECRD
Ambos elementos permiten el aprovechamiento maacuteximo de las 18000 lbf de capacidad
nominal del cable
Figura 56
Pata de perro en un pozo de Unocal La maacutexima severidad de la pata de perro que se experimentariacutea en la extensioacuten del pozo de Unocal fue de 4deg30 m [4deg100 pies] Esta pata de perro se produce en una seccioacuten de agujero descubierto con una desviacioacuten que alcanza aproximadamente 15deg
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En once de los doce descensos con fines de adquisicioacuten de registros se utilizoacute el mismo
cable 7-48Z US No se requirioacute tiempo inactivo entre las carreras para intercambiar o
reacondicionar el cable La secuencia de adquisicioacuten de registros incluyoacute diversos
desafiacuteos La sarta de herramientas maacutes larga teniacutea una extensioacuten de 448 m [147 pies]
La sarta maacutes pesada teniacutea un peso de aproximadamente 1800 kg [4000 lbm] en el aire
En siete de estos descensos se utilizoacute el Probador Modular Dinaacutemico de Formacioacuten
MDT que es una sarta de herramientas pesada La herramienta de mayor diaacutemetro
utilizada en el agujero de 61frasl8 pulgadas teniacutea 51frasl2 pulgadas con lo que quedoacute una
Figura 57
Comparacioacuten de la tensioacuten real con la tensioacuten predicha Las mediciones de tensioacuten efectuadas durante tres carreras de adquisicioacuten de registros (puntos de medicioacuten) en el pozo original se correlacionan favorablemente con las predicciones del programa planificador de herramientas (liacuteneas) La primera carrera de adquisicioacuten de registros cubrioacute unos 4600 m [15000 pies] del pozo entubado (extremo superior) La segunda y tercera carreras se ejecutaron a lo largo de distancias maacutes cortas una dentro de la tuberiacutea de revestimiento (centro) y la otra debajo de la tuberiacutea de revestimiento (extremo inferior) El programa predice la tensioacuten tanto para el desplazamiento hacia el fondo del pozo (azul) como para la extraccioacuten fuera del pozo (rojo) El escaloacuten que se observa en la tensioacuten se debe a una velocidad de adquisicioacuten de registros maacutes lenta cuando la sarta de herramientas se encuentra fuera de la tuberiacutea de revestimiento Las tensiones difieren entre los tres casos debido a las diferentes sartas de herramientas utilizadas en las tres carreras de adquisicioacuten de registros
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separacioacuten alrededor de la herramienta de tan soacutelo 08 cm [03 pulgadas] La tensioacuten del
cable en la superficie alcanzoacute entre 17000 y 18000 lbf [76 y 80 kN] en maacutes de 20
oportunidades durante las 11 carreras de adquisicioacuten de registros Hubiera sido
imposible lograr tensiones por traccioacuten tan grandes sin el sistema de cable ultra
resistente completo incluyendo el WDDC y las poleas especiales emplazadas en la
superficie
La tercera carrera de adquisicioacuten de registros resultoacute problemaacutetica En su primera
carrera la herramienta MDT permanecioacute 75 horas en la estacioacuten para la ejecucioacuten de
una prueba de interferencia finalizada la cual la herramienta quedoacute atascada en el
agujero La brigada tensionoacute el cable hasta su maacuteximo nivel nominal de 18000 lbf pero
no logroacute recuperar la herramienta Pudieron ocurrir dos cosas el cable estaba atascado
en una hendidura (canaleta) o la presioacuten del pozo excediacutea la presioacuten de formacioacuten y se
habiacutea formado un revoque de filtracioacuten (enjarre) alrededor del cable al forzar el lodo de
perforacioacuten dentro de la formacioacuten situacioacuten que se conoce como atascamiento
diferencial
Unocal activoacute el punto deacutebil ECRD para soltar el cable de la herramienta Luego aplicoacute
una tensioacuten en superficie de 18500 lbf [823 kN] que logroacute liberar el cable Antes de
proceder a la pesca de la herramienta Unocal ejecutoacute una operacioacuten de adquisicioacuten de
registros siacutesmicos verticales (VSP por sus siglas en ingleacutes) utilizando el mismo cable
ultra resistente
Al cabo de unos diacuteas un viaje LWF permitioacute recuperar la herramienta MDT Cuando la
herramienta fue reconectada a una fuente de energiacutea emplazada en el fondo del pozo
luego de pasar maacutes de tres diacuteas en el pozo de alta presioacuten se activoacute y comenzoacute a enviar
sentildeales a superficie
Las herramientas de adquisicioacuten de registros operadas mediante la utilizacioacuten de un
cable ultra resistente con la unidad WDDC en superficie proporcionaron a Unocal
informacioacuten del yacimiento que de lo contrario hubiera sido difiacutecil sino imposible de
obtener Otros cables u otros sistemas de superficie menos robustos habriacutean requerido
sartas de herramientas maacutes cortas y maacutes livianas para mantenerse dentro de liacutemites
operativos seguros Esto llevoacute a Unocal a optar por un programa de evaluacioacuten de
formaciones abreviado o habriacutea prolongado la operacioacuten de adquisicioacuten de registros La
prolongacioacuten de la operacioacuten de adquisicioacuten de registros constituyoacute una propuesta
costosa cuya implementacioacuten implicoacute el empleo de una embarcacioacuten para perforacioacuten
de la clase del Discoverer
Desde el inicio de su programa de perforacioacuten en aguas profundas Unocal ha sido
usuario activo de los cables maacutes modernos La compantildeiacutea conserva permanentemente
dos de los cables maacutes resistentes junto con una unidad WDDC a bordo de su
embarcacioacuten para perforacioacuten
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores
Mientras el cable de acero constituye uno de los meacutetodos maacutes antiguos de operacioacuten de
herramientas los tractores de fondo de pozo representan uno de los maacutes modernos
Un tractor arrastra la sarta de operacioacuten hacia el fondo del pozo eacutesa es su diferencia
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
79
fundamental con respecto a otros medios de operacioacuten de herramientas Un tractor
puede ser emplazado de manera tal de empujar o arrastrar la sarta de herramientas pero
la sarta de herramientas es corta comparada con el cable que conecta el tractor y la sarta
con la superficie El hecho de colocar la fuerza motriz cerca del frente de la sarta de
operacioacuten le permite mover las herramientas y dispositivos a lo largo de secciones
horizontales de alcance extendido Incluso en aquellos puntos en los que la desviacioacuten
del pozo supera los 90deg el tractor mueve la sarta de herramientas en sentido ascendente
La friccioacuten es enemiga de la operacioacuten de herramientas ya que debe vencer una fuerza
adicional cuando los objetos operados rozan la pared del pozo No obstante un tractor
aprovecha la friccioacuten en su propio beneficio ejerciendo contra la pared del pozo una
fuerza suficiente como para que la friccioacuten impida que el mismo se deslice nuevamente
a lo largo de la pared a medida que desplaza la carga hacia adelante
El sistema de accionamiento tiene que proveer suficiente fuerza de traccioacuten como para
superar el arrastre de la carga incluyendo la sarta de herramientas operada y el cable de
adquisicioacuten de registros u otros dispositivos necesarios para la operacioacuten de las
herramientas Ademaacutes la fuerza de friccioacuten generada por la presioacuten contra la pared del
pozo debe superar a esta fuerza de traccioacuten En consecuencia la resistencia a la friccioacuten
que puede lograrse es un liacutemite que se impone sobre la fuerza que puede aplicar
efectivamente un tractor
Actualmente se dispone de dos mecanismos de accionamiento de tractores baacutesicos para
obtener esta resistencia accionamiento continuo o sujecioacuten alternativa Los disentildeos de
accionamiento continuo constan de ruedas comunes ruedas helicoidales cadenas o
bandas de rodamiento que hacen contacto con la pared del pozo Es necesario un
sistema de suspensioacuten para mantener el mecanismo de accionamiento en contacto con el
pozo cuando el tractor encuentra cambios de diaacutemetro pequentildeos Los cambios de
diaacutemetro grandes resultan difiacuteciles de sortear para los tractores de accionamiento
continuo particularmente cuando el diaacutemetro se reduce el mecanismo de
accionamiento debe ejecutar dos acciones un impulso hacia afuera para lograr la
sujecioacuten contra la pared del pozo y un esfuerzo de traccioacuten hacia adentro para dar
cabida al diaacutemetro que se ha reducido
Un tractor con sujecioacuten alternativa requiere como miacutenimo dos unidades de
accionamiento que alternen entre el accionamiento y la restauracioacuten del mecanismo La
unidad de accionamiento presiona su mordaza de sujecioacuten contra la pared fijaacutendose en
su lugar Luego desplaza la sarta de herramientas hacia adelante con respecto a la
mordaza de sujecioacuten fijada Mientras tanto la unidad de restauracioacuten se suelta de la
pared y se auto-desplaza hacia adelante con respecto a la sarta de herramientas Al final
de la carrera estas dos unidades intercambian sus funciones
Si bien pueden desarrollarse tractores con sujecioacuten alternativa que utilicen soacutelo un
motor el movimiento de la sarta de herramientas es discontinuo lo que crea una gran
carga inercial cuando la sarta se pone en movimiento y se detiene La utilizacioacuten de
motores independientes provee un movimiento traslapado al final de cada carrera de
modo que la sarta de herramientas se sigue moviendo a una velocidad constante
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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A diferencia de los modelos de accionamiento continuo el disentildeo con sujecioacuten
alternativa no requiere de un sistema de suspensioacuten para moverse a traveacutes de los
pequentildeos cambios de diaacutemetro del pozo porque la mordaza de sujecioacuten fijada estaacute
estaacutetica Tanto en el disentildeo continuo como en el alternativo el mecanismo se repliega
dentro del cuerpo del tractor para su transporte antes y despueacutes de usarse Ambos
disentildeos deben retraerse los brazos en caso de interrupcioacuten del suministro de energiacutea
para evitar atascamiento en el pozo
El desplazamiento del tractor y su carga requiere energiacutea la cual se suministra por cable
desde superficie Dado que los cables conductores transmiten una cantidad limitada de
energiacutea el consumo de energiacutea del tractor de fondo tambieacuten es limitado La energiacutea es
el producto de la velocidad de movimiento por la carga que desplaza el tractor Esto
significa que un tractor puede tirar de una carga pesada o moverse raacutepidamente pero no
ejecuta ambas acciones en forma simultaacutenea Lamentablemente no toda la energiacutea que
se suministra en la superficie se usa para mover el tractor y tirar de la carga En el cable
de acero se producen peacuterdidas resistivas Ademaacutes el sistema de accionamiento del
tractor no es 100 eficaces en lo que respecta a conversioacuten de la energiacutea eleacutectrica en
movimiento Muchos tractores exhiben entre un 10 y un 20 de eficiencia solamente
convirtieacutendose la energiacutea remanente en calor de desecho
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten
El sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC corresponde a un tractor de fondo de
pozo de sujecioacuten alternativa cuya eficiencia es superior al 40 Este tractor de alta
eficiencia tiene energiacutea disponible para mayores velocidades o cargas maacutes grandes que
otros tractores de acuerdo a su energiacutea
Figura 58
Velocidad del tractor y fuerza de empuje disponible Existe una compensacioacuten entre la velocidad y carga para los tractores Para una cantidad de energiacutea suministrada al tractor en el fondo del pozo eacuteste se puede mover raacutepidamente u operar una carga pesada El tractor MaxTRAC (azul) es mucho maacutes eficaz que un tractor convencional (rojo) lo que le permite moverse raacutepidamente u operar cargas maacutes grandes
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Una caracteriacutestica esencial de este tractor es el disentildeo del tipo leva-mordaza de sujecioacuten
Tres conjuntos de brazos centralizan cada unidad de tractor Cada brazo del tractor
presiona una leva y dos ruedas contra la pared del pozo La leva es un dispositivo en
forma de corazoacuten que gira alrededor de su propio eje Al girar la leva la distancia D que
media entre el eje y el borde exterior que estaacute en contacto con la pared cambia
permanentemente
Cuando los brazos se encuentran desplegados pero la unidad no desplaza la sarta de
herramientas una pequentildea fuerza hidraacuteulica radial los mantiene contra la pared del
pozo pero no los fija en su lugar Los brazos se montan sobre ruedas a lo largo de la
pared De este modo se desplazan hacia adentro y afuera para adaptarse a los cambios
de diaacutemetro de pozo
El borde de la leva va en contacto con la pared con dientes de sujecioacuten Se mantienen contra la pared mediante resorte de poca tensioacuten pero el movimiento de la herramienta
Figura 59
Principio de una mordaza con sujecioacuten de levas La parte giratoria de la mordaza de sujecioacuten de levas tiene forma de corazoacuten (insertos) La distancia vertical D entre el eje y la pared puede cambiar continuamente al rotar la leva Cuando la unidad inicia su carrera de propulsioacuten el empuje de la sarta de herramientas hacia la derecha produce un movimiento reactivo hacia la izquierda contra la tuberiacutea de revestimiento Esto hace rodar la leva hacia una distancia D maacutes grande sujetando sus dientes en la pared (extremo superior) Los brazos del tractor se cierran de manera que este aumento de diaacutemetro de la leva tiene el efecto de mantener los brazos en su lugar contra la fuerza de traccioacuten FP resistiendo el deslizamiento inverso a medida que la unidad desplaza la sarta de herramientas (no mostrada aquiacute) hacia la derecha (centro) En una carrera de retorno de una unidad una fuerza FR tiende a hacer rodar la leva de modo que adquiere un diaacutemetro maacutes pequentildeo y se deslice por la pared (extremo inferior) Una pequentildea fuerza de resorte FS mantiene la leva contra la tuberiacutea de revestimiento pero sus dientes no se sujetan
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hacia adelante tiende a hacer rodar la leva hacia un extremo a una distancia D maacutes corta
La leva se desliza a lo largo de la pared del pozo sin sujetarse
Justo antes de que el tractor inicie su carrera de impulsioacuten el sistema hidraacuteulico cambia para mantener los brazos en tensioacuten constante presionados contra la pared
Cuando el sistema de accionamiento del tractor empieza a empujar la sarta de
herramientas una fuerza reactiva intenta deslizar los brazos hacia atraacutes con respecto a la
pared del pozo Esto hace rodar la leva dentada a una distancia D adicional Como hay
tres brazos que mantienen centralizada la herramienta esta distancia D empuja la leva
con mayor firmeza contra la pared los dientes proveen un aseguramiento seguro que
impide que la unidad se deslice hacia atraacutes Esto convierte a este disentildeo en un
amplificador mecaacutenico natural que rota automaacuteticamente como para proporcionar la
fuerza radial necesaria para evitar el deslizamiento del tractor
Figura 60 Visualizacioacuten del MaxTRAC en pozo
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83
Con la unidad de accionamiento sostenida un motor impulsa el tractor y su carga hacia
adelante Esto continuacutea hasta el final de la carrera de desplazamiento en la que otro tractor
asume las funciones de accionamiento El motor de impulsioacuten invierte su marcha a fin de
retomar su posicioacuten para la siguiente carrera Este proceso hace rodar la leva en una
direccioacuten para reducir la distancia D soltando la mordaza de sujecioacuten y permitiendo el
deslizamiento de la unidad
El sistema de leva proporciona una presioacuten de contacto constante de acuerdo a las limitaciones del diaacutemetro interno (DI) del pozo el disentildeo del mismo La unidad MaxTRAC
aplica la fuerza de impulsioacuten en cualquier diaacutemetro del pozo dentro de un rango DI que
oscila de 61 a 244 cm [24 y 9625 pulgadas] La herramienta pasa a traveacutes de una
restriccioacuten de 56 cm [221 pulgadas] sin cambiar sus piezas El tractor se sujeta en tres
puntos discretos a lo largo del pozo cada 06 m [2 pies] lo que reduce la posibilidad de dantildeo
en la tuberiacutea de revestimiento Si bien el sistema MaxTRAC impulsa la sarta de
herramientas hacia atraacutes esto se hace a lo largo de una distancia corta para sortear una
restriccioacuten a fin de evitar el dantildeo al cable de acero se utiliza para extraer la sarta de
herramientas del pozo
Este tipo de tractor se adecua en formaciones consolidadas en agujero descubierto
Mediante el uso de maacutes de dos unidades de tractores tambieacuten puede accionarse a traveacutes
Figura 61
Tractor con accioacuten de leva alterna Dos secciones del tractor se sincronizan para desplazar la sarta hacia adelante (extremo inferior) Con el tractor posterior en una carrera de propulsioacuten (negro) las levas de sus brazos (rojo) se sujetan a la pared Mientras los brazos permanecen fijos el mecanismo de accionamiento impulsa la sarta de herramientas hacia adelante (1 a 3) Mientras tanto el tractor frontal se restablece con los brazos destrabados y las levas rotadas para evitar la sujecioacuten y el motor de impulsioacuten del tractor mueve sus brazos hacia el frente de la seccioacuten Cuando la unidad posterior llega al final de su movimiento la unidad delantera toma el mando proporcionando un movimiento continuo (4) Ahora la unidad delantera sujeta e impulsa la sarta mientras que la unidad posterior se restablece (5 a 6) Luego se repite el ciclo (7) La imagen 60 una seccioacuten del tractor MaxTRAC con brazos extendidos y otra con brazos plegados
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de cavernas formadas en el pozo con diaacutemetros que sobrepasan el alcance de los brazos de
la herramienta siempre que la seccioacuten del tractor sea desplazada con una separacioacuten tal
como miacutenimo que dos unidades puedan sujetarse a la pared en cualquier momento
En un arreglo de tractor se incluyen hasta cuatro unidades de accionamiento
El sistema MaxTRAC es compatible con la plataforma de servicios de produccioacuten de nueva
generacioacuten PS Platform Tiene el mismo sistema de telemetriacutea de manera que la sarta de
herramientas puede adquirir registros durante la operacioacuten con tractores Esta capacidad
constituye una ventaja importante del sistema MaxTRAC En condiciones pobres de
adquisicioacuten de registros la adquisicioacuten de datos en sentido descendente ndashhasta en final del
pozomdashconstituye la uacutenica oportunidad para adquirir datos cruciales El tractor MaxTRAC
es compatible con la herramienta de registros de produccioacuten en direccioacuten descendente y
ademaacutes es compatible con varias herramientas cuando se registra en direccioacuten ascendente
El sistema MaxTRAC provee una importante retroalimentacioacuten en tiempo real sobre las condiciones operativas El sistema transmite la corriente del motor esfuerzo de
torsioacuten del motor velocidad computada en cada seccioacuten del tractor la tensioacuten del cabezal
del cable localizacioacuten de los coples de la tuberiacutea de revestimiento desviacioacuten y orientacioacuten
relativa
Varios operadores en Mar del Norte usan el sistema de operacioacuten de herramientas MaxTRAC Despueacutes de ejecutar diversas operaciones con la herramienta de
Adquisicioacuten de Registros de Produccioacuten PLT para Statoil en el Campo Heidrun el
operador prescindioacute correr el diaacutemetro del calibre antes de obtener los datos en la
corrida correspondiente de registros Con el sistema MaxTRAC la serie de adquisicioacuten de
registros puede ser un calibre que identifique un aacuterea problemaacutetica antes de que la
sarta de herramientas se introduzca en la misma ahorrando el costo de la carrera de
calibracioacuten
La adquisicioacuten de registros de produccioacuten es maacutes efectiva cuando se registra en sentido
descendente ya que las sondas de las herramientas que miden la fraccioacuten volumeacutetrica de
las distintas fases necesitan un diferencial positivo entre la velocidad del fluido y la
velocidad de las sondas Esto es relevante en pozos o secciones de pozos con bajas
velocidades de flujo La combinacioacuten tractor MaxTRAC con una sonda de generacioacuten de
Imaacutegenes de Flujo FloScan constituye una excelente alternativa para determinar la
velocidad de flujo y fraccioacuten volumeacutetrica de los fluidos presentes en pozos horizontales o
desviados (Veacutease la seccioacuten de FloScan)
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y
La compantildeiacutea Hydro requeriacutea correr la herramienta de produccioacuten en un pozo del Campo
Brage para determinar el volumen de produccioacuten del aceite y agua proveniente del pozo
principal y de uno lateral Este campo se encuentra ubicado a 125 km [78 millas] al oeste de
Bergen Noruega en el Mar del Norte es un campo maduro que ha producido
aproximadamente el 85 de su recuperacioacuten calculada
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85
El pozo fue terminado con una unioacuten Y El operador reconocioacute un problema potencial
que impediacutea pasar la unioacuten entre el pozo principal y el lateral Situada en una seccioacuten
horizontal del pozo la Y de unioacuten se orientoacute en sentido vertical estando situada la
continuacioacuten de pequentildeo diaacutemetro del pozo principal debajo del tramo lateral
Los ingenieros de Hydro queriacutean estar seguros de que la sonda de adquisicioacuten de
registros podiacutea bajar maacutes allaacute de la unioacuten Y e introducirse en el pozo principal antes de
comprometerse a iniciar un trabajo Una replica de la conexioacuten Y que se proporcionoacute
por Halliburton se instaloacute en el campamento base de la compantildeiacutea de servicios
Stavanger Noruega En este sitio se probaron el tractor MaxTRAC de Schlumberger asiacute
como un tractor perteneciente a un tercero Solo la unidad MaxTRAC logroacute atravesar la
unioacuten y lo hizo sin dificultad
La sarta de herramientas incluye tres unidades de sujecioacuten MaxTRAC para operar la sarta
de adquisicioacuten de registros con la sonda FloScan Los ingenieros se prepararon para el
trabajo con el programa planificador de herramientas basado en la trayectoria conocida
del pozo y en la configuracioacuten de las herramientas El programa indicoacute que el sistema
ejecutariacutea el trabajo en forma segura Se determinoacute que la fuerza del tractor requerida se
ajustaba a la capacidad de la herramienta
Unioacuten Y en el Campo Brage El pozo se divide en dos partes en un conector Y (abajo) En la seccioacuten transversal la apertura inferior es la continuacioacuten del pozo principal y la superior conduce a un lateral (arriba a la derecha) Foto tomada para la prueba del sistema en superficie (arriba a la izquierda)
Figura 62
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La sarta de herramientas se bajoacute en el pozo hasta que el aacutengulo de inclinacioacuten se tornoacute demasiado grande como para que la fuerza de gravedad venciera la resistencia a la friccioacuten
En ese punto las herramientas se bajaron con los tractores MaxTRAC Las secciones
correspondientes al segundo y el tercer tractor bajaron la sarta de herramientas el
primer tractor permanecioacute cerrado o plegado hasta que la sarta alcanzoacute la unioacuten Y
Entre la herramienta FloScan y el primer tractor se colocoacute una articulacioacuten o unioacuten
flexible A medida que la sarta se aproximaba al conector Y la sonda de produccioacuten se
bajaba hacia el fondo del pozo horizontal El resalto del conector Y guiaba la sonda hacia
el interior lateral inferior seguida por el primer tractor que permaneciacutea plegado
Una vez que el primer tractor estuvo dentro del lateral inferior se colocaron sus brazos de
sujecioacuten contra la pared del mismo y se plegaron los brazos de sujecioacuten del segundo tractor
El primer y el tercer tractor se alternaron como unidades de accionamiento para desplazar
la sarta de herramientas hacia adelante hasta que el segundo tractor estuvo dentro del
lateral El proceso continuoacute con el tercer tractor plegado y los primeros dos desplazando la
sarta hacia adelante Luego se plegoacute el primer tractor y la operacioacuten continuoacute con el
segundo y el tercer tractor suministrando la fuerza motriz
Figura 63
Fuerza de tractor en un pozo del Campo Brage La desviacioacuten del pozo (azul)excede los 80deg cerca de la base del mismo donde el tractor MaxTRAC comenzoacute a operar la sarta de herramientas La fuerza de tractor requerida (verde) fue escasa a lo largo de toda la operacioacuten
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Unos 40 m [130 pies] maacutes allaacute de la unioacuten el ingeniero colocoacute las mordazas de sujecioacuten del tractor para obtener un registro de la herramienta FloScan mientras se encontraba en
estado estacionario El primer registro de produccioacuten en esta estacioacuten fue corrido con
el pozo cerrado en superficie Si bien no hubo flujo neto a superficie este registro obtenido
con pozo cerrado indicoacute la presencia de flujo cruzado desde el lateral principal hacia el otro
lateral
El pozo fue abierto al flujo El programa planificador de herramientas indicoacute que el flujo no generaba suficiente empuje hacia arriba o fuerza ascendente para mover la
herramienta pero esto se aseguroacute a traveacutes de la sujecioacuten de las levas del tractor contra la
pared del pozo En esta misma estacioacuten se llevoacute a cabo otro levantamiento Los
resultados de la herramienta FloScan indicaron que todo el fluido que circulaba en la
estacioacuten era agua
Con las presiones y gastos de estas dos carrerasmdashcierre y flujomdashmediante un anaacutelisis
Figura 64
Operacioacuten de tractores en la unioacuten Y Una sarta de herramientas de 111frasl16 pulgadas incluyendo una sonda de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan (verde) y tres unidades MaxTRAC (rojo) pudo ser bajada con eacutexito en una dificultosa unioacuten Y Aquiacute se muestra la tuberiacutea de revestimiento movieacutendose hacia la izquierda pero la herramienta en realidad se mueve hacia la derecha Los dos tractores posteriores operaron la sarta de herramientas a traveacutes del agujero de 774 pulgadas hasta la unioacuten (1) y empujaron la herramienta FloScan y el tractor delantero dentro del agujero inferior de 3437 pulgadas en la unioacuten (2 a 3) El tractor del medio fue replegado y el frontal habilitado (4) El primer tractor y el uacuteltimo bajaron el tractor del medio en el agujero maacutes pequentildeo (5) Ahora se replegoacute el uacuteltimo tractor y el primero y el segundo tiraron de la sarta de herramientas introducieacutendola en el agujero pequentildeo (6) Una vez que las secciones de tractor estaacuten dentro del agujero pequentildeo el primero se replegoacute el segundo y el tercero proporcionaron la fuerza motriz (7) Por razones de simplificacioacuten no se muestran otras partes de la sarta de herramientas de adquisicioacuten de registros Se requirieron espaciadores entre los tractores para montar la sarta En esta graacutefica la escala vertical estaacute amplificada
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selectivo de rendimiento del pozo se determinoacute que existe una diferencia de presioacuten de 16
bares [232 lpc] entre los dos laterales que produce el flujo cruzado durante el cierre
Se plegaron los brazos del tractor y se sacoacute la sarta de herramientas a traveacutes del cable
hasta que el arreglo quedoacute ubicado por encima de la conexioacuten Y En ese momento
se desplegaron las mordazas de sujecioacuten del tractor hacia la pared del pozo para
estabilizar la sarta de herramientas Otra herramienta FloScan midioacute los regiacutemenes de
flujo y la fraccioacuten de fluidos en esta estacioacuten Aproximadamente un 6 de la produccioacuten
del pozo por encima de la unioacuten era aceite Dado que toda la produccioacuten del lateral
principal por debajo de la unioacuten Y era agua Hydro determinoacute que se cerrara el pozo
principal en la unioacuten para mejorar la productividad del pozo
Incluyendo la conexioacuten Y el tractor arrastroacute la sarta de herramientas a traveacutes de 18 cambios de DI en una distancia de 325 m [1066 pies] sorteando estos cambios sin
dificultad
Sin el sistema MaxTRAC Hydro no hubiera logrado determinar que el pozo principal no produciacutea aceite debajo de la conexioacuten Y Este ejemplo de Mar del Norte indica las
ventajas aportadas por la nueva tecnologiacutea en la operacioacuten de estas herramientas
Figura 65
Resultados de fraccioacuten de fluidos y velocidad en tiempo real por encima de la unioacuten Y La salida de la herramienta de generacioacuten de perfiles InFlow de la herramienta FloScan indica un perfil de velocidad bastante plano y un perfil de fraccioacuten de fluidos constante (arriba)
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Aproximadamente un 6 del flujo corresponde a aceite y el resto es agua Las sondas eleacutectricas de la herramienta de medicioacuten de la fraccioacuten de fluidos FloView midieron pequentildeas gotitas de aceite en agua como se indica en el Cuadro del Monitor de la herramienta FloScan
Figura 66
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7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico
La tecnologiacutea de medicioacuten de flujos trifaacutesicos en la superficie ha experimentado una revolucioacuten silenciosa Los medidores multifaacutesicos de
avanzada proveen a los ingenieros de produccioacuten y yacimientos los datos
necesarios para comprender y optimizar el desempentildeo de los pozos sin
separar una corriente de flujo en sus tres fases individuales gas aceite y
agua
Figura 67
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91
Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta transformacioacuten es
impulsada por la nueva tecnologiacutea que permite medir con exactitud las variaciones
raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten
espuma y emulsiones estables que previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar La
capacidad de medir el fluido multifaacutesico en tiempo real aumenta la eficiencia
operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Ahora es posible asignar la produccioacuten sin la separacioacuten convencional de fases y
superar las restricciones de procesamiento o cuellos de botella que tienen lugar en las
instalaciones de superficie La cuantificacioacuten exacta del flujo en cada una de las fases de
fluidos de una produccioacuten permite a los operadores tomar mejores decisiones acerca del
desempentildeo de los pozos Ahora los ingenieros pueden identificar comprender y
remediar mejor los problemas asociados con el flujo de pozos muacuteltiples optimizar la
operacioacuten de levantamiento artificial y construir mejores modelos dinaacutemicos de
yacimientos
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos
Los separadores de prueba convencionales son versiones reducidas de los separadores
de produccioacuten grandes que segregan y miden el gas aceite y agua en las instalaciones
superficiales de procesamiento Las operaciones de campo establecidas separadores de
prueba son instalaciones permanentes Para pozos exploratorios y en declinacioacuten las
compantildeiacuteas deben desplegar separadores de prueba modulares A veces es necesario
tener varios separadores de prueba en serie o en paralelo para manipular pozos con alto
reacutegimen de produccioacuten aceites pesados o gas rico en condensado es decir gas huacutemedo
Habitualmente los separadores de prueba son recipientes ciliacutendricos que se despliegan
en forma horizontal Estos recipientes poseen una longitud que oscila entre 46 y 91 m
[15 y 30 pies] y una altura que fluctuacutea entre 24 y 4 m [8 y 13 pies] y pesan hasta 9072
kg [10 toneladas] Los separadores reciben los fluidos producidos de los pozos
individuales y segregan las diferentes fases de fluidos a traveacutes de un proceso basado en
la fuerza de gravedad Los recipientes bifaacutesicos separan el gas de los liacutequidos y los
recipientes trifaacutesicos separan posteriormente los liacutequidos en aceite y agua Estos
sistemas miden las fases de fluidos independientes en forma individual cuando salen del
recipiente antes de mezclar y hacer retornar los fluidos a una liacutenea de flujo Las
condiciones operacionales normales para un separador de prueba se limitan a presiones
que oscilan entre 200 y 1000 lpc [14 y 69 MPa] con presiones de trabajo maacuteximas de
hasta 1440 lpc [99 MPa]
Los separadores de prueba no se disentildean para pozos especiacuteficos sino que por el
contrario deben manejar una amplia variedad de tasas de flujo o gasto En el momento
de la instalacioacuten los separadores de prueba a menudo se sobredimensionan en forma
intencional para que sirvan como separadores de produccioacuten auxiliar o complementaria
y procesen cualquier incremento de produccioacuten en el futuro
La obtencioacuten de mediciones confiables mediante un separador de prueba requiere que
existan condiciones relativamente estables dentro del recipiente lo que demanda varias
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
92
horas El protocolo de prueba de pozo asociado con unidades que generalmente
enfatizan la eficiencia operacionalmdashun enfoque de tipo ―uacutenicomdashen lugar de configurar
sistemas de medicioacuten y regular las tasas de flujo en base a las condiciones de pozos
individuales Las restricciones de tiempo y limitaciones del personal a menudo impiden
la optimizacioacuten del proceso de separacioacuten
Ademaacutes condiciones operacionales impiden una separacioacuten total las fases de fluidos
Siempre queda aceite en el agua o agua en aceite algo de gas en liacutequidos y liacutequido en el
gas Estas condiciones producen errores en los sistemas de medicioacuten del separador
disentildeados para medir corrientes de gas aceite o agua en estado monofaacutesico Los
separadores de prueba tienen problemas para medir ciertos regiacutemenes de flujo anoacutemalos
debido a la necesidad de contar con condicioacuten estable de procesamiento y al hecho de
que la respuesta en condiciones de flujo dinaacutemico siempre se demora
Los regiacutemenes de flujo problemaacuteticos incluyen fluidos tipo tapoacuten en los que una fase es
interrumpida por otra fase espumas que no pueden ser tratadas por los separadores
convencionales y emulsiones estables que requieren calor adicional o tratamiento
quiacutemico para separar la fase suspendida y dispersa en otra Ademaacutes los fluidos viscosos
tales como aceite pesado dificultan la separacioacuten y obtencioacuten de mediciones maacutes
precisas
Figura 68
Separadores convencionales y medicioacuten de fluidos La separacioacuten de la produccioacuten se inicia cuando los fluidos de los pozos ingresan en un recipiente horizontal y chocan con una serie de placas perpendiculares Esto hace que los liacutequidos caigan al fondo del recipiente mientras que el gas (rojo) sube a la parte superior La fuerza de gravedad separa los liacutequidos en petroacuteleo (marroacuten) y agua (azul) Las fases de gas petroacuteleo y agua son medidas por separado a medida que salen de la unidad a traveacutes de liacuteneas de salida independientes Los fluidos son medidos por medidores mecaacutenicos mientras que el gas se detecta por una placa-orificio Ambos dispositivos requieren calibracioacuten perioacutedica
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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72 Mediciones multifaacutesicas
A diferencia de los separadores convencionales los medidores de flujo multifaacutesico
miden continuamente el flujo de gas aceite y agua sin separar fiacutesicamente la corriente
de flujo en fases individuales de fluidos Los medidores de flujo multifaacutesico reciben los
fluidos trifaacutesicos directamente desde una liacutenea de flujo realizan las mediciones e
inmediatamente devuelven los fluidos a la liacutenea de flujo Estos medidores muestran los
resultados de las mediciones a los pocos minutos de ser puestos en operacioacuten
Figura
69
Medicioacuten de flujo multifaacutesico La medicioacuten del flujo trifaacutesico en los tubulares de los pozos o en tuberiacuteas de las instalaciones de superficie (izquierda) requiere de una deteccioacuten continua de los cambios en la posicioacuten y velocidades del gas (g) el petroacuteleo (o) y el agua (w) (Ag Ao Aw y Vg Vo Vw respectivamente) Las unidades de monitoreo de produccioacuten multifaacutesica de avanzada pueden ser integradas con las tuberiacuteas de la instalacioacuten (extremo superior derecho) o montarse sobre patines (extremo inferior derecho)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
94
La caiacuteda de presioacuten producida en los medidores de flujo multifaacutesico es
significativamente menor que la que se genera en los separadores convencionales lo
cual permite que las pruebas de pozos se realicen en condiciones de produccioacuten
similares a las reales En mediciones permanentes los dispositivos ocupan un espacio
miacutenimo en la localizacioacuten de superficie o en la plataforma marina En este momento
existen maacutes de 1300 instalaciones de medidores multifaacutesicos en todo el mundo lo que
refleja la importante expansioacuten acaecida en los uacuteltimos seis antildeos
Las pruebas a cargo de terceros y proyectos industriales ayudan a comprobar la
tecnologiacutea de medicioacuten de flujos multifaacutesicos Los responsables del desarrollo de
Figura 70
Figura 71
Expansioacuten de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico Si la instalacioacuten de medidores de flujo multifaacutesico aparecioacute en 1994 el nuacutemero estimado de instalaciones crecioacute en forma asombrosa aproximadamente a partir de 1999 (extremo superior) En la aplicacioacuten de mediciones permanentes estos dispositivos ocupan menos espacio que los separadores de prueba convencionales (extremo inferior)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
95
medidores de flujo trifaacutesico tambieacuten han demostrado la eficacia de estos sistemas a
traveacutes de extensas pruebas de laboratorio efectuadas en circuitos cerrados de flujo Una
prueba en circuito cerrado de flujo consiste en medir con precisioacuten los fluidos
monofaacutesicos (gas aceite y agua) en forma controlada mezclaacutendolos para generar una
corriente multifaacutesica y circulando a traveacutes de un medidor de flujo multifaacutesico
Los resultados de estas mediciones en los circuitos cerrados de pruebas de flujo se
comparan con los voluacutemenes individuales de fluidos constituyentes que conforman el
flujo de prueba Estas pruebas evaluacutean el desempentildeo del medidor frente a una amplia
gama de mezclas de fluidos El desempentildeo del medidor en condiciones de campo
previstas se extrapola a partir de datos de circuitos cerrados de pruebas
Los usuarios realizan pruebas extensivas de los medidores de flujo multifaacutesico a fin de
habilitar los sistemas para aplicaciones de campo especiacuteficas A menudo es necesaria
dicha habilitacioacuten porque los distintos sistemas de medicioacuten reaccionan en forma
diferente a los cambios producidos en condiciones de proceso como tasas de flujo
propiedades de fluidos presencia de depoacutesitos de incrustaciones o parafina y
voluacutemenes de arena o gas presentes en una corriente de flujo
Hasta la fecha no existe ninguacuten procedimiento de prueba aceptado Los socios de
proyectos organismos gubernamentales y otros titulares de participacioacuten de riesgo
compartido deben acordar los procedimientos de habilitacioacuten apropiados cada vez que
se usa un sistema de medicioacuten para asignar o distribuir la produccioacuten mezclada de
acuerdo donde provenga la produccioacuten Sin embargo diversos organismos industriales
y reguladores como el Instituto Americano del Petroacuteleo (API) Sociedad Americana de
Ingenieros Mecaacutenicos (ASME) Comisioacuten de Conservacioacuten de Aceite y Gas (OGCC)
Organizacioacuten Internacional de Normalizacioacuten (ISO) Departamento de Comercio e
Industria del Reino Unido (DTI) y Sociedad Noruega de Medicioacuten desarrollan
directrices para la aplicacioacuten y habilitacioacuten de mediciones de flujo multifaacutesico
Ademaacutes de los circuitos cerrados de pruebas de flujo la ejecucioacuten de pruebas en
condiciones de campo es otra alternativa a los fines de la habilitacioacuten de sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico para aplicaciones especiacuteficas El desempentildeo del medidor
de flujo se compara con las mediciones de los separadores de prueba en un campo en el
que la composicioacuten del fluido presioacuten de liacutenea tasas de flujo se aproximan a los de una
presunta aplicacioacuten La realizacioacuten de pruebas a condicioacuten de campo a menudo
establece un mayor nivel de aceptacioacuten respecto al desempentildeo de los medidores
multifaacutesicos Sin embargo las pruebas de campo consumen maacutes tiempo que los
circuitos cerrados de pruebas de flujo tiacutepicas y tienden a ser maacutes costosas Por otra
parte es esencial que los operadores presten especial atencioacuten a la calibracioacuten y
operacioacuten de los separadores de prueba para garantizar la obtencioacuten de datos de
referencia de alta calidad
En lo que respecta a desarrollos submarinos con cabezales o aacuterboles de produccioacuten de
pozo y equipo de control de produccioacuten emplazado en el fondo del mar las pruebas de
campo a menudo son impracticables Ademaacutes los procedimientos en circuitos cerrados
de pruebas de flujo quizaacutes no logren reproducir las condiciones de presioacuten-temperatura
extremas prevalecientes en ciertos proyectos tales como desarrollos en aguas profundas
y ultraprofundas A menudo la mejor opcioacuten en estos casos es comparar los datos de un
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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programa acelerado de vigilancia rutinaria (monitoreo) posterior a la instalacioacuten con los
datos en un proceso monofaacutesico convencional en puntos de exportacioacuten durante la
ejecucioacuten de pruebas de produccioacuten mensual
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo
Debido a las limitaciones propias de los separadores de prueba convencionales
Schlumberger y Framo Engineering AS desarrollaron la tecnologiacutea de pruebas de pozos
multifaacutesicos Vx a traveacutes de la empresa conjunta 3-Phase Measurements AS Este
sistema de medidores de flujo multifaacutesico se aplica a instalaciones permanentes pruebas
moacuteviles y optimizacioacuten de operaciones de levantamiento artificial La tecnologiacutea Vx ha
sido habilitada en maacutes de 1500 circuitos cerrados de pruebas de flujo llevadas a cabo
por terceros en cinco instalaciones independientes que generaron 5000 puntos de
prueba de regiacutemenes de flujo
Los componentes principales del medidor de flujo multifaacutesico Vx son un medidor
venturi provisto de sensores de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial ademaacutes de un
detector de rayos gama espectral de energiacutea dual acoplado a una fuente quiacutemica
radioactiva unitaria de baja intensidad para medir el flujo total y las fracciones de gas
aceite y agua
La tecnologiacutea Vx funciona sin necesidad de contar con un dispositivo de mezcla de
fluidos de agua Lo que minimiza el tamantildeo y peso de la unidad Estos sistemas no
poseen partes moacuteviles y baacutesicamente no necesitan mantenimiento El flujo en liacutenea pasa
a traveacutes de un orificio de admisioacuten a una seccioacuten recta y corta de tuberiacutea horizontal que
conduce a una ―T invertida con un extremo horizontal cerrado Esta ―T ciega
preacondiciona y dirige el flujo hacia arriba a traveacutes de una seccioacuten de tipo Venturi del
medidor Vx La presioacuten se mide justo antes de que los fluidos ingresen en el medidor
Venturi y a medida que la corriente de flujo pasa por la garganta estrecha de dicho
medidor
El detector de rayos gama espectral de energiacutea dual se encuentra instalado en uno de los
lados de la seccioacuten de tipo venturi opuesto a una fuente de bario que emite rayos gama
con distintos niveles de energiacutea aproximadamente 32 81 y 356 keV El detector mide
las tasas de conteo radioactivas asociadas con la atenuacioacuten de rayos gama a traveacutes de la
mezcla de fluidos en los niveles de energiacutea correspondientes a 32 y 81 keV El nivel de
energiacutea maacutes alto mide principalmente la densidad de la mezcla que es afectada por la
relacioacuten gasliacutequido el nivel de energiacutea maacutes bajo corresponde a la composicioacuten del
fluido en la que incide la mezcla de agualiacutequido
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97
Dado que el flujo total y las fracciones individuales se miden simultaacuteneamente en el
mismo lugarmdashen la garganta tipo venturimdash los sistemas de medicioacuten dual de los
medidores Vx evaluacutean el mismo flujo Esta configuracioacuten y las ecuaciones utilizadas en
la dinaacutemica de fluidos asociada con el flujo condicionado por una garganta tipo venturi
proporcionan una capacidad de medicioacuten robusta que no se ve afectada por el reacutegimen
de flujo aguas
Este tipo de detector se usoacute en la sonda de adquisicioacuten de registros con cable Platform
Express que posee la capacidad de procesar maacutes de 1 milloacuten de mediciones por
segundo En consecuencia el detector realiza caacutelculos completos de las fracciones de
gas aceite y agua cada 22 milisegundos o un poco maacutes de 45 mediciones de densidad
de la mezcla de fluidos y la fraccioacuten trifaacutesica por segundo
Figura 72
Tecnologiacutea de pruebas en pozos multifaacutesicos La forma del medidor venturi responde al estaacutendar industrial Las mediciones de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial se obtienen en el mismo lugar en la garganta tipo venturi Las ventanas transparentes nucleares del medidor venturi permiten que los rayos gama pasen de la fuente al detector con una peacuterdida insignificante causada por la tuberiacutea lo que incrementa la precisioacuten en mediciones La fuente nuclear corresponde a bario 133 y posee una vida uacutetil promedio de aproximadamente 105 antildeos Una computadora de flujo provee datos de procesamiento del sensor y tasas de flujo ademaacutes de maacutes de 30 paraacutemetros adicionales en condiciones estaacutendar y condiciones de liacutenea Esta computadora permite almacenar maacutes de 200 perfiles de pozos que incluyen las caracteriacutesticas de fluidos especiacuteficas de cada pozo lo que posibilita que el flujo de muacuteltiples pozos pase a traveacutes del mismo medidor
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
98
Atenuacioacuten de rayos gama Los diferentes fluidos atenuacutean los rayos gama en distinto grado El detector de alta velocidad produce una tasa de conteo indicativa en las bandas de energiacutea superior e inferior que constituyen una funcioacuten del medio medido (extremo superior) Estas tasas de conteo posibilitan una solucioacuten triangular de la fraccioacuten de fase (extremo inferior) Para cada fase la relacioacuten de la tasa de conteo de alta energiacutea en funcioacuten de la intensidad de la fuente o tasa de conteo en tuberiacutea vaciacutea se representa graacuteficamente en funcioacuten de la relacioacuten de la tasa de conteo de baja energiacutea versus la intensidad de la fuente en un diagrama de coordenadas x e y Estos puntos se convierten en los veacutertices de un triaacutengulo La fraccioacuten de la fase se determina en la interseccioacuten de dos liacuteneas dentro del triaacutengulo La primera liacutenea representa la relacioacuten gasliacutequido (verde) la segunda conecta el punto correspondiente al 100 de gas con el punto correspondiente a la relacioacuten petroacuteleoagua (rojo)
Figura 73
Figura 74
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
99
La velocidad raacutepida de muestreo medicioacuten permite que el medidor de flujo obtenga la
velocidad de la fase liacutequida y gaseosa de una corriente de flujo y compense la
inestabilidad en alta frecuencia en la garganta tipo venturi Por lo tanto el medidor Vx
mide las condiciones de flujo causadas por la condicioacuten en el fondo del pozo y la tuberiacutea
de superficie incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten espuma y emulsioacuten
El servicio de vigilancia rutinaria en la produccioacuten de pozos multifaacutesicos PhaseWatcher
es la principal aplicacioacuten de monitoreo permanente de la tecnologiacutea Vx Este sistema se
encuentra disponible con gargantas cuyas dimensiones oscilan entre 29 mm [11
pulgadas] 52 mm [2 pulgadas] y 88 mm [35 pulgadas] dependiendo de la tasa de flujo
Para aplicaciones moacuteviles de pruebas de pozos el equipo portaacutetil de pruebas perioacutedicas
de pozos multifaacutesicos PhaseTester se encuentra disponible con gargantas de 29 mm o 52
mm Este sistema compacto pesa aproximadamente 1700 kg [3750 lbm] y puede ser
transportado faacutecilmente en camiones remolques o patines modulares Tambieacuten se
dispone de un moacutedulo de pruebas de gas para aplicaciones de monitoreo permanente y
moacuteviles
74 Oportunidades de medicioacuten permanente
La medicioacuten de flujo multifaacutesico ayuda a distribuir la produccioacuten entre los titulares de
participacioacuten econoacutemica y de regaliacuteas para registrar voluacutemenes en la transferencia de la
custodia de las estaciones de bombeo de los oleoductos o en las terminales portuarias
Esta informacioacuten resulta esencial para los socios de proyectos y tambieacuten para los
gobiernos que poseen necesidades de ejecucioacuten de pruebas para el caacutelculo preciso del
Pruebas perioacutedicas de pozos El sistema portaacutetil de pruebas perioacutedicas en pozos multifaacutesicos PhaseTester puede ser montado sobre patines para ser transportado a de pozos en tierra en la parte posterior de un camioacuten o como paquete modular para ser elevado con gruacuteas en las plataformas marinas La unidad PhaseTester es maacutes pequentildea y compacta que los separadores de prueba convencionales
Figuras 75 y 76
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
100
pago de impuestos y regaliacuteas Por ejemplo pueden obtenerse mediciones en un pozo
determinado durante una semana de manera de extrapolar los resultados para distribuir
la produccioacuten a lo largo de un periacuteodo maacutes extenso
Ademaacutes los datos de los separadores de prueba sirven de base en las estrategias de
optimizacioacuten de la produccioacuten No obstante a medida que avanzan los desarrollos de
campos petroleros y se ponen en operacioacuten maacutes pozos la capacidad de los separadores
de prueba a menudo resulta inadecuada y se debe diferir la produccioacuten para dar lugar a
la prueba de pozo Estas limitaciones constituyen un factor disuasivo en lo que respecta
a probar maacutes pozos de lo que se requiere desde el punto de vista comercial o legal
Figura 77
Comparacioacuten entre los datos del medidor multifaacutesico y los datos del separador Los datos de medicioacuten continua de un medidor de flujo multifaacutesico identifican claramente la presencia de bolsones de gas perioacutedicos en el pozo Los puntos de medicioacuten del separador de prueba indican que el separador detecta o no este gas dependiendo de la frecuencia del procedimiento de recoleccioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
101
Una situacion similar se produce cuando se incorpora nueva produccion tal como
sucede con la terminacion de zonas previamente pasadas por alto o la ejecucion de
tratamientos correctivos en pozos existentes o cuando se implementan metodos de
mantenimiento de la presion y metodos de recuperacion asistida En estos casos los
cuellos de botella provicados en los separadores de prueba limitan la evaluacion del
campo y la optimizacion de la produccion
Una alternativa es agregar capacidad de separacion pero cada separador llega a costar
hasta US$ 500000 La instalacion de un medidor de flujo multifasico cuesta tan solo
Figura 78
Separadores de prueba subdimensionados A medida que los operadores aumentan las tasas de flujo de los pozos con estranguladores de diaacutemetros cada vez maacutes grandes (rojo) se observan diferencias significativas entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por un medidor de flujo multifaacutesico (verde) y medidas por un separador de prueba convencional (azul) Con tasas de flujo altas los separadores de prueba demasiado pequentildeos a menudo no logran la separacioacuten completa Un gran volumen de liacutequido permanece en el gas y deja de medirse con los liacutequidos La operacioacuten del separador puede incluso volverse inestable debiendo pasar por alto lo que resulta en periacuteodos breves de flujo cero La correlacioacuten entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por el medidor de flujo multifaacutesico y las configuraciones de los estranguladores brinda confiabilidad en lo que respecta a la calidad de las mediciones de las tasas de flujo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
102
alrededor de un 40 de este importe Los sistemas de medicion multifasicos no
almacenan ni separan o tratan los fluidos del pozo sino que miden los flujos en las
mismas condiciones en que se encuentran las corrientes de flujo en la liacutenea de
produccion y los devuelven e inmediato a la liacutenea de flujo Esto elimina la formacion de
cuellos de botella
En ciertos casos los medidores multifasicos permiten a los operadores convertir los
separadores de prueba a ser utilizados como separadores de produccion Esta capacidad
agregada incrementa los regimenes de produccion de campo y mejora la flexibilidad
operacional El emplazamiento de los medidores de flujo multifasico en las
proximidades de las lineas de flujo y su operacioacuten con perdida minima de presion
permite efectuar las mediciones en condiciones similares al punto de funcionamiento o
ambiente de produccion de cada pozo El ambiente submarino es otra de las
aplicaciones en la medicion de flujo multifaacutesico
Los sistemas submarinos Phase Watcher proporcionan un ahorro significativo en
termino de costo a traves de la reduccion a escala o eliminacion en la instalacion de
prueba de pozo en superficie y linea de prueba submarina Dado que los separadores de
pruba no son desplegados en este entorno la medicion de la produccion en pozos
submarinos desde superficie require de la instalacion de costosas lineas de prueba
submarina Ademas las instalaciones con base en plataformas a menudo poseen
capacidad suficiente para conectar los pozos submarinos a los separadores de prueba
existentes en la parte superior disentildeados en un principio para alojar la produccion
proveniente de los cabezales en las plataformas
La ampliacioacuten de la instalacioacuten de plataformas quizaacutes no constituya una alternativa vaacutelida dada las limitaciones de iacutendole espacial y econoacutemica existentes Ademaacutes debido
a su longitud las liacuteneas de prueba submarinas aumentan los tiempos de estabilizacioacuten de
los separadores obstaculizando la capacidad de seguimiento de condiciones de
produccioacuten dinaacutemicas desde la superficie y reducen la frecuencia en las pruebas de
pozos La produccioacuten mezclada proveniente de diversos pozos submarinos oculta el
desempentildeo de pozos individuales
Si la mezcla se produce a traveacutes de un colector de produccioacuten submarino sin ninguna
liacutenea de prueba la medicioacuten del desempentildeo de los pozos individuales requiere la
ejecucioacuten de ―pruebas por diferencia Esto implica cerrar perioacutedicamente uno de los
pozos mientras se miden los otros y obtener finalmente datos de pozos individuales por
deduccioacuten lo que se traduce inevitablemente el aplazamiento de la produccioacuten y una
precisioacuten pobre
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
103
La reduccioacuten de los cuellos de botella no siempre es una justificacioacuten importante para la
instalacioacuten de medidores permanentes de flujo multifaacutesico A veces el problema radica
en la accesibilidad Este es el caso de las plataformas marinas automatizadas y de
ciertos pozos terrestres ubicados en aacutereas remotas Los pozos que se encuentran alejados
de la bateriacutea de produccioacuten maacutes cercana con un separador de prueba pueden ser
conectados directamente a una liacutenea de flujo mezclaacutendose con la produccioacuten
proveniente de otros pozos especialmente si se trata de productores grandes
La uacutenica forma de medir el flujo multifaacutesico de estos pozos es a traveacutes del meacutetodo de
prueba por diferencia En teacuterminos praacutecticos algunos pozos quizaacutes nunca sean
sometidos a pruebas No obstante la planeacioacuten el disentildeo y la puesta en operacioacuten de
pozos nuevos con monitoreo permanente de flujo multifaacutesico ofrecen nuevas
posibilidades para obtener datos adicionales sobre el flujo de gas aceite y agua
proveniente de pozos de desarrollo incluyendo los que se encuentran ubicados en
localizaciones remotas
Los sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico aumentan la frecuencia de ejecucioacuten de
las pruebas de pozos pero tambieacuten mejoran la calidad de las mediciones El flujo de
ciertos pozos es tan inestable que no puede ser medido en forma precisa con un
separador de prueba convencional Los medidores de flujo multifaacutesico son maacutes precisos
Figura 79
Medidor de flujo submarino La unidad de monitoreo submarina PhaseWatcher se baja al lecho marino para instalarse en un aacuterbol de produccioacuten sumergido o en un colector (derecha) Este sistema reduce significativamente los costos de desarrollo de campos petroleros mediante la eliminacioacuten de la instalacioacuten de prueba de
dispositivos en superficie y la instalacioacuten de liacuteneas de prueba submarinas (izquierda)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
104
que los separadores de prueba convencional y se ven menos afectados por los regiacutemenes
de flujo complejo
Las mediciones de flujo multifaacutesico identifican condiciones de fase que probablemente
no son detectadas por las mediciones exclusivamente volumeacutetricas del separador de
prueba convencional Por otra parte a diferencia de los separadores de prueba de pozos
los medidores de flujo multifaacutesico no poseen partes moacuteviles ni requisitos de
mantenimiento asociados para mantener la precisioacuten en la medicioacuten
Los medidores de flujo multifaacutesico incrementan la seguridad operacional porque se
elimina la necesidad de contar con vaacutelvulas de alta presioacuten y liacuteneas de alivio de presioacuten
Ademaacutes se evita el almacenamiento de voluacutemenes sustanciales de hidrocarburos en
condiciones potencialmente inestables de los separadores de prueba Eacuteste es un tema
importante si las pruebas de pozos se llevan a cabo en aacutereas sensibles desde el punto de
vista ambiental Ademaacutes no existen problemas de disposicioacuten de fluidos asociados con
medidores de flujo multifaacutesico lo que aumenta la seguridad y proteccioacuten del medio
ambiente
Figura 80
Pruebas en condiciones de inestabilidad Los medidores de flujo multifaacutesico pueden ser utilizados para realizar pruebas de pozos que previamente resultaban dificultosas para los fines praacutecticos imposibles de ejecutar Los datos de un pozo tiacutepico con flujos tipo tapoacuten indican un aumento abrupto de la tasa de flujo de petroacuteleo de 159 m3d [1000 BD] a maacutes de 953 m3d [6000 BD] condiciones que no pueden ser medidas con precisioacuten por los separadores de prueba convencionales porque el tiempo de respuesta es demasiado lento Ademaacutes de esta variedad de flujo tipo tapoacuten los medidores de flujo multifaacutesicos pueden medir los flujos compuestos de espumas y emulsiones que tambieacuten plantean condiciones esencialmente inestables para los separadores convencionales
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
105
Los medidores de flujo multifaacutesico eliminan los obstaacuteculos para lograr consistencia
confiabilidad y calidad en la medicioacuten sino que el proceso de medicioacuten en siacute se
convierte en una funcioacuten de monitoreo continuo Si bien los pozos no se miden todo el
tiempo habitualmente estas son maacutes frecuentes y se llevan a cabo durante periacuteodos maacutes
extensos
Debido a esto los operadores obtienen datos de flujo multifaacutesico dinaacutemico Esta
capacidad de observar los flujos multifaacutesicos en liacutenea durante un periacuteodo prolongado
permite mejorar la calidad y cantidad de datos disponibles para las decisiones
relacionadas con la optimizacioacuten de la produccioacuten La unidad PhaseWatcher se puede
conectar en forma segura a traveacutes de Internet para permitir el monitoreo y la toma de
decisiones remotas acerca de las operacioacuten de los pozos y campos petroleros desde
cualquier lugar del mundo
Los datos de los medidores de flujo multifaacutesico permiten a los operadores determinar si
los pozos producen seguacuten lo previsto y si se deben programar operaciones de reparacioacuten
de iacutendole correctiva en base a las tasas de produccioacuten de gas aceite y agua Si la
produccioacuten de campo se limita por la presencia de cuellos de botella en las instalaciones
de tratamiento de gas y agua en superficie los medidores de flujo multifaacutesico ayudan a
identificar queacute pozos se deben optimizar y cuaacuteles cerrar
Otra oportunidad de optimizar corresponde a la operacioacuten de levantamiento artificial
donde habitualmente los sistemas de bombeo electrosumergibles (ESP por sus siglas en
ingleacutes) o los sistemas de inyeccioacuten de gas llevan los fluidos a superficie El servicio
LiftPRO de Schlumberger para el mejoramiento de pozos sujetos a sistemas de
levantamiento artificial con desempentildeos deficientes aborda esta necesidad con
aplicaciones tanto para mediciones permanentes como para pruebas moacuteviles perioacutedicas
Los pozos individuales son vigilados rutinariamente con medidores de flujo multifaacutesico
mientras que las tasas de bombeo o de inyeccioacuten de gas son monitoreadas en forma
independiente con diferentes sistemas a fin de identificar los niveles oacuteptimos
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial
Apache Energy Limited utilizoacute el sistema PhaseWatcher para optimizar las operaciones
de levantamiento artificial durante el desarrollo de campos marinos en Australia El
sistema Vx logroacute satisfacer numerosos objetivos importantes incluyendo la reduccioacuten
de las erogaciones de capital y los gastos operativos asiacute como el mejoramiento de la
asignacioacuten de produccioacuten y manejo de los campos petroleros
Un elemento clave de estos esfuerzos de desarrollo fue la instalacioacuten de cinco
plataformas automatizadas con instalaciones miacutenimas sin capacidad de procesamiento
y por lo tanto sin separacioacuten en la parte superior La produccioacuten proveniente de cada
plataforma se mezcla en una liacutenea de flujo de produccioacuten unitaria lo que requiere la
medicioacuten exacta de cada fluido Los pozos de cada campo petrolero producen mediante
la utilizacioacuten de un sistema de levantamiento artificial por gas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
106
La medicioacuten con el sistema PhaseWatcher con el uso de la infraestructura de Internet
en cada cabeza de pozo permitioacute a Apache optimizar raacutepidamente el sistema de
levantamiento artificial por gas y el sistema de produccioacuten realizar ajustes operacionales
en respuesta a los cambios producidos en la configuracioacuten de los estranguladores
(orificios) o la productividad de los pozos Esto permitioacute eliminar el periacuteodo de espera
para la estabilizacioacuten de los flujos de los tanques para inventario que es necesario con
un separador de prueba
El proceso de optimizacioacuten comenzoacute durante la limpieza del pozo de manera que los
sistemas Vx proporcionan el monitoreo continuo de la produccioacuten Los pozos alcanzan
sus regiacutemenes de produccioacuten objetivo en pocas horas despueacutes de iniciar la operacioacuten El
monitoreo del flujo multifaacutesico ademaacutes a eliminar las interrupciones de la produccioacuten
gracias a la identificacioacuten inmediata de incremento en los cortes de agua y flujos tipo
tapoacuten lo que mejoroacute la capacidad para mantener un proceso de produccioacuten estable La
raacutepida identificacioacuten de los factores de flujo dinaacutemico se logroacute con medidores
PhaseWatcher y permitir mejorar el diagnoacutestico del pozo en forma continua
Mediante la provisioacuten de un medidor de flujo multifaacutesico para cada liacutenea de flujo
Apache eliminoacute la necesidad de contar con un separador de prueba en los sistemas de
produccioacuten de campo Con aproximadamente 370 kg [815 lbm] los sistemas
Levantamiento artificial por gas optimizado Estas miniplataformas automatizadas fueron algunas de las numerosas instalaciones del aacuterea marina de Australia en las que Apache Energy Limited instaloacute el sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico PhaseWatcher La tecnologiacutea PhaseWatcher permitioacute a Apache optimizar la operacioacuten de levantamiento artificial por gas generando al mismo tiempo ahorros en teacuterminos de erogaciones de capital y gastos operativos
Figuras 81 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
107
PhaseWatcher representaron un ahorro en teacuterminos de peso de aproximadamente el 9 0
frente a la alternativa de los separadores de prueba convencionales que pesan unos
3175 kg [35 toneladas] cada uno excluyendo el soporte estructural y los componentes
utilitarios Esta reduccioacuten de peso ayudoacute a minimizar las erogaciones de capital que se
redujeron auacuten maacutes con la limitacioacuten del tamantildeo de las estructuras de las plataformas y la
extensioacuten de las tuberiacuteas Esta reduccioacuten de la estructura ocasiona ademaacutes un ahorro de
capital relacionado con la logiacutestica La reduccioacuten del tamantildeo peso y complejidad de las
estructuras superiores de cada plataforma permite el transporte por carretera y un solo
viaje hasta el lugar de descarga La eliminacioacuten de los separadores de prueba y el
mantenimiento miacutenimo de los medidores de flujo multifaacutesico redujeron los costos
operativos La capacidad de operacioacuten remota lograda mediante la integracioacuten de los
sistemas de medicioacuten y telemetriacutea reducen maacutes la necesidad de mantenimiento intrusivo
visitas del personal La instalacioacuten de sistemas de medidores de flujo multifaacutesico
desempentildeoacute un juego importante en la optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento
artificial por gas y reducir de los costos de capital y operativos objetivos cruciales en el
desarrollo de estos campos petroleros
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten
Los reguladores y los organismos en la industria del aceite y gas incluyendo el Servicio
de Administracioacuten de Minerales de Estados Unidos (MMS) API ASME Direccioacuten
Noruega del Aceite (NPD) y DTI del Reino Unido reconocen el rol de los datos de alta
calidad provenientes de los medidores de flujo multifaacutesico en lo que respecta a las
pruebas de pozos y desarrollan normas para la utilizacioacuten de estos equipos En
consecuencia el empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico para
distribuir la produccioacuten de petroacuteleo y gas se estaacute generalizando
Los nuevos proyectos en aguas profundas reflejan cada vez maacutes las estrategias de
desarrollo con un distribuidor de procesamiento que recibe la produccioacuten proveniente de
uno o maacutes yacimientos sateacutelites con terminaciones submarinas El nuacutemero de campos
petroleros distantes a menudo aumenta a medida que se desarrollan nuevos
descubrimientos que luego se vinculan directa o indirectamente con la instalacioacuten
central
Para estos desarrollos la asignacioacuten de la produccioacuten suele ser maacutes compleja dado que
la titularidad puede variar en cada campo o yacimiento La utilizacioacuten de la teacutecnica de
separacioacuten de prueba basada en distribuidores para mediciones de flujo multifaacutesico
puede resultar cada vez maacutes problemaacutetica En primer lugar por el tamantildeo y peso de los
separadores de prueba que afectan el costo y los paraacutemetros operacionales de la
instalacioacuten central tales como el nuacutemero de bocas (slots) para los cabezales de
produccioacuten de las plataformas y seguridad operacional
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
108
Estrategia de desarrollo de campos satelitales en aguas profundas Un distribuidor de produccioacuten instalacioacuten central recibe la produccioacuten adicional directa o indirectamente a traveacutes de colectores submarinos desde uno o maacutes campos sateacutelites con pozos submarinos A medida que evoluciona este escenario los cuellos de botella producidos en la capacidad de separacioacuten de prueba conducen a pruebas de pozos menos frecuentes y a mediciones de menor calidad al aumentar las distancias de flujo Los sistemas de medicioacuten eliminan estos cuellos de botella lo que mejora la calidad de las mismas y permite la ejecucioacuten de pruebas de pozos con la periodicidad necesaria Estos factores mejoran la distribucioacuten de la produccioacuten y aumentan las oportunidades de optimizacioacuten de la misma
Figura 83
La expansioacuten de la produccioacuten a traveacutes de empalmes sateacutelites puede hacer que la
demanda de pruebas de los pozos exceda la capacidad y disponibilidad de los
separadores de prueba lo que se traduce en una menor frecuencia de pruebas de pozos
individuales La capacidad de separacioacuten en un distribuidor de procesamiento suele ser
imposible Por otra parte a medida que aumenta la distancia entre los pozos y el
distribuidor el proceso de medicioacuten y obtencioacuten de la medicioacuten con los separadores de
prueba se vuelve maacutes difiacutecil
El tiempo de estabilizacioacuten de los separadores de prueba en pozos aumenta cuando las
liacuteneas de prueba son maacutes largas Estas liacuteneas enmascaran la dinaacutemica del flujo del pozo
y contribuyen a la formacioacuten de flujo tipo tapoacuten cuando el agua se acumula en las zonas
bajas a lo largo de su trayectoria A medida que declina la eficiencia de las instalaciones de separacioacuten de prueba tambieacuten lo hace la calidad de los datos obtenidos para la
distribucioacuten y optimizacioacuten de la produccioacuten Contrariamente los sistemas de medicioacuten
de flujo multifaacutesico eliminan los problemas asociados con la calidad de medicioacuten y
frecuencia de las pruebas de pozos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
109
El nuacutemero de medidores de flujo multifaacutesico desplegados en el desarrollo de aguas
profundas es limitado pero su efectividad en lo que respecta al mejorar la distribucioacuten
de la produccioacuten genera aplicaciones potenciales en aguas profundas Los medidores
son disentildeados en forma econoacutemica para formar parte de las nuevas instalaciones de
produccioacuten a medida que se desarrollan campos sateacutelites A luz de estos factores la
tecnologiacutea Vx se convierte en una necesidad praacutectica en numerosos desarrollos marinos
y es esencialmente una tecnologiacutea que apoya algunos proyectos de aguas profundas
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos
Shell instaloacute el sistema PhaseWatcher en el Complejo Auger del Golfo de Meacutexico para
superar los cuellos de botella producidos en la separacioacuten de prueba y las dificultades
planteadas por la asignacioacuten de la produccioacuten como resultado del crecimiento de la
misma Numerosos campos submarinos existentes en el aacuterea se han vinculado al
Complejo Auger para el procesamiento de la produccioacuten
El Campo Auger produce desde una plata-forma de cables tensados (TLP por sus siglas
en ingleacutes) que comenzoacute a operar en el antildeo 1994 con capacidad para procesar 7950 m3d
[50000 BD] de aceite y 396 millones de m3d [140 MMpcD] de gas de pozos de
acceso vertical directo (DVA por sus siglas en ingleacutes) Al avanzar las actividades de
desarrollo la produccioacuten superoacute las expectativas Las instalaciones TLP del Campo
Auger se mejoraron y ampliaron Ademaacutes el desarrollo de diversos campos submarinos
adyacentes condujo a una serie de empalmes en la plataforma del Campo Auger en
2000 2001 y 2004 Esto convirtioacute a las instalaciones de ese campo en un distribuidor de
procesamiento y exportacioacuten de la produccioacuten que hoy manipula la produccioacuten de seis
Figura 84
Estrategias de desarrollo de campos submarinos Los voluacutemenes de produccioacuten superiores a los previstos obtenidos en la plataforma del Campo Auger de Shell en el Golfo de Meacutexico condujeron a varias expansiones de la instalacioacuten seguidas de una serie de empalmes desde los campos submarinos cercanos que demandaban instalaciones adicionales Esto convirtioacute al Campo Auger en un distribuidor de procesamiento y exportacioacuten de gran volumen Los medidores de flujo multifaacutesico ayudaron a eliminar los costosos cuellos de botella en el distribuidor del Campo Auger permitiendo a Shell satisfacer en forma econoacutemica las complejas necesidades de medicioacuten y distribucioacuten de la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
110
campos diferentes
A traveacutes de diversos empalmes y expansiones la capacidad de procesamiento llegoacute a ser
maacutes del doble que la existente previamente y la red de instalaciones se volvioacute maacutes
compleja Debido a la capacidad limitada del separador de prueba y la complejidad de
las necesidades de medicioacuten y de asignacioacuten de la produccioacuten la ejecucioacuten de pruebas
de pozos comenzoacute a demandar aplazamiento de la produccioacuten y tiempo inactivo en
ciertos pozos Esto incrementoacute auacuten maacutes la susceptibilidad a un cierre del sistema Ante
la dificultad de conseguir espacio en la plataforma la capacidad de separacioacuten resultaba
a la vez compleja y costosa
Mediante la instalacioacuten de cuatro medidores de flujo multifaacutesico Shell redujo tanto las
interrupciones del flujo de produccioacuten como la necesidad de desviar y diferir la
produccioacuten debido a la ejecucioacuten de las pruebas de pozos La utilizacioacuten de la
tecnologiacutea Vx en un ambiente de produccioacuten continua aportoacute un concepto maacutes simple
para los nuevos pozos de produccioacuten submarina Shell instaloacute seis dispositivos de
medicioacuten PhaseWatcher adicionales en los empalmes de las liacuteneas de flujo de
produccioacuten entrante y en el colector de produccioacuten DVA Esto permite el monitoreo
continuo de las tasas de flujo en las liacuteneas submarinas sin necesidad de disponer de
separadores individuales
El empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico en el Complejo Auger
condujo a la aprobacioacuten por parte del MMS de esta tecnologiacutea combinada con el
anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL para aplicaciones de medicioacuten y asignacioacuten
de la produccioacuten La tecnologiacutea de medicioacuten permitioacute resolver problemas importantes
en la plataforma Auger y proporcionoacute una alternativa econoacutemica para la medicioacuten de la
produccioacuten futura en esta instalacioacuten
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra
En Aacutefrica del Norte las instalaciones de superficie correspondientes a cinco campos
petroleros sateacutelites se encuentran ubicadas en emplazamientos de perforacioacuten en tierra
esparcidos por toda el aacuterea de desarrollo La produccioacuten se distribuye entre varios socios
de acuerdo con los porcentajes de participacioacuten y regaliacuteas de cada compantildeiacutea
La planeacioacuten de desarrollos futuros trajo consigo dificultades de diversa iacutendole para el
operador debido a las crecientes complicaciones asociadas con la integracioacuten de nuevos
pozos en el sistema de separacioacuten de prueba existente y los elevados costos
involucrados en la expansioacuten de ese sistema La operacioacuten del separador de prueba
perioacutedicamente causaba peacuterdidas de presioacuten significativas en la red colectora de
superficie lo que exigiacutea el empleo de compresores de campo para compensar estas
peacuterdidas Ocasionalmente era necesario quemar el gas en antorcha para controlar los
incrementos de presioacuten resultantes
Los operadores instalaron una serie de 12 sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico
PhaseWatcher incluyendo medidores de 52 y 88mm de diaacutemetro en todo el campo
Siete medidores fueron asignados a la distribucioacuten fiscal de la produccioacuten y cinco a la
ejecucioacuten de pruebas de pozos con fines de manejo de yacimientos Las
especificaciones clave de los nuevos medidores incluyeron el almacenamiento interno
de los datos el enlace directo con una computadora de servicio y la compatibilidad con
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
111
los sistemas de supervisioacuten control y adquisicioacuten de datos (SCADA por sus siglas en
ingleacutes) existentes El operador implementoacute el moacutedulo Identificador de Fluido Vx ID con
un conjunto de datos de propiedades de fluidos especiacuteficos del campo cargados en los
paraacutemetros de configuracioacuten del medidor El despliegue de los medidores Vx simplificoacute
considerablemente los planes de desarrollo del campo
Los primeros cuatro sistemas PhaseWatcher fueron entregados y puestos en servicio en
octubre de 2004 El proceso de aceptacioacuten del sitio incorporoacute varias pruebas de campo
para evaluar el desempentildeo de los medidores Hasta la fecha los sistemas Vx han
demostrado poseer alta precisioacuten y respetabilidad de las mediciones Mediante la
utilizacioacuten de estos medidores el operador evita el bombeo de la produccioacuten y su
quema en antorcha La entrega y la puesta en servicio de los sistemas de medidores de
flujo multifaacutesico Vx estuvieron previstas para fines de 2004 y principios de 2005
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros
En otra localizacioacuten de Aacutefrica del Norte varios socios poseen participaciones
econoacutemicas en tres campos sateacutelites que estaacuten siendo desarrollados y empalmados a
una instalacioacuten de produccioacuten centralizada La instalacioacuten de los sistemas de monitoreo
de la produccioacuten de pozos multifaacutesicos de 52 mm PhaseWatcher se tradujo en un
importante ahorro de costos gracias a la eliminacioacuten de estaciones de medicioacuten y
separacioacuten remotas
Figura 85
Instalacioacuten miacutenima de un medidor de flujo multifaacutesico El sistema de monitoreo de la produccioacuten de 52 mm PhaseWatcher fue instalado en un campo de Aacutefrica del Norte a fin de modernizar la infraestructura de superficie para medir y distribuir la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
112
A fin de abordar la creciente necesidad de mejorar la medicioacuten de flujo multifaacutesico para
la distribucioacuten de la produccioacuten y asignacioacuten fiscal para la optimizacioacuten de los campos
la compantildeiacutea operadora puso en servicio el primer sistema de medicioacuten PhaseWatcher en
agosto de 2003 Este medidor inicialmente distribuyoacute la produccioacuten entre los socios del
Pozo 1 durante el desarrollo del primer campo Seis meses despueacutes el operador puso en
operacioacuten el Pozo 2 a traveacutes del mismo medidor Los dos pozos se encuentran a una
distancia de aproximadamente 12 km [75 millas] de la estacioacuten colectora principal
El sistema de monitoreo PhaseWatcher permitioacute un ahorro estimado de US$ 10
millones a traveacutes de la eliminacioacuten de una estacioacuten de campo intermedia Numerosas
pruebas de campo compararon el desempentildeo de los medidores en funcioacuten de las
mediciones convencionales obtenidas con tres separadores de prueba de terceros y
tanques medidores asociados Los resultados indicaron una diferencia maacutexima de menos
del 17 con regiacutemenes de produccioacuten de petroacuteleo diaria que oscilaban entre 715 y 954
m3d [4500 y 6000 BD]
Sobre la base de este registro en enero de 2004 se instaloacute un segundo dispositivo
PhaseWatcher ideacutentico para medir dos pozos del segundo campo El desempentildeo fue
comparable con el del sistema inicial En noviembre de 2004 se puso en servicio un
tercer medidor de flujo PhaseWatcher de 52 mm para monitorear la produccioacuten del
tercer campo Los datos de este sistema de medicioacuten facilitan la operacioacuten de un pozo
provisto de terminacioacuten inteligente que tiene incorporadas cuatro vaacutelvulas de control de
flujo de fondo de pozo Estaacute previsto que el segundo pozo de este campo sea puesto en
operacioacuten en el antildeo 2005 y que produzca a traveacutes del mismo medidor
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles
Los medidores de flujo multifaacutesico han transformado la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo
permanente y ademaacutes estaacuten generando nuevas oportunidades en lo que respecta a
pruebas de pozos moacuteviles y perioacutedicas El sistema moacutevil PhaseTester adquiere los
mismos datos dinaacutemicos de alta calidad que el sistema PhaseWatcher permanente Se
pueden obtener mediciones con relativa frecuencia lo que constituye una solucioacuten ideal
en las localizaciones que previamente no se obteniacutean datos de flujo multifaacutesico o soacutelo
en forma esporaacutedica
Por primera vez no existe ninguacuten obstaacuteculo logiacutestico o teacutecnico decisivo para la
realizacioacuten de pruebas en cualquier pozo de produccioacuten que un operador necesite
evaluar Los pozos de produccioacuten pueden ser sometidos a pruebas en cualquier
momento si bien la etapa de limpieza posterior a la perforacioacuten constituye una
oportunidad ventajosa para realizar pruebas moacuteviles De este modo las pruebas se
integran en el paquete maacutes grande de servicios al pozo para establecer una produccioacuten
optimiza desde el inicio
Ademaacutes mediante la combinacioacuten de una dotacioacuten completa de mediciones derivadas de
los registros de produccioacuten de fondo de pozo con mediciones en superficie con medidor
de flujo multifaacutesico es posible obtener por primera vez un diagnoacutestico completo del
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
113
pozo El medidor de flujo PhaseTester moacutevil desempentildea un rol esencial en lo que
respecta al diagnoacutestico de la fuente de intrusioacuten del agua en pozos de produccioacuten mixta
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite
Total utilizoacute el sistema PhaseTester para efectuar pruebas de limpieza en pozos de
desarrollo submarino del Campo Girasol en Angola El sistema Vx obtuvo una
cobertura completa de los datos de flujo indicando mayor precisioacuten que la cobertura
lograda con separador convencional Los datos que se obtienen mediante tecnologiacutea de
medicioacuten de flujo multifaacutesico resultaron esenciales para ayudar al operador a poner en
operacioacuten estos pozos en forma econoacutemica y a los niveles de produccioacuten planificados
Figura 86
Equipo de medicioacuten en plataforma
Pruebas de pozos moacuteviles Total conectoacute el sistema PhaseTester a un estrangulador submarino y a una vaacutelvula de derivacioacuten durante la fase de limpieza despueacutes de la perforacioacuten y la terminacioacuten de pozos de desarrollo en aguas profundas en el aacuterea marina de Angola Aacutefrica Occidental (extremo superior) El iacutendice de productividad (IP) obtenido de las mediciones de flujo multifaacutesico en ocho pozos fue validado por los caacutelculos del IP efectuados subsiguientemente durante la etapa de produccioacuten (extremo inferior)
Figura 87
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
114
Este enfoque permitioacute asegurar que los pozos produciraacuten en forma sostenida conforme
a lo proyectado mejoroacute la eficiencia operacional la seguridad y la proteccioacuten del medio
ambiente en las operaciones de pruebas de pozos y suprimioacute la necesidad de un
separador de prueba convencional Ademaacutes los datos de flujo multifaacutesico establecen una
base para la toma decisiones relacionadas con el manejo de campos y yacimientos
petroleros
Todos los pozos deben alcanzar niveles de produccioacuten oacuteptimos al ser puestos en
operacioacuten a fin de garantizar que la meseta proyectada para la produccioacuten de campo se
alcance con el nuacutemero de pozos planificados Ademaacutes las consideraciones de
aseguramiento del flujo imponen procedimientos de puesta planeados para estos pozos
En cada pozo se requeriacutea alcanzar un nivel de produccioacuten de aceite inmediato de 1590 a
2385 m3d [10000 a 15000 BD] para crear un flujo estabilizado libre de tapones en
las liacuteneas de flujo submarinas Al mismo tiempo es necesario mantener la integridad del
control de produccioacuten de la arena a traveacutes de una planeacioacuten graduada que no es posible
con el sistema flotante de produccioacuten almacenamiento y descarga (FPSO por sus siglas
en ingleacutes) debido a las restricciones del equipo y a los problemas de estabilidad de las
liacuteneas de flujo
Para llevar a cabo estos procedimientos y su aplicacioacuten sin poner en riesgo el pozo es
preciso operar desde el equipo de perforacioacuten Esto implicoacute liacutemites estrictos sobre el
tiempo del equipo de perforacioacuten para controlar su gasto asiacute como tambieacuten la
identificacioacuten raacutepida de cualquier intervencioacuten adicional del equipo de perforacioacuten
Despueacutes de someter a pruebas exhaustivas los dos primeros pozos los pozos
subsiguientes se les asignoacute un tiempo de limpieza miacutenimo y la evaluacioacuten de
desempentildeo se tuvo que realizarse durante la fase de limpieza
El sistema PhaseTester moacutevil proporcionoacute las mediciones de flujo continuos durante la
limpieza del pozo que eran imposibles obtener con mediciones convencionales Los
datos de flujo dinaacutemico permitieron al operador optimizar el periacuteodo de limpieza y
evitar tiempo del equipo de perforacioacuten innecesario Los datos de flujo multifaacutesico
confirmaron el punto preciso de los fluidos y detritos que eran removidos y la
produccioacuten libre de complicaciones fluiacutea desde cada pozo
Los datos del medidor de flujo multifaacutesico constituyen la base para la interpretacioacuten en
las pruebas de incremento de presioacuten que no ha sido posible con datos del separador de
prueba Esta interpretacioacuten condujo al anaacutelisis clave del desempentildeo de los pozos y la
operacioacuten de terminacioacuten La medicioacuten de la permeabilidad y dantildeo mecaacutenico obtenida
de estos datos de presioacuten transitorias confirmaron la seleccioacuten de los disentildeos de
terminacioacuten con el control de la produccioacuten de arena en varios pozos y facilita la
eleccioacuten del procedimiento en bajar las herramientas
Los datos resultan valiosos en la evaluacioacuten de formaciones y el modelado dinaacutemico de
yacimientos lo que a su vez reforzoacute la confiabilidad en las predicciones del
comportamiento de los pozos En un caso la utilizacioacuten de mediciones dinaacutemicas de
flujo multifaacutesico para rastrear el iacutendice de productividad transitorio estimado (IP) de un
pozo horizontal se tradujo en una decisioacuten oportuna para suspender y reingresar en el
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
115
pozo que de lo contrario respondioacute en forma deficiente a la limpieza Despueacutes de la
intervencioacuten el IP mejoroacute sustancialmente logrando satisfacer las expectativas y los
registros de produccioacuten confirmaron que la seccioacuten horizontal estaba produciendo
La cobertura completa de los regiacutemenes de limpieza constituyoacute un aporte importante
para las pruebas de interferencia realizadas antes de la primera produccioacuten de aceite en
las aacutereas clave del campo petrolero El monitoreo de la produccioacuten proveniente de un
pozo durante la limpieza del pozo vecino proporcionoacute datos de gran utilidad de la
presioacuten y transmisividad del fluido a traveacutes de formaciones y fallas geoloacutegicas
Estos datos llevaron a Total a revisar el esquema de perforacioacuten y eliminar uno de los
pozos de desarrollo propuestos Los datos obtenidos con el medidor de flujo multifaacutesico
y los medidores de fondo de pozo aceleraron el proceso de toma de decisiones lo que
condujo a una operacioacuten con tuberiacutea flexible y liacutenea de acero en otro pozo en el que se
abrioacute una vaacutelvula de terminacioacuten parcialmente cerrada permitiendo que el pozo fluyera
normalmente El sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico mejoroacute la seguridad del
personal a traveacutes de la eliminacioacuten del separador de prueba con vaacutelvulas de seguridad y
liacuteneas de alivio de presioacuten Ademaacutes la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo multifaacutesico
redujo los periacuteodos de flujo de limpieza y la quema de hidrocarburos lo que contribuyoacute
a proteger el medio ambiente
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
116
8 Conclusiones
A medida que se difunde la aplicacioacuten de estos sistemas de medicioacuten de flujo multifase
reemplazaraacuten a los sistemas convencionales en diversas aplicaciones de prueba de pozos
y eliminan la necesidad de disponer de instalaciones costosas en el caso de los
separadores convencionales que ocupan mucho espacio en ciertos emplazamientos de
produccioacuten La demanda futura de separadores de prueba convencionales responder
cada vez maacutes a los requisitos de muestreo de fluidos No obstante parte del muestreo
para el anaacutelisis de relacioacuten presioacuten-volumen-temperatura (PVT por sus siglas en
ingleacutes) se lleva a cabo con medidores de flujo multifaacutesico asiacute como la determinacioacuten
del flujo multifaacutesico y su velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en pozos con todo tipo de
formas y geometriacuteas y optimizar las aportaciones de fluidos de los yacimientos
Es probable que las innovaciones tecnoloacutegicas hagan que los medidores de flujo
multifaacutesico incursionen en ambientes de presioacuten y temperatura maacutes elevada Esto
expandiraacute significativamente las aplicaciones submarinas generando al mismo tiempo
aplicaciones adicionales en tierra firme en los proyectos de recuperacioacuten teacutermica de
aceite pesado y en los mercados de gas natural
Otra posibilidad de crecimiento en el futuro son los sistemas de medicioacuten de flujo
multifaacutesico inteligentes que ademaacutes de proveer informacioacuten sobre tasas de flujo
diagnostican el estado del medidor y la calidad de la medicioacuten En resumen la demanda
creciente y el conocimiento maacutes profundo de las aplicaciones potenciales de los
medidores de flujo multifaacutesico incentivan virtualmente la implementacioacuten de
innovaciones y mejoras continuas competitivas para satisfacer los nuevos desafiacuteos
Tambieacuten se ha logrado descubrir en localizaciones maacutes profundas y pozos con mayores
desviaciones alcanzaron distancias mayores
El liacutemite de carga en las embarcaciones utilizadas actualmente para perforar en aguas
profundas tiacutepicamente restringe la profundidad de perforacioacuten a 10670 m [35000 pies]
Al instalarse nuevos equipos en las embarcaciones de perforacioacuten para extender este
liacutemite los operadores esperan una expansioacuten similar en la capacidad de adquisicioacuten de
registros
Incluso hoy en diacutea los operadores demandan cables de acero que operen a 232degC
[450degF] y 35000 lpc [240 MPa] Los proveedores de servicio tienen que desarrollar
nuevos cables que operen bajo estas condiciones ademaacutes de los sistemas de superficie
La energiacutea al equipo de fondo es otra aacuterea que experimenta desarrollos Los nuevos
cables deben tener conductores de energiacutea maacutes grandes que suministren maacutes potencia en
el fondo del pozo Estos cables acoplados con sartas de herramientas con mayor
energiacutea Ademaacutes ofrecen mayor potencia para que los sistemas de tractores operen con
cargas maacutes grandes a mayor velocidad
Los tractores que se usan lo hacen con precaucioacuten en agujero descubierto Hasta un
tractor de sujecioacuten alterna como la unidad MaxTRAC necesita un agujero relativamente
limpio para operar con eacutexito Eacuteste es un desafiacuteo en el futuro Los operadores requieren
tractores para agujero descubierto que operen en formaciones blandas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
117
Atraacutes quedaron los diacuteas en los que con toda naturalidad se daba por supuesto que un
sistema de operacioacuten de herramientas simple y econoacutemico podiacutea adaptarse a cualquier
trabajo al menos en las aacutereas de frontera de pozos profundos y desviados Las
compantildeiacuteas de servicio ahora trabajan rutinariamente en conjunto para asegurarse en
seleccionar el vehiacuteculo adecuado para la operacioacuten Con el acceso a herramientas
probadas y de diagnostico como las herramientas de Schlumberger
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
118
9 Recomendaciones
Por tanto es mi recomendacioacuten como egresado del Instituto Politeacutecnico Nacional el
aconsejar a los estudiantes y docentes de la facultad de Ciencias de la Tierra unidad
Ticomaacuten y en general a los que cursan las carreras de ingeniero Petrolero y Geofiacutesico el
que puedan desarrollar trabajos sobre estas aacutereas de la industria petrolera para
incrementar el nivel educativo y de los futuros egresados mexicanos
Asiacute como promocionar la formacioacuten de cursos y de conferencias que divulguen y hagan
maacutes interactiva la adquisicioacuten de la informacioacuten para los estudiantes para lograr con ello
que los joacutevenes tengan una amplia panoraacutemica de lo que es la industria petrolera
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
119
10 Anexos
101 Foacutermulas
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del agua
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
La fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se infiere a partir de la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
120
102 Escritura
DST Pruebas efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten
RGA Relacioacuten Gas-Aceite
OBM Lodo Base Aceite
WBM Lodo Base Agua
LFA Analizador de fluidos
PVT Presioacuten-Volumen-Temperatura anaacutelisis PVT
HPHT High Pressure High Temperature alta presioacuten y temperatura
DFA Anaacutelisis de Fluidos en el Fondo del pozo
Holdup Fraccioacuten Volumeacutetrica del agua
PLA Asesor de registros de produccioacuten
BD Barriles por diacutea
TDV Profundidad Vertical Verdadera
RSTPro Herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimiento
EampP Referido a Exploracioacuten y Produccioacuten
MDT Probador Modular de la Dinaacutemica de la Formacioacuten
DI Diaacutemetro interno
OD Diaacutemetro externo
KeV Kilo electroacuten Volt
MpcD Millones de pies cuacutebicos por diacutea
FPSO Floating Production Storage and Offloading
TLP Plataforma de Piernas Tensionadas
IP Iacutendice de Productividad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
121
11 Bibliografiacutea
Fujisawa G Betancourt S Mullins OC Torgersen T OrsquoKeefe M Terabayashi T Dong C y Eriksen KO ―Large
Hydrocarbon Compositional Gradient Revealed by In-Situ
Optical Spectroscopy artiacuteculo SPE 89704 presentado
en la Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual de la SPE
Houston 26 al 29 de septiembre de 2004
Transcripciones del 41er Simposio Anual de Adquisicioacuten de Registros de
la SPWLA Dallas 4 al 7 de junio de 2000 artiacuteculo SS
Mullins OC y Schroer J ―Real-Time Determination of Filtrate Contamination During Openhole Wireline
Sampling by Optical Spectroscopy artiacuteculo SPE 63071
presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual
de la SPE Dallas 1 al 4 de octubre de 2000
Dong C Mullins OC Hegeman PS Teague R Kurkjian A y
Elshahawi H ―In-Situ Contamination Monitoring and RGP
Measurement of Formation Fluid Samples artiacuteculo SPE
77899 presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten del
Petroacuteleo y el Gas del Paciacutefico Asiaacutetico de la SPE
Melbourne Australia 8 al 10 de octubre de 2002
ANSYS es una marca registrada de SAS IP Inc una subsidiaria enteramente
propia de ANSYS Inc
Bamforth S Besson C Stephenson K Whittaker C Brown G Catala G Rouault G Theacuteron B Conort G Lenn C y
Roscoe B ―Revitalizing Production Logging Oilfield
Review 8 no 4 (Invierno de 1996) 44-60
Catala G Theacuteron B Conort G y Ferguson J ―Fluid Flow Fundamentals Oilfield Review 8 no 4 (Invierno de 1996) 61-64
Y Bouroumeau-Fuseau P
Quin E Catala G Silipigno L Hemingway J Horkowitz J
Herveacute X Whittaker C Kusaka K Markel D y Martin A
―Keeping Producing Wells Healthy Oilfield Review 11 no 1 (Primavera de 1999) 30-47
Theacuteron B Vu-Hoang D Rezgui F Catala G McKeon D y
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
122
Silipigno L ―Improved Determination of Gas Holdup Using
Optical Fiber Sensors Transcripciones del 41 Simposio
Anual sobre Registros de la SPWLA Dallas 4 al 7 de junio de 2000 artiacuteculo GG
Letton W Svaeren J y Conort G ―Topside and Subsea
Experience with the Multiphase Flow Meter artiacuteculo de la SPE 38783
presentado en la Conferencia y Exhibicioacuten
Teacutecnica Anual de la SPE San Antonio Texas 5 al 8 de octubre de 1997
Mehdizadeh P ―Qualifying Wet Gas and Multiphase Metering for Deep Water Well Allocations presentado en la Conferencia y
Exhibicioacuten Internacional de Tecnologiacutea Marina Profunda Nueva Orleaacutens 30
de noviembre al 2 de diciembre de 2004
Hasebe B Hall A Smith B Brady J y Mehdizadeh P
―Field Qualification of Four Multiphase Flowmeters on
North Slope Alaska artiacuteculo de la SPE 90037 presentado en la
Conferencia y Exhibicioacuten Teacutecnica Anual de la SPE Houston 26 al 29 de
septiembre de 2004
Al-Asimi M Butler G Brown G Hartog A Clancy T Cosad C Fitzgerald J Navarro J Gabb A Ingham J Kimminau
S Smith J y Stephenson K ―Avances en material de vigilancia de pozos y
yacimientos Oilfield Review 14 no 4 (Primavera de 2003) 14-37
- PRIMERA PARTE DE TESIS CON ULTIMA REVISION (BUENA)
- TESIS ORDENADA CON ULTIMA REVISION (BUENA)
-
Dedicatoria
A mis padres con tanto carintildeo por darme el don de la vida y a mis
hermanos por siempre apoyarme
A Dios Padre del Cielo con amor
Agradecimientos
Este trabajo pudo ser desarrollado gracias al apoyo de dos personas tan especiales que
sin su ayuda y sin sus grandes logros y esfuerzos no tendriacutea la oportunidad de seguir
adelante
A estas personas tan especiales que me dieron el don de la vida les amo y les quiero
con todo mi carintildeo aunque a veces no parezca Siempre los tengo en mi corazoacuten
Esas personas son mis padres Rosy y Mario a quienes siempre estareacute agradecido y
orgulloso de ser hijo
Tambieacuten agradezco a mis hermanos Oscar e Isaac por su comprensioacuten y por
aguantarme todos estos antildeos
Agradezco a mis profesores del IPN Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez
Mora Gabriel Ramiacuterez Daacutemaso Elda Ordaz Ayala Moiseacutes Saacutenchez Velaacutesquez Y a
mi tutor el ingeniero Enrique Alberto Morfiacuten Faure mi tutor de tesis a todos gracias
por aguantar mi hiperactividad en el politeacutecnico y por guardar un espacio para
nosotros como alumnos
Nuevamente a mis tutores Fernando Rodriacuteguez Chaacutevez Alejandro Chaacutevez Mora y
Alberto Morfiacuten Faure por apoyarme en los momentos cuando necesite de alguien o de
apoyo econoacutemico
Agradezco a la sentildeora Martha H de Gallardo y a sus hijos que con el apoyo y los
consejos han sido de gran ayuda para miacute como estudiante
Y lo maacutes importante gracias a Dios por permitirme estar con vida y seguir siempre
adelante
Iacutendice
paacuteg
1 Introduccioacuten 1
2 Objetivo general 2
3 Objetivo especiacutefico 2
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo 3 41 Maacutes raacutepido y limpio 7
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico 14
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura 18
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST 23
45 Muestreo de aceite viscoso 25
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros 27
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo 31
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM 33
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas
Desviadas-horizontales 41
51 Tecnologiacuteas avanzadas 45
52 Perfil de flujo en tiempo real 48
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten 49
54 Retos en pozos desviados y horizontales 50
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo 58
6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en fondo
del pozo 60
61 Coacutemo llegar al lugar 61
62 Sistema de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo 69
63 Desafiando las profundidades 75
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores 78
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten 80
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y 84
7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico 90
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos 91
72 Mediciones multifaacutesicas 93
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo 96
74 Oportunidades de medicioacuten permanente 99
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial 105
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten 107
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos 109
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra 110
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros 111
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles 112
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite 113
8 Conclusiones 116
9 Recomendaciones 117
10 Anexos 118
101 Foacutermulas 119
102 Escritura 120
11 Bibliografiacutea 121
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
1
1 Introduccioacuten
Es importante para un proyecto saber cuales son los factores sustanciales que son de
gran importancia para dicho evento en un pozo petrolero por ejemplo tendriamos que
responder a la pregunta iquestqueacute estamos produciendo partiendo de esta pregunta
llegamos a la conclusioacuten que es importante para esta industria saber que es lo que en
realidad estamos obteniendo del subsuelo ya que a partir de la contestacioacuten a esta
interrogante podemos escoger entre tantos tipos de instalaciones tuberiacuteas materiales y
hasta la configuracioacuten de los campos petroleros
Cabe mencionar que asiacute como en la medicina haciendo la analogiacutea donde un medico
tiene tratamiento para cada cuadro y en su implementacioacuten variara dependiendo de cada
paciente y tomando en cuenta factores como sexo edad talla e inclusive la etnia Asiacute un
pozo petrolero dependiendo de sus caracteriacutesticas y litologiacutea y la geometriacutea del pozo
tendraacute un disentildeo para cada caso
Partiendo de la analogiacutea anterior queremos dar a entender que cada pozo es diferente y
que es de suma importancia saber lo que se esta produciendo para poder los materiales y
el equipo preciso para esa situacioacuten en particular El tipo de fluido que entra a las liacuteneas
en ocasiones lleva compuestos corrosivos como azufre o abrasivos como la arena
tambieacuten es necesario saber la cantidad de arena que se produce y cuales son los
intervalos productores asiacute como la cantidad de agua y de aceite y gas producidos la
composicioacuten de los aceites y las caracteriacutesticas de la formacioacuten y el agua congeacutenita
Todos estos son factores importantes para poder saber la naturaleza del aceite y gas que
se produce y poder determinar la capacidad de los yacimientos e inferir con mayor
precisioacuten su productividad
El campo de los registros geofiacutesicos es un aacuterea de la industria petrolera donde se hace
necesario tener conocimientos de diversos campos de las ciencias de la tierra como la
geologiacutea la petrofiacutesica y la ingenieriacutea petrolera Y se necesitan de conocimientos de
acuacutestica electricidad e inclusive de mecaacutenica de fluidos como lo es en el caso de los
registros de produccioacuten Y estos uacuteltimos son los que me motivaron a desarrollar el
presente trabajo ya que en la escuela contamos con relativamente poca informacioacuten
acerca de los registros de produccioacuten y se presento la oportunidad de realizar un trabajo
sobre nuevos sistemas de medicioacuten de flujo recientemente introducidos en el mercado y
poder poner este trabajo al alcance de la comunidad estudiantil y docente
Mario Ceacutesar Castellanos Velazco
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
2
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten del flujo multifaacutesico
2 Objetivo general
El objetivo central de este trabajo es el de mostrar los principios de operacioacuten y las
funciones que desarrollan estos sistemas para hacer que los consultantes analicen la
factibilidad de su implementacioacuten en los campos maduros y de reciente desarrollo en
Meacutexico
3 Objetivo especiacutefico
Demostrar como estos sistemas que dicha compantildeiacutea ha desarrollado determinan el flujo
multifaacutesico a nivel yacimiento en pozos petroleros desviados y horizontales asiacute como
en la superficie describiendo asiacute distintos ambientes en lo que estos sistemas pueden
desenvolverse Y como consecuencia implementar medidas para lograr una mayor
produccioacuten y tomar en cuenta los tipos de materiales y configuracioacuten de las
instalaciones petroleras para un mejor desempentildeo
Asiacute como tambieacuten lograr una mayor certidumbre en cuanto a las inversiones realizadas
para casos donde estas puedan ser motivo de controversia de desarrollo o abandono de
proyectos como en el caso de los campos maduros esto se puede traducir en un mayor
retorno de inversiones
Ademaacutes de proporcionar informacioacuten a estudiantes y docentes sobre las nuevas
tecnologiacuteas en cuanto a medicioacuten y cuantificacioacuten del flujo multifaacutesico en las diversas
etapas de exploracioacuten y produccioacuten de un campo petrolero
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
3
4 Anaacutelisis de fluidos de yacimientos en pozo
Un nuevo dispositivo de muestreo guiado permite la obtencioacuten de muestras
de fluidos de fondo de pozo de pureza inigualable y en una fraccioacuten de
tiempo requerido por la tecnologiacutea de muestreo convencional Ademaacutes el
meacutetodo resulta superior para la medicioacuten de las propiedades de los fluidos
de formacioacuten en el fondo del pozo
Para entender las propiedades de los fluidos de yacimientos es necesario realizar
muestras de fluidos El anaacutelisis de las muestras ayuda a identificar el tipo de fluido
estimar las reservas evaluar el valor de los hidrocarburos y determinar las propiedades
de los fluidos para optimizar asiacute la produccioacuten Utilizando los resultados del anaacutelisis de
los fluidos las compantildeiacuteas petroleras deciden coacutemo terminar un pozo desarrollar un
campo disentildear instalaciones de superficie conectar campos sateacutelites y mezclar la
produccioacuten entre pozos
El anaacutelisis de los fluidos tambieacuten es importante para comprender las propiedades del
agua de formacioacuten las cuales pueden tener un impacto econoacutemico significativo en
cualquier proyecto A menudo la meta maacutes criacutetica es la identificacioacuten de las
propiedades corrosivas del agua con el objetivo de seleccionar los materiales de
terminacioacuten de pozos y evaluar el potencial de acumulacioacuten de incrustaciones para
evitar problemas de aseguramiento del flujo Ademaacutes los analistas de registros
necesitan cuantificar la salinidad del agua de formacioacuten para la evaluacioacuten petrofiacutesica y
los geoacutelogos e ingenieros de yacimientos deben establecer el origen del agua para
evaluar la conectividad del yacimiento
Las muestras de fluido de formacioacuten se obtienen utilizando una de las tres teacutecnicas
principales En primer lugar los probadores de formacioacuten operados con cable y
desplegados en agujero descubierto pueden utilizarse para obtener muestras de fluidos
y realizar el anaacutelisis de las mismas en el fondo del pozo asegurando la obtencioacuten de
muestras oacuteptimas y con posibilidad de analizar los fluidos en las primeras etapas de
vida productiva del pozo Estos probadores proveen un meacutetodo econoacutemicamente
efectivo para obtener muestras de fluidos en forma temprana con un desempentildeo que a
menudo iguala o supera el desempentildeo logrado con el segundo meacutetodo el de pruebas de
formacioacuten efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten (DST) En el pasado las
pruebas DST disentildeadas habitualmente para probar la produccioacuten e investigar la
extensioacuten del yacimiento produciacutean muestras con menos contaminacioacuten que las
muestras extraiacutedas en agujero descubierto Las pruebas DST requieren un proceso de
planeacioacuten anticipada y terminacioacuten del pozo que tolere las presiones de produccioacuten
ademaacutes pueden costar mucho maacutes que los meacutetodos de extraccioacuten de muestras en
agujero descubierto especialmente en pozos marinos Con el tercer meacutetodo las
muestras se obtienen mediante herramientas operadas con cable desplegadas en pozos
entubados y en produccioacuten
Un aspecto importante del muestreo de fluidos es su anaacutelisis en condiciones de
yacimiento ayuda a validar la calidad de las muestras durante el proceso de muestreo
y ademaacutes posibilita el mapeo de las variaciones verticales de las propiedades de
fluidos permitiendo que los analistas determinen la conectividad vertical y definan la
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
4
Figura 1
arquitectura de los yacimientos en las primeras etapas de la vida productiva del campo
Las muestras de fluidos no contaminadas permiten la medicioacuten precisa de las
propiedades de los fluidos tanto en el fondo del pozo como en superficie
Despueacutes de obtenerse las muestras se analizan en laboratorio donde se someten a una
serie de pruebas que depende de lo que el cliente requiera conocer Los anaacutelisis
estaacutendar para la muestra de hidrocarburos incluyen la composicioacuten quiacutemica hasta
C30+ la relacioacuten gas-aceite (RGA) densidad viscosidad y propiedades de las fases
como presioacuten de saturacioacuten punto de burbujeo punto de escurrimiento y estabilidad de
los asfaltenos Ahora es posible obtener numerosas mediciones en el fondo del pozo
utilizando meacutetodos de espectroscopiacutea oacuteptica para caracterizar los fluidos de formacioacuten
en condiciones de yacimiento Estas mediciones incluyen la densidad volumeacutetrica
densidad oacuteptica la RGA y composicioacuten quiacutemica hasta C6+ La medicioacuten de los fluidos
en laboratorio y en el fondo del pozo requiere en ambos casos muestras puras y sin
contaminar La contaminacioacuten se produce cuando el filtrado del fluido de perforacioacuten
miscible ha invadido la formacioacuten se mezcla con el fluido de formacioacuten que es
muestreado Por ejemplo las muestras de hidrocarburos se contaminan con filtrado de
lodo base aceite (OBM) y las muestras de agua se mezclan con filtrado de lodo base
agua (WBM)
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5
Para reducir la contaminacioacuten durante la recoleccioacuten de las muestras los ingenieros
recurren en general a aumentar el volumen del fluido extraiacutedo del yacimiento
mediante el incremento de los tiempos o de la velocidad de bombeo El anaacutelisis del
nivel de contaminacioacuten del fondo de pozo puede determinar cuaacutendo el fluido que fluye a
traveacutes de la liacutenea de flujo de la herramienta de muestreo se encuentra suficientemente
limpio como para ser recolectado Sin embargo los tiempos de bombeo largos
aumentan el tiempo de equipo de perforacioacuten y los costos asociados con el mismo y
pueden incrementar el riesgo de atascamiento de las herramientas en el fondo del pozo
Dependiendo de la permeabilidad del yacimiento las tasas de bombeo altas pueden
hacer que la presioacuten de fluido del yacimiento caiga por debajo de la presioacuten de
saturacioacuten Si esto sucede las muestras de fondo de pozo no son representativas del
fluido de yacimiento En caso de formaciones no consolidadas un reacutegimen de bombeo
alto puede inducir la produccioacuten de arena Ademaacutes en ambientes con alta permeabilidad
vertical ni siquiera los tiempos de bombeo largos y altos regiacutemenes de bombeo
garantizan la obtencioacuten de muestras limpias Los especialistas en anaacutelisis de fluidos han trabajado para comprender y mitigar los efectos de la contaminacioacuten sobre las
muestras Algunos meacutetodos buscan obtener la composicioacuten o RGA de una muestra
pura conociendo la composicioacuten OBM que contamina la muestra recolectada Sin
embargo las propiedades de fluidos estimadas de este modo se acompantildean de
incertidumbre y errores Los investigadores cuantifican los errores causados por la
Figura 2
Efecto de la contaminacioacuten con filtrado de lodo base aceite (OBM) sobre la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos El anaacutelisis de laboratorio sobre los aceites vivos con el agregado de cantidades variables de filtrado OBM muestra una reduccioacuten de las presiones de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos con el incremento de la contaminacioacuten con OBM Los aceites vivos son acites que contienen gas disuelto La precipitacioacuten de asfaltenos se detecta por el factor de transmisioacuten de luz los precipitados dispersan la luz y reducen el factor de transmisioacuten Eacutestos y otros experimentos similares muestran que para una contaminacioacuten con OBM de un 1 (porcentaje en peso) la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos se reduce entre 100 y 150 lpc La muestra con 194 de contaminacioacuten alcanzoacute la presioacuten de saturacioacuten antes de alcanzar la presioacuten de precipitacioacuten de asfaltenos
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6
contaminacioacuten en ciertas mediciones Por ejemplo la presioacuten a la que precipitan los
asfaltenos en los aceites crudos se reduce en presencia de contaminacioacuten con OBM En
un caso un nivel de contaminacioacuten con OBM de tan soacutelo un 1 en peso hizo que la
presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos sufriera una reduccioacuten de entre 100 y
150 lpc [07 a 10 MPa] Por ende las mediciones realizadas en muestras contaminadas
subestiman la presioacuten de inicio de la precipitacioacuten de asfaltenos y afectan
negativamente las predicciones de aseguramiento del flujo y de produccioacuten Estos
resultados ponen de manifiesto la necesidad de contar con muestras con niveles de
contaminacioacuten extremadamente bajos
Un nuevo dispositivo de muestreo disentildeado para reducir la contaminacioacuten con filtrado
guiacutea (focuses) el flujo de admisioacuten de modo que el fluido del yacimiento fluye hacia
una liacutenea de muestreo mientras que el filtrado fluye hacia una liacutenea independiente
Con esta herramienta innovadora el fluido contaminado por filtrado de lodo se
separara en forma eficaz del fluido de formacioacuten en las primeras etapas del proceso de
muestreo Se obtiene una muestra del fluido de yacimiento limpia mucho maacutes raacutepido
que con las teacutecnicas de muestreo convencionales Este trabajo describe las ventajas de la
nueva herramienta de muestreo guiado (focused fluid sampling) utilizando ejemplos de
muestreo de hidrocarburos y agua en campos del Golfo de Meacutexico Mar del Norte India
y Medio Oriente
Figura 3
Muestreo de fluidos de formacioacuten convencional con un probador de la formacioacuten operado con cable El probador hace que un empacador selle contra la pared del pozo y luego presiona una probeta a traveacutes del enjarre de filtracioacuten y contra la formacioacuten (derecha) El fluido de formacioacuten se indica en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro La probeta (izquierda) posee un solo orificio de admisioacuten Cuando se inicia el bombeo el fluido se encuentra contaminado (graacutefica inserto) pero la contaminacioacuten se reduce gradualmente con el tiempo No obstante es probable que aun con tiempos de bombeo largos el nivel de contaminacioacuten no alcance un valor aceptable en ciertas formaciones
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41 Maacutes raacutepido y limpio
Para apreciar en su totalidad las ventajas del nuevo meacutetodo de muestreo es necesario
hacer una breve descripcioacuten de la tecnologiacutea convencional de muestreo de fluidos en el
fondo del pozo En el escenario tiacutepico la perforacioacuten a traveacutes de una formacioacuten
permeable en condiciones de sobre balance facilitar la invasioacuten del filtrado de fluido de
perforacioacuten hacia la formacioacuten y la creacioacuten del enjarre de filtracioacuten sobre la pared del
pozo Durante el muestreo convencional del fluido de formacioacuten un probador de la
formacioacuten operado con cable asienta un empacador contra la pared del pozo para aislar
la probeta de muestreo de los fluidos del pozo y de la presioacuten hidrostaacutetica Luego la
probeta es presionada a traveacutes del enjarre de filtrado y contra la formacioacuten Una vez
logrado el sellado exitoso del empacador la probeta de muestreo se conecta con la
formacioacuten quedando la liacutenea de flujo de la herramienta aislada del fluido del pozo y de
la presioacuten hidrostaacutetica
A medida que la herramienta de muestreo extrae fluido de la formacioacuten a traveacutes de la
probeta el primer fluido de yacimiento que ingresa en la liacutenea de flujo se contamina con
el filtrado del fluido de perforacioacuten El nivel de contaminacioacuten monitoreado en tiempo
real con analizadores espectroscoacutepicos de fondo de pozo se reduce conforme continuacutea
la extraccioacuten Dependiendo de la permeabilidad de la formacioacuten la anisotropiacutea y la
magnitud de la invasioacuten la viscosidad del fluido de formacioacuten y el tiempo de bombeo
la reduccioacuten de la tasa y presioacuten de flujo el nivel de contaminacioacuten se reduce lo
suficiente o no como para permitir la recoleccioacuten de una muestra de fluido que sea
representativa del fluido de formacioacuten El fluido contaminado con filtrado de zonas
invadidas profundamente sigue alimentando la probeta de muestreo y en los casos en
los que el enjarre se forma deficientemente el fluido del pozo puede seguir invadiendo
la formacioacuten a un ritmo relativamente significativo El logro de niveles de
contaminacioacuten suficientemente bajos quizaacutes requiera operaciones de bombeo
prolongadas por varias horas Esto resulta costoso en teacuterminos de tiempo de equipo de
perforacioacuten y en una mayor exposicioacuten al atascamiento en agujeros descubiertos
Buscando la forma de mejorar la calidad de las muestras y reducir el tiempo de
muestreo los cientiacuteficos investigaron los efectos de las diferentes configuraciones de las
probetas Para comprobar la idea de que el flujo guiado hacia el interior de una probeta
reduzca la contaminacioacuten de una muestra y acorte el tiempo de muestreo un cientiacutefico
del Centro de Investigaciones de Schlumberger en Cambridge Inglaterra simuloacute el
flujo hacia el interior de una probeta modificada Los resultados del modelado
ayudaron a determinar el tamantildeo oacuteptimo de las probetas Los investigadores del Centro
de Investigaciones Doll de Schlumberger en Ridgefield Connecticut EUA realizaron
experimentos 2D en modelos de laboratorio para determinar los beneficios potenciales
de limpieza de las muestras Las probetas modificadas poseiacutean tres aberturas dos
aberturas laterales denominadas probetas de proteccioacuten (o de descarte) que extraiacutean y alejaban el fluido contaminado de la porcioacuten central de la probeta y una abertura
central denominada probeta de muestreo que recolectaba el fluido con bajo nivel de
contaminacioacuten Los resultados experimentales indicaron que la limpieza con las
probetas de proteccioacuten activas se produciacutea mucho maacutes raacutepido que sin ellas logrando
niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con menos volumen de fluido bombeado
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Pruebas de ingenieriacutea adicionales realizadas en el Centro de Tecnologiacutea de Sugar Land
en Texas extendieron los resultados 2D en las formaciones simuladas a tres
dimensiones en formaciones rocosas reales En estos experimentos un prototipo de
probeta de fondo de pozo de una nueva herramienta de muestreo guiado extrajo los
fluidos de un nuacutecleo de arenisca grande en un dispositivo de prueba El nuacutecleo de 12
pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro conteniacutea fluido de formacioacuten acuoso
con cloruro de sodio [NaCl] y fluido con filtrado de lodo de diferentes conductividades
conocidas El flujo de fluido hacia la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de
muestreo fue controlado y medido con vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de
alta presioacuten Los medidores de conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las
liacuteneas de flujo instaladas desde la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
registraron la historia de limpieza de cada prueba de muestro
Figura 4
Configuracioacuten y resultados visuales de los experimentos de laboratorio que simulan el flujo guiado La configuracioacuten experimental (arriba) con sitioacute en una formacioacuten 2D hecha con partiacuteculas de vidrio rodeadas por un solo aceite con un iacutendice oacuteptico ideacutentico al de las partiacuteculas de vidrio toda sostenida entre dos placas de vidrio verticales La porcioacuten inferior del aceite se tintildeoacute de rojo para representar la zona invadida con filtrado Por encima de esta porcioacuten el aceite se dejoacute transparente Utilizando un dispositivo de probetas de muestreo y de proteccioacuten (o descarte) en la base de la formacioacuten se extrajo el fluido (inserto) Una caacutemara monitoreoacute la limpieza en la formacioacuten directamente frente al dispositivo de probetas Despueacutes del procesamiento de las imaacutegenes las imaacutegenes visuales obtenidas con la teacutecnica de repeticioacuten (izquierda) muestran diferencias grandes en la zona limpiada con la probeta de muestreo sola (izquierda) y con las probetas de muestreo y de proteccioacuten juntas (derecha) La probeta de muestreo y la probeta de proteccioacuten limpian un aacuterea grande frente a la probeta de muestreo lo que asegura que soacutelo el fluido no contaminado ingrese en la probeta de muestreo
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Con filtrado de lodo de diferentes conductividades conocidas El flujo de fluido hacia la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo fue controlado y medido con
vaacutelvulas de medicioacuten y medidores de flujo de alta presioacuten Los medidores de
conductividad eleacutectrica calibrados colocados en las liacuteneas de flujo instaladas desde la
probeta de proteccioacuten y probeta de muestreo registraron la historia de limpieza de
cada prueba de muestreo Con el guiado de la muestra los niveles de contaminacioacuten del
fluido de la liacutenea de muestreo se redujeron raacutepidamente mientras que el nivel de
contaminacioacuten de la liacutenea de descarte disminuyoacute en forma gradual Una probeta
tradicional habriacutea medido el flujo combinado y sin alcanzar un nivel de contaminacioacuten
inferior al 10
Figura 5
Disentildeo de una configuracioacuten experimental para investigar la factibilidad del muestreo guiado Un probador en la interfase de formacioacuten contiene un nuacutecleo de arenisca de 12 pulgadas de altura y 155 pulgadas de diaacutemetro se encuentra en contacto con dos colectores de fluido y una probeta prototipo de laboratorio que permite el guiado de la muestra El fluido de formacioacuten simulado se suministra en la base del nuacutecleo y el filtrado simulado en un aro que rodea al nuacutecleo El flujo hacia y desde el probador es controlado y monitoreado con bombas y vaacutelvulas el nivel de contaminacioacuten se calcula a partir de mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo
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Figura 6
Reduccioacuten de la contaminacioacuten con y sin probeta de proteccioacuten o descarte Las mediciones de laboratorio detectaron niveles de contaminacioacuten maacutes bajos con el incremento del volumen de fluido bombeado lo que correspondioacute a un incremento del tiempo de bombeo La extraccioacuten de muestras sin la probeta de proteccioacuten (azul) nunca alcanzoacute niveles de contaminacioacuten inferiores al 1
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La clave para la obtencioacuten de muestras con niveles de contaminacioacuten bajos es la guiacutea de
flujo logrado con la probeta de admisiones muacuteltiples Este disentildeo innovador ha sido
implementado en la herramienta de muestreo operada con cable Quicksilver Probe un
nuevo moacutedulo del Probador Modular de la Dinaacutemica de Formacioacuten MDT En ciertos
aspectos la configuracioacuten del moacutedulo Quicksilver Probe es similar a la de los
tomadores de muestra tradicional en cuanto un sello empacador aiacutesla la zona de
muestreo del fluido del pozo No obstante dentro de la zona de muestreo del fluido una
probeta de proteccioacuten ciliacutendrica colocada en la periferia de la zona de muestreo rodea
y protege la zona de muestreo maacutes interna
Datos experimentales obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado La reduccioacuten de la contaminacioacuten inferida de las mediciones de conductividad eleacutectrica en las liacuteneas de flujo de descarte y flujo de muestreo demuestra la limpieza del fluido en esta prueba de muestreo El nivel de contaminacioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo (verde) se redujo raacutepidamente mientras que en la liacutenea de flujo de descarte (rojo) disminuyoacute gradualmente La suma del flujo de ambas liacuteneas da como resultado el flujo total (azul) es decir el flujo que habriacutea medido una probeta tradicional
Figura 7
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 8
Muestreo de fluido de formacioacuten con la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe La probeta posee dos orificios de admisioacuten con la liacutenea de toma de descarte rodeando la liacutenea de toma de muestras Los empacadores rodean y separan estas probetas y se sellan contra la pared del pozo (derecha) El fluido de formacioacuten se muestra en azul grisaacuteceo y el filtrado en marroacuten claro Cuando se inicia el bombeo el fluido que fluye a traveacutes de la liacutenea de toma de muestras se encuentra altamente contaminado (graacutefico inserto) pero la contaminacioacuten se reduce raacutepidamente con el tiempo Pronto los niveles de contaminacioacuten alcanzan un valor aceptable
Un sello de empacador adicional separa la admisioacuten del fluido de descarte de la
admisioacuten del fluido de muestreo La zona interna y la zona perifeacuterica estaacuten conectadas a
liacuteneas de flujo independientes a las que se alude como liacutenea de flujo de muestreo y
liacutenea de flujo de descarte o de proteccioacuten respectivamente Dos bombas una colocada
por encima de la probeta y otra por debajo introducen el fluido en las dos liacuteneas de
flujo con velocidades diferentes y los analizadores espectroscoacutepicos determinan la
composicioacuten del fluido en cada liacutenea de flujo El efecto de orientacioacuten de este meacutetodo
se asemeja levemente a la forma en que los dispositivos de adquisicioacuten de latero
perfiles utilizan los electrodos ―protectores para guiar la corriente dentro de una
formacioacuten con el fin de medir la resistividad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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El dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe bombea el fluido desde la
formacioacuten a traveacutes del aacuterea central y el aacuterea perifeacuterica de la zona de muestreo
simultaacuteneamente Inicialmente el fluido contaminado mezclado fluye hacia ambas
aacutereas pero no se recolecta Despueacutes el flujo se separa o se divide entre las liacuteneas de
descarte y de muestreo El flujo en la entrada de la liacutenea de descarte se incrementa y en
poco tiempo todo el fluido contaminado se introduce en la liacutenea de descarte
permitiendo que el fluido de formacioacuten con bajo nivel de contaminacioacuten fluya hacia la
La sarta de herramientas Quicksilver Probe
Los fluidos ingresan en la herramienta en la probeta de muestreo guiado Los fluidos
contaminados fluyen hacia abajo a traveacutes del analizador de fluidos y la bomba de descarte
Los fluidos limpios fluyen hacia arriba a traveacutes de los moacutedulos del analizador de fluidos y la
bomba de muestreo hasta el moacutedulo de botellas para muestras La configuracioacuten puede
variar para las diferentes operaciones de muestreo Por ejemplo para ciertas aplicaciones
las bombas pueden estar localizadas aguas arriba de los analizadores de fluidos
Figura 9
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
14
liacutenea de muestreo Esta teacutecnica acentuacutea la diferencia en el nivel de contaminacioacuten entre
el fluido limpio y el fluido contaminado lo que facilita la identificacioacuten del momento en
el que se obtiene una muestra limpia Algunos estudios de diversos casos ambientales
muestran la calidad de las muestras que es posible obtener utilizando la nueva
tecnologiacutea de flujo guiado
42 Exploracioacuten en el Golfo de Meacutexico
En el antildeo 2004 Chevron perforoacute un pozo de exploracioacuten en el play incipiente de edad
Terciario Inferior situado en aguas profundas del Golfo de Meacutexico Estos pozos
habitualmente son difiacuteciles de perforar y terminar con tirantes de agua (profundidades
del lecho marino) que alcanzan 3000 m [10000 pies] y profundidad total que excede
7600 m [25000 pies] Hasta el momento maacutes de 20 pozos de exploracioacuten y
evaluacioacuten han sido perforados en este play maacutes de la mitad fueron pozos
descubridores con columnas de aceite de gran espesor en muchos casos No obstante
en esas condiciones la prueba de pozo suele ser extremadamente cara y su costo
habitual asciende a US$ 70 millones o una suma superior Por este motivo raramente se
El play de edad Terciario Inferior situado en el aacuterea de aguas profundas del Golfo de Meacutexico donde Chevron descubrioacute el Campo Jack en el antildeo 2004 Los otros pozos del play de edad Terciario Inferior se muestran como puntos
Figura 10
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
15
realizan pruebas DST en esta regioacuten Perforando en este play del Bloque Walker Ridge
759 en septiembre de 2004 Chevron y sus socios anunciaron el descubrimiento de
areniscas petroliacuteferas de maacutes de 110 m [350 pies] de espesor neto en el Pozo Jack 1 el
primer pozo del aacuterea prospectiva Jack El aacuterea marina subsalina se encuentra a
aproximadamente 4 3 0 km [270 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens y a 280 km [175
millas] de la costa Para evaluar el aacuterea prospectiva con maacutes detenimiento Chevron
perforoacute un segundo pozo denominado Jack 2 en el Bloque Walker Ridge 758 una
profundidad total de 8588 m [28175 pies] Apartaacutendose de los procedimientos
habituales Chevron planificoacute la prueba de pozo que convertiriacutea a Jack 2 en el uacutenico
pozo del Terciario Inferior probado en el Golfo de Meacutexico La obtencioacuten de una
muestra pura de fluido de formacioacuten previo a la prueba de produccioacuten ayudoacute
significativamente a la reduccioacuten de incertidumbres asociadas con el fluido de disentildeo de
prueba mejorando en consecuencia el valor de este costoso servicio
Una configuracioacuten singular de la sarta de herramientas de muestreo MDT posibilitoacute la
recoleccioacuten de muestras de fluido obtenidas en forma tradicional en dos estaciones con
una probeta de diaacutemetro extra-largo (XLD) y orientoacute las muestras en dos estaciones con
el moacutedulo Quicksilver Probe El anaacutelisis del fluido de la liacutenea de flujo en tiempo real
realizado en una estacioacuten con la probeta XLD muestra que la relacioacuten RGA se
incrementa pero no se nivela aun despueacutes de 8 horas de bombeo No obstante se
recolectaron muestras a los 30000 segundos Los anaacutelisis de laboratorio demostraron
posteriormente que estas muestras poseiacutean maacutes de 10 de contaminacioacuten con OBM
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
16
Figura 11
Graacutefica de limpieza del fluido de la liacutenea de flujo obtenida con una probeta de diaacutemetro extra grande en el Pozo Jack 2 de Chevron El volumen de fluido bombeado durante el muestreo se muestra en el carril superior El anaacutelisis en tiempo real de la densidad oacuteptica medida con el Analizador de Fluidos Vivos LFA conduce a la cuantificacioacuten de la faccioacuten de volumen de los componentes C6+ que son baacutesicamente hidrocarburos liacutequidos (segundo carril) y de la relacioacuten gas-aceite (RGA) (tercer carril) a medida que el fluido de la liacutenea de flujo se vuelve maacutes limpio La relacioacuten RGA (azul) continuacutea creciendo lo que indica un muestreo maacutes limpio pero no se nivela ni siquiera despueacutes de 8 horas de bombeo El anaacutelisis de laboratorio de las muestras recolectadas a los 30000 segundos indicoacute que el nivel de contaminacioacuten era superior al 10 Un carril indicador de la calidad de los datos (carril inferior) es verde cuando la calidad de los datos es alta y marroacuten cuando la calidad de los datos es pobre
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Las muestras obtenidas con el moacutedulo Quicksilver Probe exhibieron una contaminacioacuten
inferior al 1 despueacutes de 4 horas de bombeo Las graacuteficas de volumen de bombeo y
RGA obtenidas de las liacuteneas de flujo de descarte y de muestreo muestran las etapas de
limpieza del fluido Entre 0 y 7340 segundos la bomba inferior inicioacute el
desplazamiento del fluido hacia el pozo llevando los fluidos mezclados a traveacutes de la
liacutenea de flujo de descarte El bombeo de los primeros fluidos a traveacutes de la bomba de la
liacutenea de descarte ayuda a optimizar la obtencioacuten de las muestras Los fluidos que fluyen
en las primeras etapas son maacutes propensos a contener soacutelidos de lodo que obturen la
bomba Si se produce tal obturacioacuten los ingenieros de campo prefieren que se obture la
bomba de descarte en vez de la bomba de muestreo Si bien el flujo no se guiacutea si se
Graacuteficas de volumen de bombeo fraccioacuten de volumen y RGA para los fluidos de la liacutenea de muestreo (izquierda) y la liacutenea de descarte (derecha) obtenidos con el meacutetodo de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe Como se observa en el carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) soacutelo la bomba de la liacutenea de descarte (rojo) opera entre 0 y 7340 segundos Luego se activa la bomba de la liacutenea de muestreo (marroacuten) que bombea hasta 11500 segundos en cuyo momento ambas bombas funcionan en forma sincronizada pero a diferentes velocidades La limpieza puede verse por el incremento de la RGA (azul) en la liacutenea de flujo de descarte entre 0 y 7340 segundos mientras la liacutenea de muestreo se encuentra inactiva Luego la bomba de descarte se detiene y la bomba de la liacutenea de muestreo se pone en funcionamiento La RGA observada con el moacutedulo LFA de la liacutenea de muestreo se incrementa gradualmente al principio y luego el flujo se divide a los 11500 segundos la RGA de la liacutenea de muestreo se incrementa en forma sustancial y alcanza una meseta lo que indica que el fluido estaacute limpio La muestra obtenida a 14000 segundos indicoacute un nivel de contaminacioacuten demasiado pequentildeo para ser medido
Figuras 12 y 13
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
18
opera con una sola bomba pueden extraerse muestras si la bomba de muestreo estaacute
funcionando No se pueden obtener muestras si soacutelo opera la bomba de descarte
En este ejemplo la bomba de descarte se detuvo a los 7340 segundos y la bomba de la
liacutenea de muestreo comenzoacute a funcionar La RGA observada con el Analizador de
Fluidos LFA de la liacutenea de muestreo comenzoacute a incrementarse La RGA detectada con
la herramienta LFA de la liacutenea de descarte se ignora ya que no circula fluido a traveacutes de
la misma Aproximadamente a los 11500 segundos el flujo se divide La RGA en la
liacutenea de muestreo se incrementa raacutepidamente lo que indica un proceso de limpieza
raacutepido conforme el filtrado contaminado se guiacutea lejos de la probeta de muestreo
Ademaacutes la curva RGA se aplana de inmediato lo que indica que el fluido estaacute limpio
La RGA en la liacutenea de descarte sigue aumentando su fluido auacuten se estaacute limpiando La
muestra obtenida a los 14000 segundos fue analizada posteriormente en el laboratorio
detectaacutendose un nivel de contaminacioacuten demasiado bajo para ser medido
El empleo del dispositivo Quicksilver Probe permitioacute comparar las muestras de fluido
de alta calidad con las del pozo descubridor y proporcionoacute una estimacioacuten mejorada de
la viscosidad en comparacioacuten con las muestras obtenidas con herramientas
convencionales Las muestras de menos contaminacioacuten mejoraron el disentildeo de la prueba
DST mediante la cuantificacioacuten de la RGA para lo requerimientos del separador y las
instalaciones de superficie prediciendo el comportamiento PVT y mejorando la
caracterizacioacuten del yacimiento
La prueba de produccioacuten del Pozo Jack 2 finalizada en septiembre de 2006 fue la
prueba de pozo exitosa maacutes profunda realizada en el Golfo de Meacutexico Durante la
prueba el pozo mantuvo una tasa de flujo de maacutes de 950 m3d [6000 bd] de aceite
crudo proveniente de aproximadamente el 40 de su espesor neto Chevron y sus
socios Statoil ASA y Devon Energy Corporation decidieron perforar un pozo adicional
de evaluacioacuten en el antildeo 2007
43 Operaciones de muestreo a alta presioacuten y alta temperatura
Las condiciones de alta presioacuten y temperatura (HPHT) presentan un ambiente desafiante
para los aspectos en las operaciones de perforacioacuten adquisicioacuten de registros
terminacioacuten y produccioacuten de pozos Los pozos HPHT son a menudo profundos y
requieren el empleo de los equipos de perforacioacuten de mayor capacidad lo que puede
resultar costoso La adquisicioacuten de registros con cable generalmente demanda varias
carreras para obtener la informacioacuten necesaria y a menudo se presentan problemas de
atascamiento de las herramientas por lo que las operaciones de pescamdashcostosas y
prolongadasmdash conllevan riesgos potenciales La adquisicioacuten de registros con tuberiacutea no
suele ser la mejor opcioacuten porque expone las herramientas a temperaturas elevadas
durante maacutes tiempo
La tradicional adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar probablemente no ofrezca
suficiente esfuerzo de traccioacuten para desplegar sartas de herramientas largas en pozos
profundos y quizaacutes carezca del esfuerzo de traccioacuten extra necesario para extraer una
herramienta si se produce un atascamiento Un meacutetodo de despliegue recieacuten
desarrollado utiliza un cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate de alta
traccioacuten puede resultar efectivo en estos casos Este meacutetodo permite el des pliegue
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raacutepido de la sarta de adquisicioacuten de registros y una sobre traccioacuten mayor que reduce el
riesgo de atascamiento de las herramientas
En el sector britaacutenico del Mar del Norte los pozos HPHT son perforados usualmente
con OBM El muestreo de fluidos con cable convencional en los pozos perforados con
OBM requiere tiempos de bombeo largos Estos tiempos extendidos aumentan la
posibilidad de falla en las herramientas relacionadas con la temperatura elevada y
Figura 14
Sistema de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten para registrar pozos profundos con posibilidades de atascamiento de la herramienta en sartas pesadas El sistema comprende una unidad con cable estaacutendar de Schlumberger un malacate de doble tambor con cable de alta resistencia y un cable metaacutelico de alta resistencia a la traccioacuten El malacate incrementa el esfuerzo de traccioacuten que puede ejercerse sobre el cable de manera que hasta las sartas pesadas pueden recuperarse reduciendo el riesgo de atascamiento Con el cable de alta resistencia normalmente se utiliza un punto deacutebil fusible localizado en el cabezal de la sarta para permitir un esfuerzo de traccioacuten maacuteximo sobre la sarta si se requiere El punto deacutebil soacutelo puede romperse desde superficie Los pozos extremadamente profundos como los que superan 8500 m [28000 pies] requieren una unidad de cable modificada
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pueden ocasionar fallas Se necesita un tiempo de limpieza corto y muestras de mejor
calidad para una operacioacuten de muestreo de fluidos exitosa en condiciones de HPHT
Algunos ejemplos de pozos HPHT de Mar del Norte muestran coacutemo la accioacuten de guiado
del flujo de la herramienta Quicksilver Probe reduce el tiempo de limpieza
minimizando la exposicioacuten de la herramienta a temperaturas elevadas mejorando la
calidad de las muestras y reduciendo el riesgo de atascamiento de la herramienta
En un ejemplo HPHT del sector central de Mar del Norte ConocoPhillips (UK) Ltd
aplicoacute tecnologiacuteas nuevas y comprobadas para superar las dificultades presentes en este
ambiente hostil La experiencia indicoacute que ademaacutes de las altas temperaturas y presiones
los pozos del aacuterea mostraban tendencia al atascamiento los efectos de la profundidad
las propiedades del enjarre condiciones de sobrebalance hidrostaacutetico y tortuosidad de
los pozos se combinaban para obstaculizar la evaluacioacuten de yacimientos con
herramientas operadas con cable La obtencioacuten de cualquier dato bajo estas condiciones
requirioacute que se asegurara al equipo de perforacioacuten con los pasos necesarios para reducir
el riesgo de atascamiento de las herramientas de adquisicioacuten de registros Se realizaron
estudios para confirmar que ninguacuten hidrocarburo bombeado en el pozo durante el
anaacutelisis de fluidos desestabilizara la columna de lodo Las operaciones de adquisicioacuten
de registros con tuberiacutea fueron descartadas por razones de seguridad
ConocoPhillips (UK) Ltd registroacute con eacutexito otros pozos HPHT desafiantes de la regioacuten
con un equipo de adquisicioacuten de registros de alta resistencia a la traccioacuten En estos
casos la herramienta de adquisicioacuten de registros con cable se bajaron y extrajeron de los
pozos utilizando cable de alta resistencia a la traccioacuten y un malacate colocado entre el
piso de maniobra y la unidad de cable incrementa el esfuerzo de traccioacuten del cable de
4400 a 7030 kg [9700 a 15500 lbm] lo que asegura la recuperacioacuten de la sarta de
herramientas pesadas y largas
En este pozo exploratorio ConocoPhillips (UK) Ltd proyectoacute registrar el pozo y obtener
las presiones con el fin de determinar los pesos del lodo para perforar a mayor
profundidad y caracterizar el fluido de formacioacuten No se requirioacute ninguacuten proceso de
muestreo en el yacimiento primario porque los fluidos presentes en los bloques de falla
productora ya se conociacutean Se esperoacute que la temperatura de fondo de pozo alcanzara
185degC [365degF] y que las presiones de formacioacuten excedieran 14000 lpc [97 MPa] Las
herramientas de adquisicioacuten de registros en pozos HPHT de diaacutemetro reducido
SlimXtreme incluyendo la nueva herramienta analoacutegica de siacutesmica de pozo se
correriacutean con cable de alta resistencia con malacate extra
El pozo encontroacute un yacimiento secundario imprevisto por encima del objetivo
primario provocando cierta incertidumbre en la comprensioacuten de las propiedades de los
fluidos El programa de adquisicioacuten de registros fue modificado de inmediato para
incluir el muestreo del fluido en estas zonas recieacuten descubiertas Se preparoacute un moacutedulo
de la herramienta Quicksilver Probe a fin de ser corrido en el pozo y en la plataforma se
instaloacute un sistema PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo para
realizar el anaacutelisis de las muestras recolectadas en las cuatro zonas nuevas
En la primera arenisca muestreada con el dispositivo Quicksilver Probe se operoacute en
forma uniforme y el flujo a traveacutes de la herramienta se inicioacute en modo mezclado El
flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y la de proteccioacuten despueacutes de 2600
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Figura 15
Monitoreo de la limpieza de muestra utilizando el dispositivo de muestreo guiado Quicksilver Probe A 2600 segundos el flujo se dividioacute entre la probeta de muestreo y de proteccioacuten bombeando esta uacuteltima a mayor velocidad (marroacuten carril superior) La RGA se incrementoacute raacutepidamente pasando de 850 pies3bbl a aproximadamente 1500 pies3bbl alcanzando finalmente 1550 pies3bbl (tercer carril) El anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo PVT Express contiene un nivel de contaminacioacuten con OBM praacutecticamente nulo y entre 600-900 ppm de H2S Los resultados de los anaacutelisis de laboratorio realizados en tierra firme indicaron un 1 de contaminacioacuten con filtrado OBM El indicador de la calidad de datos (carril inferior) es verde lo que muestra datos de alta calidad
segundos de muestreo lo que dio lugar a un incremento abrupto de la RGA que pasoacute de
150 m3m3 [850 pies3bbl] a cerca de 270 m3m3 [1500 pies3bbl] La RGA se niveloacute
en 279 m3m3 [1550 pies3bbl] y se mantiene elevada durante la recoleccioacuten de las
muestras El anaacutelisis inicial de fluidos en el pozo indicoacute un aceite de alta pureza Los
resultados finales del anaacutelisis de laboratorio realizado indicaron un nivel de
contaminacioacuten del 1
Los especialistas en el sistema PVT Express identificaron entre 600 y 900 ppm de
aacutecido sulfhiacutedrico [H2S] en la capa de gas maacutes somera lo que es incompatible con el
disentildeo de terminacioacuten del pozo La presencia de estos niveles de H2S en la primera
arenisca condujo al equipo de subsuelo de ConocoPhillips (UK) Ltd a mejorar la
inspeccioacuten minuciosa de otras capas inexploradas Se programaron carreras adicionales
de adquisicioacuten de registros para las areniscas restantes en la seccioacuten de 8 1 frasl2 pulgadas
que incluyeron muchas maacutes estaciones de muestreo asumiendo que el moacutedulo podiacutea
tolerar las temperaturas elevadas
En otra estacioacuten la operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe se inicioacute y prosiguioacute
con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta Esto significa que la
liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo estaban conectadas
hidraacuteulicamente dentro de la herramienta en forma similar al muestreo tradicional con
una sola probeta El bombeo continuoacute durante maacutes de 14000 segundosmdashpor 4 horasmdash
momento en que se recolectaron las muestras porque el fluido no se tornaba maacutes limpio
El anaacutelisis en la localizacioacuten del pozo determinoacute que el nivel de contaminacioacuten era del
22 lo que fue confirmado tres semanas despueacutes con el resultado de laboratorio que
indicoacute un nivel del 23
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Figura18
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo HPHT de BG en el Mar del Norte Antes de los 3050 segundos el fluido fluyoacute a traveacutes de la bomba de la liacutenea de muestreo (azul carril superior) A los 3050 segundos la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) y la bomba de la liacutenea de muestreo operaron en forma sincroacutenica pero con la bomba de la liacutenea de descarte funcionando a mayor velocidad Esto produjo la divisioacuten del flujo dando origen a un incremento abrupto de la RGA (azul) a los 3050 segundos (segundo carril) Se observoacute que la muestra obtenida a los 8700 segundos no conteniacutea contaminacioacuten
Antes de abandonar esta estacioacuten de muestreo el ingeniero de campo logroacute cerrar la
vaacutelvula de derivacioacuten y establecer un flujo guiado El flujo se dividioacute entre la liacutenea de
flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo la RGA se incrementoacute sustancialmente
y la contaminacioacuten se redujo El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo indicoacute
que los niveles de contaminacioacuten cayeron de 22 a 15 Las muestras de fluido
recolectadas aquiacute mostraron un 1 de contaminacioacuten en el anaacutelisis de laboratorio
posterior Aquiacute y en las capas restantes se detectaron niveles normales de H2S En
total se obtuvieron 27 muestras de fluido con resultados de buena calidad en todas las
capas
El pozo se terminoacute disparaacutendose soacutelo en las capas que presentoacute que poseiacutean niveles de
H2S bajos compatibles con la metalurgia de las tuberiacuteas La obtencioacuten de una serie de
muestras de fondo de pozo sin contaminar como parte de un programa de adquisicioacuten
de registros de raacutepida evolucioacuten era vital para el eacutexito del desarrollo de este yacimiento
secundario Si no se hubieran muestras de alta calidad y la terminacioacuten del pozo se
habriacutea llevado a cabo sin estos datos las altas concentraciones de H2S dantildeariacutean la
tuberiacutea de produccioacuten asiacute como en las instalaciones de produccioacuten La mitigacioacuten de
este episodio requirioacute el cierre de la produccioacuten y la ejecucioacuten de una operacioacuten de
recuperacioacuten de pozo costosa para identificar y aislar la zona con contenido potencial de
H2S
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Figuras 16 y 17
Operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe en un pozo del Mar del Norte de ConocoPhillips (UK) Ltd con la vaacutelvula de derivacioacuten de la herramienta en posicioacuten abierta (izquierda) Con las liacuteneas de flujo de descarte y muestreo conectadas hidraacuteulicamente dentro de la herramienta el efecto es el mismo que el del muestreo convencional con una sola probeta El carril correspondiente al volumen de bombeo (extremo superior) indica soacutelo la bomba de muestreo en funcionamiento (azul) La limpieza es gradual como lo demuestra el incremento lento de la RGA con el tiempo (tercer carril) Despueacutes de maacutes de 14000 segundos el fluido no seguiacutea limpiaacutendose de manera que se procedioacute a recolectar las muestras De acuerdo con el anaacutelisis PVT Express de anaacutelisis de fluidos en la localizacioacuten del pozo el nivel de contaminacioacuten fue del 22 Despueacutes que el ingeniero de campo cerroacute la vaacutelvula de derivacioacuten (derecha) el flujo de fluido se dividioacute entre la liacutenea de flujo de descarte y la liacutenea de flujo de muestreo al cabo de aproximadamente 15500 segundos El bombeo se realiza tanto por la bomba de la liacutenea de muestreo (azul) como por la bomba de la liacutenea de descarte (marroacuten) (carril superior) pero la bomba de la liacutenea de descarte opera a mayor velocidad La RGA (tercer carril) se incrementoacute hasta alcanzar 1500 pies3bbl lo que indicoacute una reduccioacuten de la contaminacioacuten El anaacutelisis PVT Express en la localizacioacuten del pozo cuantificoacute una caiacuteda del nivel de contaminacioacuten del 22 al 15
44 Muestreo HPHT en lugar de la prueba DST
Perforando en otra aacuterea HPHT del sector central de Mar del Norte BG realizoacute un
descubrimiento de muacuteltiples zonas con hidrocarburos Este pozo de exploracioacuten fue
disentildeado para que no se ejecutaran pruebas DST lo que implicoacute un ahorro de costos en
dos niveles En primer lugar una prueba DST en esta regioacuten costoacute entre US$ 10 y 20
millones En segundo lugar la instalacioacuten de una terminacioacuten de menor costo generaba
ahorros adicionales Una prueba DST requeririacutea una tuberiacutea de revestimiento de 9 78
pulgadas maacutes pesada para tolerar las presiones de la prueba y un aacuterbol de prueba de
pozo diferente para soportar el equipo mencionado totalizando US$ 4 millones
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adicionales Ademaacutes la falta de produccioacuten de fluidos en superficie evitariacutea riesgos
ambientales
Como no se programoacute ninguna prueba DST era crucial obtener muestras de alta pureza
con cable Para permitir el anaacutelisis de los fluidos de formacioacuten en tiempo real la
herramienta Quicksilver Probe fue configurada con el moacutedulo LFA y el moacutedulo
Analizador de la Composicioacuten de los Fluidos CFA en la liacutenea de flujo de muestreo Un
sistema PVT Express instalado en el quipo de perforacioacuten analizoacute la contaminacioacuten en
la localizacioacuten del pozo Los especialistas pudieron participar en el proceso de
adquisicioacuten de registros y el anaacutelisis de las muestras en tiempo real a traveacutes del sistema
InterACT de monitoreo y enviacuteo de datos Mediante la confirmacioacuten de la pureza de la
muestra del pozo los ingenieros conocieron si la calidad de la muestra era adecuada o si
se requirieron una nueva muestra Los especialistas en fluidos de BG esperaban
muestras con un nivel de contaminacioacuten con OBM inferior al 5 Ademaacutes de las
muestras de hidrocarburos la herramienta obtuvo muestras de agua si toleraba las
temperaturas elevadas del yacimiento que se encontraban a mayor profundidad Se
anticipoacute que las presiones alcanzariacutean como miacutenimo un valor de 13000 lpc [90 MPa]
y se previoacute que la temperatura excederiacutea el liacutemite de operabilidad de los moacutedulos LFA y
CFA establecido en 177degC [350degF]
El primer intervalo muestreado con hidrocarburos el maacutes somero la temperatura
alcanza 171degC [340degF] La operacioacuten con la herramienta Quicksilver Probe procedioacute
normalmente comenzoacute con la probeta de proteccioacuten y la probeta de muestreo
conectadas a traveacutes de la vaacutelvula de derivacioacuten interna Se utilizoacute la bomba superior
para bombear el fluido a traveacutes de la liacutenea de muestreo El flujo se dividioacute entre la liacutenea
de descarte y la de muestreo despueacutes de 3050 segundos de bombeo momento en el que
un salto en la curva RGA se observoacute en la graacutefica LFA con reduccioacuten significativa del
nivel de contaminacioacuten del fluido en la liacutenea de muestreo Al cabo de menos de dos
minutos en que la contaminacioacuten alcanzoacute un nivel estimado del 10 se abrioacute la botella
de un galoacuten de capacidad para recolectar una muestra de seguridad una praacutectica
estaacutendar en pozos difiacuteciles Resultoacute prudente porque inmediatamente despueacutes la bomba
de la liacutenea de flujo de muestreo se atascoacute pero se puso en marcha nuevamente
La contaminacioacuten continuoacute reducieacutendose y cuando se niveloacute la RGA se abrioacute llenoacute y
reenvioacute a la superficie una botella para muestras monofaacutesicas El anaacutelisis PVT Express
realizado cuantificoacute un nivel de contaminacioacuten extremadamente bajo lo que indicoacute que
la muestra era pura y la herramienta se desplegoacute en el nivel maacutes profundo con
temperatura mayor Las pruebas de laboratorio independientes realizadas a las pocas
semanas en laboratorio detectaron nivel de contaminacioacuten nulo en esta muestra
En la siguiente zona con hidrocarburos se obtuvo con eacutexito tres muestras con un nivel
de contaminacioacuten bajo pero despueacutes las vaacutelvulas de retencioacuten de lodo en la liacutenea de
flujo de muestreo comenzaron a mostrar signos de taponamiento No obstante quedoacute
por muestrear la zona maacutes profunda con temperatura maacutes elevada Ahiacute en la estacioacuten de
muestreo de agua el moacutedulo LFA detectoacute tapones de lodo y filtrado OBM lo que
indicoacute que el movimiento inesperado del fluido se produjo a traveacutes del orificio de salida
del fluido Transcurrido cierto tiempo este movimiento del fluido proveniente del pozo
habiacutea removido la obturacioacuten de la vaacutelvula de retencioacuten de lodo y el bombeo
sincronizado hacia las liacuteneas de descarte y muestreo se llevoacute a cabo en forma normalmdasha
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pesar de la temperatura de fondo de pozo de 183 degC [361degF] mdash lo que permitioacute
obtener muestras de agua de formacioacuten
La determinacioacuten del nivel de contaminacioacuten de las muestras de agua con OBM en el
fondo del pozo se basoacute en la interpretacioacuten de los datos de los canales cromaacuteticos del
moacutedulo LFA El lodo del pozo filtrado OBM y agua de formacioacuten poseen respuestas
caracteriacutesticas en los rangos de frecuencias visibles y frecuencias de la banda infrarroja
cercana medidos con la herramienta Las dos muestras de agua recolectadas en este
nivel conteniacutean algo de fluido OBM de descarte pero esto no constituyoacute un problema
porque el OBM es inmiscible en el agua de formacioacuten BG estima un ahorro de hasta
US$ 24 millones si se utiliza el meacutetodo de muestreo guiado Quicksilver Probe en lugar
de una prueba de formacioacuten efectuada a traveacutes de la columna de perforacioacuten para
obtener muestras con un nivel de contaminacioacuten nulo
45 Muestreo de aceite viscoso
El aceite viscoso se difiacutecil de muestrear utilizando la tecnologiacutea de muestreo tradicional
Con su viscosidad maacutes baja el filtrado OBM fluye hacia los dispositivos de muestreo
incrementando la contaminacioacuten de las muestras y dejando a menudo fluidos de
formacioacuten de alta viscosidad en la formacioacuten
Cairn Energy India Pty Ltd experimentoacute esos problemas durante la obtencioacuten de
muestras de aceite en su Campo Bhagyam del noroeste de India El Campo Bhagyam es
Figura 19
Deteccioacuten de la contaminacioacuten con OBM en muestras de agua utilizando el moacutedulo LFA en el pozo HPHT de BG en Mar del Norte El carril superior muestra la presioacuten medida con el medidor de cuarzo y la presioacuten medida con el medidor de deformacioacuten junto con la resistividad sin escalar (rosa) y las carreras de la bomba (azul y verde) El segundo carril muestra la fraccioacuten de volumen de los componentes C6+ indicando la contaminacioacuten con filtrado OBM (verde) el OBM y los soacutelidos (rojo) y el agua (azul) A los 2600 segundos despueacutes que las bombas de descarte y muestreo comienzan a bombear en forma sincronizada la liacutenea de muestreo recibe el agua de formacioacuten (azul) El tercer carril contiene 10 canales oacutepticos LFA El canal 0 (negro) detecta el metano Los canales 6 y 9 (azul maacutes oscuro) detectan el agua El carril correspondiente a la fraccioacuten de volumen detecta el agua (azul) cuan do los canales LFA 6 y 9 alcanzan amplitudes altas
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Figura 20
Composicioacuten derivada del anaacutelisis de laboratorio de muestras de aceite viscoso obtenidas para Cairn Energy India en el Campo Bhagyam de la Cuenca Barmer Las muestras todas de la misma localizacioacuten fueron recolectadas utilizando un tomador de muestras monofaacutesicas operado con cable (WL) en pozo entubado (verde) un probador de la formacioacuten convencional operado con cable en agujero descubierto (azul) y la herramienta de muestreo guiado Quicksilver Probe en agujero descubierto (rojo) El probador de la formacioacuten convencional operado con cable arrojoacute una muestra contaminada mientras que la muestra de agujero descubierto obtenida con el meacutetodo de muestreo guiado se ajustoacute bien a la obtenida en el pozo entubado
uno de los 19 campos de la Cuenca de Barmer que explota la arenisca Fatehgarh de alta
permeabilidad Las reservas de aceite del yacimiento se estiman en 240 millones de m3
[1500 millones de barriles] La propiedad del aceite variacutea entre los distintos campos de
la cuenca y estos del Campo Bhagyam exhiben una variacioacuten composicional desde la
cresta hasta el contacto aguaaceite Cairn planea optimizar el desarrollo del campo y el
disentildeo de las instalaciones de superficie para lo cual necesita un mejor conocimiento de
las propiedades del aceite
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Los aceites Bhagyam poseen un alto contenido de parafinas lo que les confiere un alto
punto de escurrimiento y alta viscosidad a la temperatura del yacimiento La obtencioacuten
de muestras de calidad PVT representativas ha sido un desafiacuteo Antes de la introduccioacuten
del muestreo guiado en la India la mayoriacutea de las muestras obtenidas por Schlumberger
y otras compantildeiacuteas de servicios con probadores de formacioacuten en agujero descubierto
estaban demasiado contaminadas para suministrar propiedades PVT correctas durante el
anaacutelisis de laboratorio
Para obtener muestras sin contaminacioacuten Cairn recurre a la recoleccioacuten de muestras de
pozos entubados utilizando tomadores de muestras monofaacutesicas con cable Estas se
obtienen de esta manera y pueden tener niveles de contaminacioacuten bajos pero se
recolectan despueacutes haber de terminado el pozo
En una campantildea destinada a mejorar la calidad de las muestras el dispositivo
Quicksilver Probe recolectoacute muestras en dos pozos del Campo Bhagyam De las 18
muestras obtenidas 15 fueron de calidad PVT Seis exhibieron un nivel de
contaminacioacuten nulo Se analizoacute una de las muestras para determinar la composicioacuten
quiacutemica y se comparoacute con una muestra obtenida en la misma localizacioacuten con un
probador de formacioacuten en agujero descubierto convencional y con muestra obtenida en
pozo entubado
El meacutetodo tradicional en agujero descubierto Generoacute una muestra contaminada con
diversos componentes OBM La muestra obtenida en el pozo entubado presentoacute una
composicioacuten similar a la muestra Quicksilver Probe sin contaminar con pequentildeas
variaciones en la concentracioacuten de algunos componentes
Luego de la obtencioacuten exitosa de muestras sin contaminacioacuten y la disponibilidad
detallada de datos PVT de fluidos Cairn cuenta con mejores propiedades de fluidos
para llevar a cabo estudios de desarrollo de campos que incluyan estimaciones de
reservas disentildeo de instalaciones y aseguramiento del flujo Estos estudios son un aporte
significativo en la produccioacuten del Campo Bhagyam e indican el potencial para la
ejecucioacuten de estudios mejorados en el desarrollo de campos en todo el mundo
46 Obtencioacuten de muestras en campos maduros
El dispositivo Quicksilver Probe es una herramienta valiosa para evaluar la eficiencia de
recuperacioacuten de hidrocarburos en campos maduros Algunos ejemplos de campos
maduros complejos situados en Medio Oriente muestran coacutemo el meacutetodo de muestreo
guiado permitioacute obtener muestras puras en formaciones de permeabilidad alta-baja y
ayudoacute a evaluar la eficiencia del barrido de gas
El primer pozo se encuentra ubicado en un yacimiento que produce mediante empuje
por expansioacuten de casquete de gas y empuje de agua Recientemente se perforaron varios
pozos de evaluacioacuten para monitorear la eficiencia del barrido Los pozos se perforaron
con OBM y se registraron con la sonda integrada de adquisicioacuten de datos con cable
Platform Express y con la herramienta de resonancia magneacutetica nuclear para anaacutelisis en
agujero des cubierto Se utilizoacute el moacutedulo Quicksilver Probe de la herramienta MDT
para recolectar las muestras de fluidos
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El objetivo era evaluar la eficiencia de la expansioacuten del casquete de gas en el
yacimiento principal una formacioacuten de arenisca heterogeacutenea con una permeabilidad de
maacutes de 1 Darcy Si bien las bajas saturaciones de aceite derivadas de las mediciones
de Resonancia Magneacutetica Xpert MRX indicaron un nivel de barrido del aceite por
expansioacuten del gas altamente eficiente se corrioacute el probador de la formacioacuten para
confirmar la ausencia de aceite moacutevil en la zona barrida La identificacioacuten de la
presencia de aceite moacutevil remanente indicoacute un barrido incompleto El moacutedulo una
estacioacuten de la columna de aceite Todas las zonas muestran el incremento caracteriacutestico
RGA cuando el flujo a traveacutes de la liacutenea de descarte se aparta de la liacutenea de muestreo
Se captaron varias muestras de gas sin contaminacioacuten con filtrado OBM y sin aceite
moacutevil lo que indicoacute una recuperacioacuten eficiente
En la zona de aceite la RGA medida con el moacutedulo LFA indicoacute una precisioacuten de 1
con respecto a la RGA conocida en el campo El tiempo de bombeo requerido para una
muestra de aceite limpia extraiacuteda de esta zona fue de unos 1600 segundos
aproximadamente un tercio del tiempo requerido normalmente para la misma zona en
otros pozos El anaacutelisis de laboratorio determinoacute que la contaminacioacuten de la muestra de
aceite obtenida con la herramienta Quicksilver Probe era demasiado escasa para ser
medida
Figura 22
Comparacioacuten de los tiempos de bombeo para obtener muestras de aceite limpio en un campo del Medio Oriente con el moacutedulo Quicksilver Probe y probeta tradicional En esta arenisca de alta permeabilidad la herramienta Quicksilver Probe (rojo) requirioacute 1600 segundos de tiempo de bombeo para hacer pasar el fluido con bajo nivel de contaminacioacuten a la liacutenea de muestreo mientras que la probeta tradicional (azul) demandoacute aproximadamente el triple del tiempo de bombeo para obtener una muestra con baja contaminacioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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En un segundo ejemplo del Medio Oriente un pozo de evaluacioacuten penetroacute seis
yacimientos incluyendo uno nuevo Los objetivos eran obtener perfiles de presioacuten
identificar los fluidos en el fondo del pozo y obtener muestras de fluidos limpias
Ademaacutes el operador establecioacute el flujo desde las zonas de baja porosidad que no
habiacutean sido probadas previamente en forma directa para determinar su produccioacuten
potencial El operador seleccionoacute el dispositivo Quicksilver Probe porque la zona
amplia destinada a la probeta estaba mejor provista que las probetas convencionales de
diaacutemetro grande para establecer el flujo y obtener muestras de formaciones de baja
porosidad y permeabilidad
El pozo se perforoacute con OBM y los datos del calibrador mostraron buenas condiciones
de pozo Se seleccionaron los puntos de muestreo del fluido utilizando lecturas de
porosidad sin fluidos del registro de resonancia magneacutetica En la primera carrera de
medicioacuten de la presioacuten y obtencioacuten de muestras la herramienta MDT desplegada con
cable obtuvo perfiles de presioacuten utilizando la probeta de diaacutemetro grande En el
segundo descenso el moacutedulo Quicksilver Probe y las unidades de muestreo fueron
operados con la columna de perforacioacuten muestreaacutendose cinco estaciones
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Muestreo de un nuevo descubrimiento en un campo maduro del Medio Oriente Este pozo de evaluacioacuten penetroacute seis yacimientos incluyendo uno Ademaacutes de obtener muestras de presioacuten la compantildeiacutea realizoacute pruebas en las zonas de baja porosidad pasadas por alto La presioacuten de formacioacuten aparece en el Carril 1 con el aceite identificado en ciacuterculos verdes y el agua en ciacuterculos azules Los ciacuterculos abiertos indican mediciones de presioacuten que no caen en ninguacuten gradiente Las estrellas representan las presiones medidas con la herramienta Quicksilver Probe El Carril 2 contiene la movilidad determinada de la caiacuteda de presioacuten El Carril 3 representa la porosidad y el contenido de fluido intersticial indicando en rojo el aceite y azul el agua La segunda estacioacuten de muestreo a 300 pies fue un descubrimiento La fraccioacuten de volumen LFA y resultados RGA se representan a la derecha del carril de porosidad (extremo superior derecho) La velocidad de bombeo y valores RGA para la tercera estacioacuten se muestra a la derecha del carril de porosidad (centro a la derecha) Tambieacuten se obtuvo una muestra de baja contaminacioacuten en la quinta estacioacuten a 100 pies es la primera vez que fluye aceite desde esta formacioacuten de baja porosidad Se observoacute que la RGP de este intervalo (extremo inferior derecho) era de 250 pies3bbl
Figura 23
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En la segunda estacioacuten de muestreo el anaacutelisis del fluido de fondo de pozo identificoacute
aceite en un intervalo previamente no explotado La movilidad del fluido era tan baja en
esta zona compacta que no fue posible obtener una medicioacuten de la presioacuten No obstante
el moacutedulo LFA de herramienta Quicksilver Probe monitoreoacute con eacutexito la limpieza del
fluido de formacioacuten y detectoacute una RGA baja para el liacutequido lo que se tradujo en
reservas de aceite adicionales
47 Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo
En la mayoriacutea de los yacimientos la composicioacuten de los fluidos variacutea seguacuten su posicioacuten
dentro del yacimiento Los fluidos presentan degradaciones causadas por la fuerza de
Figura 24
Limpieza del fluido en un pozo de aceite del aacuterea marina de Noruega La operacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe comenzoacute con un flujo mezclado a traveacutes de la liacutenea de flujo de descarte como lo indica el incremento de la tasa de bombeo de la liacutenea de flujo de descarte (verde claro carril superior) y luego a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo (verde oscuro carril superior) Despueacutes de 1300 segundos el flujo se divide y la muestra se logra mediante el incremento de velocidad de bombeo en la probeta de proteccioacuten La RGA (carril inferior) responde al estabilizarse despueacutes de 2300 segundos lo que indica que a traveacutes de la liacutenea de flujo de muestreo fluye fluido con bajo nivel de contaminacioacuten La RGA de la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo y la RGA de la liacutenea de flujo de descarte en azul A los 2800 segundos se obtiene una muestra en la que no se observan niveles detectables de WBM Los picos de la curva RGA indican presencia de finos producidos por la arenisca de
formacioacuten
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32
gravedad o la biodegradacioacuten o pueden segregarse por procesos de compactacioacuten
estructural o estratigraacutefica Una forma de caracterizar estas
variaciones es recolectar muestras para el anaacutelisis en superficie Otra forma consiste en
analizar los fluidos en el pozo sin necesidad de efectuarse en superficie
El anaacutelisis de fluidos de fondo de pozo (DFA) estaacute surgiendo como teacutecnica para
caracterizar los fluidos El anaacutelisis DFA ayuda a determinar los mejores intervalos para
la recoleccioacuten de muestras El anaacutelisis de la composicioacuten de los fluidos mientras la
herramienta permanece en el pozo permite caracterizar los fluidos en forma maacutes
detallada porque los analistas pueden modificar el programa de barrido de fluidos en
tiempo real para investigar los resultados inesperados
La capacidad del moacutedulo Quicksilver Probe para suministrar fluidos sin contaminacioacuten
asegura la obtencioacuten de resultados DFA oacuteptimos y un tiempo de limpieza maacutes raacutepido
permite efectuar varias estaciones de barrido de fluidos DFA en forma eficaz sin
tiempos de estacioacuten grandes asociados con operaciones de muestreo convencionales
Una combinacioacuten del anaacutelisis DFA con la recoleccioacuten de muestras ayudoacute a un operador
noruego a conocer los fluidos presentes en un pozo perforado en la Plataforma
Continental Noruega El pozo se perforoacute para su evaluacioacuten final antes de desarrollar el
final de un campo petrolero Debido a restricciones ambientales no se planificoacute una
prueba de produccioacuten por tal fue criacutetico obtener muestras no contaminadas y
caracterizar las variaciones de los fluidos del yacimiento en forma exhaustiva El
anaacutelisis de fluidos se usoacute para la seleccioacuten de materiales en las tuberiacuteas submarinas y su
instalacioacuten en superficie disentildeo de proceso y la planeacioacuten de la produccioacuten Debido a
su alta prioridad para captar muestras de hidrocarburos sin contaminacioacuten miscible el
pozo se perforoacute con lodo base agua (WBM)
Se corrioacute la herramienta Quicksilver Probe en las secciones de 121frasl4 pulgadas y 81frasl2
pulgadas para recolectar muestras de gas condensado aceite y agua de formacioacuten y se
llenaron 19 caacutemaras de muestreo de varios niveles Un ejemplo desafiante fuemdashel
muestreo de aceite en una zona compacta con movilidad de 17 mDcPmdashilustra coacutemo la
tecnologiacutea de muestreo conduce al obtener una muestra no contaminada
La limpieza del fluido comenzoacute con flujo mezclado primero a traveacutes de la liacutenea de flujo
de descarte y posteriormente con la liacutenea de flujo de muestreo Despueacutes de 1300
segundos el flujo se divide y se obtiene mediante el incremento con la tasa de flujo en
la probeta de proteccioacuten La RGA en tiempo real detectada con moacutedulo CFA se
estabilizoacute despueacutes de 2300 segundos lo que indicoacute que el fluido fuera limpio No
obstante el bombeo continuoacute y se obtuvo una muestra a los 2800 segundos Los picos
de la curva RGA indican la presencia de finos producidos por la formacioacuten
confirmados cuando se analiza la muestra en superficie El anaacutelisis en el pozo indicoacute
algo de arena en las muestras pero ninguacuten nivel detectable de descarte de WBM
En el mismo pozo el meacutetodo de obtencioacuten de muestras guiadas creoacute las condiciones
oacuteptimas para el anaacutelisis DFA Los analizadores espectroscoacutepicos indican cuaacutendo el
fluido de la liacutenea es suficientemente puro para ser muestreado se caracterizoacute la
composicioacuten de los fluidos en tres grupos de componentes Metano (C1) etano a
pentano (C2 a C5) hexano y los componentes maacutes pesados (C6+) Esto posibilita el
anaacutelisis en el pozo sin necesidad de recolectar muestras y enviarse a superficie
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33
Las estaciones de barrido de fluidos DFA se obtienen a traveacutes del contacto gasaceite
con una separacioacuten de soacutelo 05 m [16 pie] La estacioacuten inferior a XX460 m indica
aceite negro con densidad aparente de 0868 gcm3 y RGA de 133 m3m3 [740 pies3
bbl] a XX455 m la composicioacuten del fluido presenta gas seco de densidad aparente
0126 gcm3 y un contenido de C1 superior al 1 (porcentaje en peso)
Las mediciones DFA definen el contacto gas-aceite con una precisioacuten de 05 m lo que
implicoacute mayor exactitud que la que se pudo lograr con los gradientes de presioacuten de los
ensayos (pre-tests) efectuados con el probador de formacioacuten La capacidad de
orientacioacuten de la herramienta Quicksilver Probe aseguroacute que los fluidos analizados eran
representativos de los fluidos del yacimiento otorgando confiabilidad a los resultados
DFA Mediciones similares obtenidas en 15 estaciones DFA adicionales ayudaron a
cuantificar la composicioacuten de los fluidos de yacimiento y delinear los contactos de
fluidos
48 Recoleccioacuten de agua de formacioacuten sin contaminacioacuten con WBM
En otro ejemplo del aacuterea marina de Noruega el muestreo guiado ayudoacute a obtener
muestras de agua de formacioacuten en un pozo de exploracioacuten perforado con WBM En este
pozo la caracterizacioacuten del agua era un factor clave para la descripcioacuten del yacimiento
y su evaluacioacuten econoacutemica El operador capturoacute muestras especiales para estudiar la
composicioacuten del agua en diferentes etapas de la vida productiva del pozo recolectoacute
muestras de agua con la herramienta Quicksilver Probe usoacute una probeta con empacador
dual en la tuberiacutea de revestimiento y realiza finalmente una prueba de formacioacuten a
Figuras 25 y 26
Anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo para identificar el contacto gas-aceite entre dos estaciones de barrido de fluidos separadas a una distancia de 05 m Las mediciones con el moacutedulo CFA detectaron que el fluido puro muestreado a XX460 m (izquierda) era aceite negro El carril correspondiente a la composicioacuten (extremo superior) indica un 91
(porcentaje en peso) de C6+ (verde) y un 89 (porcentaje en peso) de C1 (amarillo) con RGA de 133 m3m3 En la estacioacuten situada 05 m maacutes arriba (derecha) el anaacutelisis
composicional indica un contenido de C1 (amarillo) del 91 (porcentaje en peso) y un
contenido de C6+ (verde) de menos del 5 (porcentaje en peso) lo que indica presencia de gas seco con RGA de 56602 m3m3
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34
traveacutes de la columna de perforacioacuten Para facilitar la cuantificacioacuten de la contaminacioacuten
con filtrado WBM se agregoacute Tritio (Isoacutetopo natural del Hidroacutegeno) al WBM como
trazador Las aguas de formacioacuten no contienen Tritio en cantidades medibles de manera
que los niveles de Tritio detectados en pruebas de laboratorio pudieran convertirse en
niveles de contaminacioacuten
La primera muestra se tomoacute con la herramienta Quicksilver Probe El flujo se dividioacute
despueacutes en 18700 segundos y la muestra se recolectoacute al cabo de 24960 segundos de
bombeo El anaacutelisis de laboratorio del contenido de tritio indicoacute que la muestra poseiacutea
un nivel de contaminacioacuten del 0
El pozo se entuboacute despueacutes con tuberiacutea de revestimiento corta (liner) de 7 pulgadas y se
disparoacute en la zona de intereacutes Se corrioacute un probador de la formacioacuten operado con cable
junto con los empacadores duales inflables dentro de la tuberiacutea de revestimiento corta
para aislar el intervalo de flujo El incremento del aacuterea de flujo proporcionado por los
empacadores minimizariacutea la caiacuteda de presioacuten requerida para extraer las muestras y asiacute
se redujo el riesgo de atascamiento de la herramienta
Luego de un tiempo de limpieza demdash24 horasmdashdurante el cual se bombearon 1700
litros [450 galones] de fluido desde la formacioacuten hacia el pozo el probador de la
formacioacuten recolectoacute dos muestras El anaacutelisis de laboratorio indicoacute que las muestras
conteniacutean concentraciones elevadas de tritio potasio calcio y bromuro que son
indicativos de contaminacioacuten con salmuera de terminacioacuten y filtrado de lodo
La compantildeiacutea operadora realizoacute una prueba DST en una zona de gas situada encima de
una zona de agua El agua que fluiacutea con el gas se recolectoacute para su anaacutelisis observando
que se encontraba contaminada con salmuera de terminacioacuten y que ademaacutes conteniacutea
46 de inhibidor de hidratos
Las muestras obtenidas con la herramienta Quicksilver Probe demostraron ser las de
agua maacutes pura que se recolectaran en el campo sobrepasando la calidad obtenible con
el muestreo de probeta convencional en el pozo entubado o con pruebas DST El
anaacutelisis reveloacute caracteriacutesticas composicionales inesperadas que al principio resultoacute
difiacutecil de creer sin embargo el anaacutelisis posterior de los nuacutecleos y registros corroboroacute
los nuevos resultados de la composicioacuten del agua En otro ejemplo de muestreo de agua
del aacuterea marina de Noruega la aplicacioacuten tanto del meacutetodo de muestreo guiado como
del meacutetodo convencional en la misma formacioacuten ayudoacute a comparar el desempentildeo de la
operacioacuten de limpieza Este pozo de exploracioacuten fue perforado con fluido de
perforacioacuten de cloruro de potasio
[KCl] base agua lo que dificultoacute el programa de muestreo de agua Dado que el agua
de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la calificacioacuten de la
contaminacioacuten en tiempo real no se basoacute en las mediciones espectroscoacutepicas sino en las
diferencias de resistividad Para la determinacioacuten cuantitativa de los niveles de
contaminacioacuten se dividioacute la concentracioacuten de potasio en la muestramdashcorregida
mediante la sustraccioacuten del nivel asumido en el agua de formacioacutenmdashpor la
concentracioacuten conocida en el filtrado de WBM a cada profundidad
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
35
En la primera secuencia de muestreo las muestras recolectadas en tres momentos
diferentes durante la operacioacuten de flujo guiado a 1050 segundos 7050 segundos y
7800 segundos mostraron niveles de contaminacioacuten del 835 002 y 0
respectivamente La desconexioacuten temporalmente de la bomba de descarte muestra el
efecto correspondiente sobre la contaminacioacuten Una muestra adicional recolectada a
1550 segundos despueacutes de detener la bomba de descarte arrojoacute una contaminacioacuten del
334
En la siguiente carrera el ingeniero de campo desplazoacute la sarta de herramientas 35 m
[115 pies] hacia arriba en la misma formacioacuten y utilizoacute una herramienta convencional
de una sola probeta con empacador de diaacutemetro grande para muestrear el fluido de
formacioacuten en forma convencional En esta estacioacuten el muestreo fue disentildeado para
permitir la comparacioacuten directa entre el desempentildeo de la probeta de guiado y la probeta
convencional En esta estacioacuten se llenaron tres botellas para muestras despueacutes de los
mismos tiempos de limpieza que los de las tres muestras de la secuencia de muestreo
Figura 27
Muestras guiadas del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega Dado que el agua de formacioacuten y el WBM poseiacutean propiedades oacutepticas similares la contaminacioacuten se determinoacute a traveacutes de los cambios producidos en la resistividad (azul) que se niveloacute con el tiempo Esta porcioacuten del registro de muestreo resalta el incremento que se produce en la resistividad del fluido cuando la bomba de la liacutenea de descarte (negro) se desconecta temporalmente operando soacutelo la bomba de la liacutenea de muestreo (verde) La presioacuten en la liacutenea de flujo de muestreo se indica en rojo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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guiado Las muestras obtenidas en forma convencional indicaron niveles de
contaminacioacuten del 262 86 y 82 Las muestras guiadas no soacutelo resultaron maacutes
limpias sino que ademaacutes la muestra guiada obtenida a los 1050 segundos (175
minutos) de indicoacute ser maacutes limpia que la muestra convencional despueacutes de 7050
segundos (2 horas)
49 Con una vista al futuro
La capacidad de muestreo guiado de la herramienta Quicksilver Probe permite obtener
muestras de fluido de mayor pureza y en mucho menos tiempo que las herramientas de
muestreo tradicionales Los beneficios incluyen datos de fluidos de mejor calidad el
acceso a la informacioacuten de fluidos precisa en las etapas maacutes tempranas del proceso de
caracterizacioacuten de yacimientos reduccioacuten del riesgo de atascamiento de la herramienta
mejoramiento de las capacidades para el anaacutelisis de fluidos en el fondo del pozo y
ahorro asociado en la obtencioacuten de una caracterizacioacuten de fluidos en forma correcta
Para algunos operadores de EampP especialmente aquellos que estaacuten involucrados en
actividades en aguas profundas la tecnologiacutea representa el mejor sustituto existente para
las pruebas DST prohibitivamente costosas o ambientalmente impracticables La
herramienta puede correrse sin la extensiva planeacioacuten inicial requerida para las pruebas
DST Otros operadores han utilizado los resultados Quicksilver Probe de alta calidad
para optimizar los planes de pruebas DST En cualquiera de los casos el meacutetodo de
muestreo guiado incrementa la eficiencia calidad y seguridad en estos ambientes
exigentes
En muchos casos la tecnologiacutea de muestreo Quicksilver Probe ha generado resultados
sorprendentes Esta tecnologiacutea estaacute incentivando a algunos operadores para que revisen
los planes en curso y vuelvan a obtener muestras en zonas en las que otras tecnologiacuteas
proporcionan resultados negativos Las compantildeiacuteas operadoras que han tenido que
perforar con WBM para obtener muestras de aceite limpias ahora pueden perforar con
seguridad utilizando OBM sabiendo que se puede obtener muestras puras sin
contaminacioacuten miscible en el pozo
Como resultado de la alta pureza de las nuevas muestras recibidas algunos laboratorios
han tenido que crear una nueva clasificacioacuten para niveles de contaminacioacuten bajos para ser medidos o TSTM Ahora que se dispone de muestras tan puras para el anaacutelisis de
laboratorio los investigadores y quizaacutes puedan realizar anaacutelisis adicionales y concebir
nuevas mediciones para comprender mejor el comportamiento de los fluidos
Una consecuencia importante de la capacidad para obtener muestras con niveles de
contaminacioacuten nula en el pozo es el mejorar la precisioacuten de las mediciones de pozo en
Figura 28
Muestreo convencional del agua de formacioacuten en un pozo perforado con WBM en el aacuterea marina de Noruega para su comparacioacuten con los resultados de la figura previa (arriba) El sensor de resistividad se revistioacute inicialmente con lodo pero comenzoacute a responder (azul) parcialmente a lo largo del programa de muestreo La resistividad nunca se estabilizoacute lo que indicoacute que las muestras de agua seguiacutean contaminadas Las muestras obtenidas en esta estacioacuten despueacutes de los mismos tiempos de limpieza que las tres muestras de la secuencia de muestreo guiado mostraron niveles de contaminacioacuten del 262 86 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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tiempo real Esto incentivaraacute a las compantildeiacuteas para que realicen anaacutelisis de fluidos en el
pozo con el fin de lograr un mapeo maacutes completo que el actual de los fluidos de
yacimiento y ademaacutes fomentar la incorporacioacuten de nuevas mediciones DFA
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
38
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico y tuberiacuteas desviadas-horizontales
La medicioacuten del flujo multifaacutesico complejo en pozos desviados y horizontales ha
representado siempre un verdadero reto La nueva tendencia para comprender y
diagnosticar estos regiacutemenes de flujo consiste en combinar el disentildeo de materiales la
metodologiacutea de interpretacioacuten y la visualizacioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 29
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Una edad dorada es un tiempo de prosperidad y felicidad En el campo petrolero los
tiempos de iacutempetu exploratorio podriacutean parecer una eacutepoca dorada pero la realidad
cambia de repente cuando comienzan las erogaciones masivas de capital para el
desarrollo de campos Quizaacutes la verdadera edad dorada para un campo productor llegue
tarde en su vida cuando modestas inversiones puedan traducirse en grandes retornos
Una manera eficaz de capitalizar el dinero ya invertido consiste en disentildear oacuteptimas
estrategias de produccioacuten y operaciones de remediacioacuten Los registros de produccioacuten
que identifican los puntos de entrada del fluido y diagnostican los problemas en pozos
productores constituyen las claves para el manejo exitoso del campo petrolero
En los pozos verticales o casi verticales el comportamiento del fluido es relativamente
simple y los sensores convencionales de los registros de produccioacuten son
razonablemente precisos para medir los paraacutemetros del flujo de fluido zona por zona La
situacioacuten puede ser bastante diferente en pozos horizontales y sumamente desviados
donde el uso de registros de produccioacuten para medir el perfil de entrada del fluido y las
contribuciones de cada una de las fases provenientes de cada zona ha significado un reto
mucho mayor Los experimentos de laboratorio de flujos multifaacutesicos en varios tamantildeos
y desviaciones de pozos revelan perfiles y regiacutemenes de flujo complejos incluyendo la
estratificacioacuten de fases el flujo en bache el flujo tapoacuten el flujo con burbujas dispersas
y el flujo anular
Estos experimentos demuestran una sensibilidad extrema del reacutegimen de fluido con
respecto a la desviacioacuten del pozo particularmente en o cerca de la orientacioacuten
horizontal En tales casos una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
convencional puede conducir a una interpretacioacuten ambigua y resultados menos que
oacuteptimos
Para encarar este problema los investigadores del Centro de Investigaciones de
Schlumberger en Cambridge Inglaterra y del Centro de Productos Riboud de
Schlumberger en Clamart Francia (SRC y SPRC por sus siglas en ingleacutes
respectivamente) llevaron a cabo cientos de pruebas en el circuito de flujo y
simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del flujo para comprender maacutes
profundamente los mecanismos del flujo multifaacutesico en pozos desviados y horizontales
Estos experimentos y simulaciones proveyeron a los ingenieros y cientiacuteficos la
informacioacuten necesaria para optimizar la arquitectura de la herramienta y la instalacioacuten
de los sensores para minimizar la perturbacioacuten del fluido como resultado de la
presencia de la herramienta en el pozo para entender la respuesta de la herramienta y
para proporcionar una metodologiacutea efectiva de interpretacioacuten de datos
Esta amplia investigacioacuten condujo al desarrollo del sistema de registros de produccioacuten
de pozos horizontales y desviados con la herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de
Flujo FloScan que incorpora muacuteltiples minimolinetes que abarcan la seccioacuten
transversal de un pozo junto con sondas oacutepticas y eleacutectricas ubicadas muy cerca de los
molinetes
La herramienta FloScan mide la velocidad del fluido en cinco puntos distribuidos a
traveacutes del diaacutemetro vertical de un pozo y ofrece una estimacioacuten de la fraccioacuten
volumeacutetrica (holdup) del agua del gas y del aceite con una uacutenica herramienta Se trata
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
41
del primer dispositivo que ofrece una medicioacuten directa de la velocidad del gas en un
flujo multifaacutesico
5 Comprensioacuten del flujo multifaacutesico complejo en tuberiacuteas desviadas y horizontales
El flujo de fluidos en el pozo estaacute influenciado por varios factores incluyendo el
diaacutemetro de la tuberiacutea la velocidad de flujo el tipo de fluido y las caracteriacutesticas del
mismomdashdensidad y viscosidadmdashy la desviacioacuten del pozo En SCR se llevaron a cabo
varios experimentos en el circuito de flujo con un diaacutemetro de tuberiacuteas de 6 pulgadas
con dos fases de fluidomdashaceite y aguamdashfluyendo con la misma velocidad
Con la tuberiacutea horizontal el flujo se estratifica naturalmente ocupando el aceite la parte
superior la tuberiacutea y el agua la parte inferior Ambas fases viajan a velocidades
similares y la fraccioacuten volumeacutetrica estaacute cerca de 5050 Bajo estas condiciones una
herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional mediriacutea la
velocidad de fase promedio de la combinacioacuten de las fases Multiplicando la fraccioacuten
volumeacutetrica medida por la velocidad de la combinacioacuten de las fases es posible deducir
Principales regiacutemenes de flujo para sistemas liacutequido-gas Los factores que influyen en los regiacutemenes de flujo incluyen la desviacioacuten del pozo y la proporcioacuten de cada fase las diferencias relativas en las densidades de las fases la tensioacuten superficial y viscosidad de cada fase y la velocidad promedio En un sistema liacutequido-gas cuando las pequentildeas burbujas de gas estaacuten uniformemente distribuidas el reacutegimen de flujo se denomina flujo con burbujas dispersas Cuando algunas de estas burbujas se agregan para formar burbujas maacutes grandes conduce a flujo tapoacuten o flujo en bache El flujo anular es caracteriacutestico del flujo de gas a altas velocidades en el centro del pozo con el fluido confinado a una fina peliacutecula en las paredes del pozo El flujo estratificado ocurre en pozos horizontales cuando dos o maacutes fases se separan debido a la atraccioacuten gravitatoria El flujo ondulante resulta en sistemas estratificados cuando se produce interferencia entre las dos fases viajando a diferentes velocidades
Figura 30
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
42
la velocidad de flujo de cada fase pero es difiacutecil hacer esto en forma exacta si el pozo
no es horizontal
Los pozos rara vez son perfectamente horizontales Una inclinacioacuten de 2ordm provoca una
distribucioacuten del fluido diferente al de un caso horizontal y el flujo variacutea de gran manera
que depende de la direccioacuten de inclinacioacuten de la tuberiacutea A una inclinacioacuten de 88ordm los
fluidos fluyen en forma ascendente El agua el fluido maacutes denso experimenta un
incremento de fraccioacuten volumeacutetrica y se moviliza maacutes lentamente que en un caso de
inclinacioacuten de 90ordm
El aceite se mueve en una banda maacutes estrecha en la parte superior y con una mayor
velocidad A una desviacioacuten de 92ordm pasa lo contrario la fase de aceite queda detraacutes de
la del agua y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrece considerablemente En ambos
casos el mayor deslizamiento entre las fases incrementa la combinacioacuten en la interfase
y tambieacuten conduce a una interfase no tan bien definida Inclusive desviaciones maacutes
pequentildeas de menos de 1ordm respecto a la horizontal tambieacuten causan este efecto dramaacutetico
en el comportamiento del flujo particularmente a velocidades de flujo bajas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura 31
Ubicacioacuten de los minimolinetes y sondas La herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan incorpora 17 sensores cuatro minimolinetes en un brazo cinco sondas eleacutectricas y cinco sondas oacutepticas en otro brazo y un juego de sensores incluyendo un molinete y sondas eleacutectricas y oacutepticas en el cuerpo de la herramienta que se asienta en el fondo del pozo La herramienta se transporta dentro del pozo con los brazos retraiacutedos dentro del cuerpo de la misma El cuerpo de la herramienta se asienta en el fondo de la tuberiacutea durante la adquisicioacuten de registros y el brazo motorizado se extiende cubriendo el diaacutemetro completo del pozo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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A una desviacioacuten de 70ordm el aceite viaja a lo largo de la parte superior de la tuberiacutea a una
velocidad auacuten maacutes alta que la del caso de 88ordm y el agua cae detraacutes hacia el fondo del
pozo conduciendo a la recirculacioacuten del agua y a una velocidad del agua negativa en la
parte baja de la tuberiacutea Estos experimentos de laboratorio ilustran cuaacuten desafiante es
obtener una velocidad de fase representativa con la presencia de dos fases
La presencia de gas en el pozo agrega una complejidad auacuten mayor en los patrones de
flujo aparecen flujos tales como flujo en bache flujo tapoacuten flujo disperso y flujo
anular Una herramienta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencional con
un molinete de diaacutemetro completo responde tanto a la velocidad como a la cantidad de
movimiento de la fase en la porcioacuten central del pozo a una profundidad y tiempo
determinado haciendo que la velocidad del gas no se detecte Cuando vuelve a circular
el flujo un molinete de diaacutemetro completo puede variar en la direccioacuten de rotacioacuten o no
girar del todo En tales casos el flujo de fluido proveniente de diversos intervalos no
puede ser cuantificado distorsionando severamente los resultados de los registros
Las soluciones tales como el servicio avanzado de diagnoacutestico del flujo de pozo PL
Flagship se desarrollaron para evaluar los perfiles de flujo entrante en regiacutemenes de
flujo complejos en pozos horizontales y sumamente desviados Presentado en 1996 este
juego integrado de herramientas para la adquisicioacuten de registros de produccioacuten consiste
en una sonda de presioacuten y temperatura un detector de rayos gamma una herramienta de
activacioacuten de pulsos de neutrones dos herramientas alineadas de generacioacuten de
imaacutegenes del fluido un inyector de marcador de fluido y uno o dos molinetes
centralizados Cada uno de estos dispositivos mide una parte especiacutefica de la
informacioacuten del flujo La informacioacuten se combina e interpreta luego para derivar el tipo
y velocidad de fluido proveniente de cada intervalo de produccioacuten
Este juego de medicioacuten de flujo abarca desde 305 hasta 427 m [100 a 140 pies] de
largo dependiendo de la configuracioacuten de la herramienta En un reacutegimen de flujo no
estacionario complejo tal como aquellos ilustrados por los experimentos de laboratorio
los sensores pueden estar posicionados en diferentes regiacutemenes de flujo al variar la
desviacioacuten del pozo La situacioacuten dinaacutemicamente cambiante hace difiacutecil la
Figura 32
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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interpretacioacuten de los registros de produccioacuten Otra dificultad con las herramientas de
adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales es la incapacidad para medir
directamente la velocidad del gas Una nueva herramienta especiacuteficamente disentildeada
para pozos sumamente desviados y pozos horizontales encara estos retos en los
regiacutemenes de flujo complejos
51 Tecnologiacuteas avanzadas
El dispositivo FloScan es la primera herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten desarrollada utilizando simulaciones computarizadas de la dinaacutemica del
fluido para optimizar su forma y estudiar la perturbacioacuten del fluido en flujos
ascendentes y descendentes con diferentes diaacutemetros de pozos y distintas viscosidades
del fluido El disentildeo de la sonda fue sujeto a simulaciones y experimentos cinemaacuteticos
Las simulaciones de resistencia mecaacutenica utilizando el programa de computacioacuten
ANSYS verificaron la compatibilidad de la herramienta para las operaciones con tuberiacutea
flexible
La herramienta ha sido disentildeada para operar descentralizada lo cual simplifica su
transporte en pozos horizontales y sumamente desviados y garantiza la instalacioacuten
correcta de los sensores a traveacutes del eje vertical del pozo Las mediciones de la
orientacioacuten de la herramienta y el calibrador permiten el caacutelculo de la posicioacuten de los
sensores en tiempo real
Un aspecto de la herramienta es que el arreglo de los sensores permite ubicar los
mismos lo suficientemente cerca entre siacute para medir el mismo reacutegimen de fluido a la
misma profundidad y tiempo Por lo tanto a una profundidad determinada se obtiene un
perfil de flujo de tres fases completo con velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en tiempo
real
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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La compantildeiacutea Schlumberger ha desarrollado sensores de rotacioacuten de baja energiacutea que
presentan miacutenima friccioacuten Los molinetes poseen un diaacutemetro aproximado de 25 cm [1
pulgada] La optimizacioacuten de los molinetes llevada a cabo en varios meses incluyoacute
pruebas en flujos arenosos fluidos corrosivos y fluidos de alta velocidad Numerosas
pruebas muestran una respuesta de velocidad precisa cuando el brazo se extiende dentro
de tuberiacuteas con diaacutemetro interno de entre 27frasl8 y 9 pulgadas
Mientras los molinetes determinan la velocidad del fluido las sondas determinan la fase
del fluido y sus fracciones volumeacutetricas Las sondas eleacutectricas en la herramienta de
medicioacuten de la fraccioacuten volumeacutetrica FloView discriminan el agua de los hidrocarburos
utilizando una medicioacuten de resistencia eleacutectrica del fluido mientras que la herramienta
con Sensor Oacuteptico para Determinar la Fraccioacuten Volumeacutetrica del Gas GHOST distingue
el gas del liacutequido utilizando una medicioacuten oacuteptica del iacutendice de refraccioacuten Las
herramientas GHOST y FloView son tecnologiacuteas probadas en el campo y sus sensores
han sido integrados en el disentildeo de la herramienta FloScan
Al pasar el fluido por la punta de las sondas eleacutectricas en la herramienta FloScan la
herramienta mide la conductividad en el agua o la conductividad debajo de cierto
umbral en el aceite o gas La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula a partir de la
cantidad de tiempo que toma completar el circuito en comparacioacuten con el tiempo total
de medicioacuten
Figura 33
Operacioacuten de la sonda eleacutectrica La sonda FloView posee una punta conductiva separada de tierra Cuando se rodea por un medio conductor como el agua fluye la corriente Cuando la punta encuentra gas o aceite el circuito se interrumpe La fraccioacuten volumeacutetrica del agua se calcula en base al tiempo en que se completa el circuito
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La fraccioacuten volumeacutetrica del gas se obtiene oacutepticamente El aceite y el agua poseen
iacutendices de refraccioacuten altos mientras que el gas posee un iacutendice de refraccioacuten bajo y
refleja maacutes del 80 de luz Cuando la reflectividad excede un umbral predeterminado
la sonda indica gas Ahora bien con sondas en la herramienta FloScan indicando la
posicioacuten del gas y pequentildeos molinetes midiendo el flujo a traveacutes del diaacutemetro del pozo
es posible determinar la velocidad del gas en forma precisa
Las mediciones se toman mientras se mueve la herramienta con los brazos extendidos
para tocar el tope de la tuberiacutea mientras que el cuerpo de la herramienta yace en el
fondo Resortes de flejes operan la abertura de los brazos y un activador hidraacuteulico
motorizado opera su cierre La posicioacuten de cada sensor se determina en tiempo real en
base a la posicioacuten relativa de los brazos y las mediciones del calibrador Cuando se
desea se pueden obtener datos con la sonda sujeta a una estacioacuten En flujos
estratificados la ubicacioacuten de las interfases del fluido se puede determinar
precisamente haciendo mediciones mientras se cierra el brazo utilizando la funcioacuten de
escaneo con el brazo en una posicioacuten determinada con resultados disponibles en
tiempo real
La sonda FlowScan es de 34 m [11 pies] de largo e idealmente adaptada para pozos no
verticales A diferencia de la sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten tiacutepica de
100 pies la longitud total de la sarta es aproximadamente de 76 m [2 5 pies ] cuando se
halla combinada como la tiacutepica sarta de adquisicioacuten de registros de produccioacuten
incluyendo sensores de presioacuten y temperatura La herramienta se puede operar en pozos
con diaacutemetro interno de 27frasl8 a 9 pulgadas y puede transportarse mediante tuberiacutea
flexible cable de acero o con un sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC Opera
a temperaturas por encima de 149ordmC [300ordmF] y bajo presiones de 103 MPa [15000 lpc]
Figuras 34 y 35
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
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52 Perfil de flujo en tiempo real
Cuando la sonda FloScan opera los datos en tiempo real se generan en 17 sensores el
calibrador y el dispositivo de orientacioacuten relativa de la sarta Una novedosa tendencia
hacia la interpretacioacuten de datos incorpora un programa de computacioacuten para la
visualizacioacuten en tiempo real de la velocidad de la fase y las fracciones volumeacutetricas a lo
largo del diaacutemetro vertical de la seccioacuten del pozo Otro paquete de computacioacuten ofrece
un faacutecil despliegue de datos no procesados durante la operacioacuten de adquisicioacuten de
registros o maacutes tarde durante su reproduccioacuten
El programa de computacioacuten emplea una moderna teacutecnica de modelado utilizando una
calibracioacuten del molinete que tiene en cuenta la inclinacioacuten teoacuterica del mismo y los
valores del umbral de rotacioacuten en el aceite agua y gas Esta teacutecnica automatizada
provee un procesamiento de datos en tiempo real en una sola pasada durante la
adquisicioacuten de registros La precisioacuten del molinete se verifica al comparar los resultados
del procesamiento en muacuteltiples pasadas a diferente velocidad de adquisicioacuten de datos y
los valores predeterminados pueden ser reemplazados si es necesario por valores
derivados subsecuentemente de un graacutefico de calibracioacuten del molinete tradicional La
calibracioacuten mediante muacuteltiples pasadas de los molinetes generalmente conduce a
resultados maacutes precisos que los valores predeterminados
Este programa de computacioacuten tambieacuten se utiliza para convertir los datos de la
herramienta FloScan en datos promedios a cada profundidad de medicioacuten y como valor
de entrada al algoritmo de inversioacuten del programa de computacioacuten de adquisicioacuten del
registro de produccioacuten BorFlow El programa BorFlow realiza calibraciones del
molinete y caacutelculos del flujo multifaacutesico en estado estacionario respaldando las nuevas
mediciones de los registros de produccioacuten incluyendo la herramienta FloScan
El meacutetodo de procesamiento es secuencial Los perfiles de las fases de la fraccioacuten
volumeacutetrica del gas y del agua se generan en base a las lecturas de una sonda eleacutectrica y
una oacuteptica El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se deduce luego de aquellas de
Figura 36
Brazo de la herramienta FloScan escaneando a traveacutes de la interfase del fluido La herramienta FloScan provee una funcioacuten de escaneo de estacioacuten para la determinacioacuten precisa de las ubicaciones y velocidades de la interfase El calibrador y dispositivo de orientacioacuten relativa provee las posiciones del sensor durante el escaneo La herramienta se posiciona en una zona de intereacutes y los sensores graban las fracciones volumeacutetricas continuas y las respuestas del molinete a traveacutes de la seccioacuten transversal del pozo al irse cerrando el brazo
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49
gas y de agua El liacutemite superior e inferior de las interfases del flujo se definen como
regiones en donde el flujo es multifaacutesico La velocidad de cada fase se deriva despueacutes
de una calibracioacuten del molinete La velocidad de cada fase se multiplica por la fraccioacuten
volumeacutetrica para determinar la velocidad de flujo
Se llevoacute a cabo experimentos de laboratorio adicionales en SCR y SRPC con la
herramienta FloScan con flujo trifaacutesico y con la tuberiacutea a diferentes desviaciones para
verificar la respuesta de la herramienta en flujos complejos
Los datos no procesados son continuamente actualizados en la caja del monitor de
despliegue ofreciendo una toma en cualquier instante de tiempo El programa de
procesamiento calcula la distribucioacuten del fluido a traveacutes del diaacutemetro de la tuberiacutea en
tiempo real (figuras 38 39 y 40)
53 Optimizacioacuten de los programas de reparacioacuten
Una nueva secuencia de tareas de procesamientomdashel Asesor de Registros de
Produccioacuten PLAmdashha sido disentildeada por el Centro de Geociencia de Schlumberger en
Pekiacuten para evaluar el comportamiento del flujo en el fondo del pozo en terminaciones
de muacuteltiples horizontes y guiar las decisiones de reparacioacuten de manera oportuna Esta
secuencia de tareas incorpora herramientas interactivas para tener en cuenta varios
paraacutemetros de terminacioacuten y yacimiento asiacute como para visualizar sus efectos en el
Figura 37
Flujo de procesamiento en tiempo real La secuencia de tareas del procesamiento utiliza un algoritmo secuencial (izquierda) El perfil de la fraccioacuten volumeacutetrica y el perfil de velocidad se estaacuten actualizando y mostrando continuamente en tiempo real (derecha) La pantalla muestra el caacutelculo de la fraccioacuten volumeacutetrica velocidad y tasa de flujo del agua aceite y gas dentro de la caja negra en la parte inferior derecha Los datos desplegados provienen de una prueba efectuada en el circuito de flujo equipado con una tuberiacutea de 6 pulgadas a 88ordm de desviacioacuten con aceite y agua fluyendo a 240 m3d y gas fluyendo a 352 m3d [124 MpcD]
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perfil de produccioacuten Los resultados graacuteficos permiten obtener una raacutepida seleccioacuten de
posibles escenarios y mostrar el perfil pronosticado despueacutes de la intervencioacuten La
entrega de datos combina la productividad del yacimiento definida por las
mediciones de los registros de produccioacuten con el anaacutelisis de sistemas de produccioacuten
NODAL
Las teacutecnicas del anaacutelisis NODAL proveen un meacutetodo para modelar los efectos de las
caracteriacutesticas del fluido y la configuracioacuten de la terminacioacuten del pozo al producir los
fluidos a la superficie La combinacioacuten de las respuestas de los registros de produccioacuten
con el anaacutelisis NODAL ofrece un panorama uacutenico para entender mejor el
comportamiento de la terminacioacuten del yacimiento y el potencial para introducir mejoras
Se puede modelar raacutepidamente el impacto de modificar una terminacioacuten para
pronosticar los cambios resultantes en el perfil de produccioacuten Cuando los costos de la
intervencioacuten son altos la capacidad para evaluar el posible resultado de una reparacioacuten
y para tomar decisiones sensatas de manera oportuna se vuelve crucial
54 Retos en pozos desviados y horizontales
Los campos petroleros del Golfo de Suez presentan una variedad de retos para las
mediciones de los registros de produccioacuten Esta madura regioacuten productora contiene
cerca de 100 plataformas en 45 campos con maacutes de 300 pozos de produccioacuten y 100
inyectores de agua Los registros de produccioacuten ayudan a mantener la produccioacuten
corriente de aceite de 20657 m3d [130000 BD] Los yacimientos viejos producen
aceite viscoso con alto corte de agua combinados con terminaciones desviadas u
horizontales que se encuentran tiacutepicamente en ambientes marinos conducen a
regiacutemenes de flujo complicados En muchos casos les resulta difiacutecil proveer las
respuestas necesarias bajo estas condiciones con las herramientas de adquisicioacuten de
registros de produccioacuten convencionales
Un campo del Golfo de Suez que se puso en produccioacuten en 1978 tiene una estructura
anticlinal inclinada caracterizada por areniscas homogeacuteneas bien conectadas La
permeabilidad del yacimiento generalmente aumenta con la profundidad y abarca desde
200 hasta 1000 mD en la base En 1996 se inicioacute un programa de inyeccioacuten de agua
para proveer el influjo limitado del acuiacutefero con mantenimiento de presioacuten Cuando el
campo se va aproximando a su liacutemite econoacutemico los registros de produccioacuten juegan un
rol importante en el reconocimiento de las aacutereas para el aislamiento del agua (WSO por
sus siglas en ingleacutes) para maximizar la recuperacioacuten del aceite
Uno de los pozos en este campo considerado para un posible WSO posee una
inclinacioacuten de 37ordm y produce con la ayuda de levantamiento artificial por gas a traveacutes de
seis intervalos abiertos Las pruebas de pozos efectuadas a fines de 2003 indicaron un
gasto total de produccioacuten de 327 m3d [2058 BD] con un corte de agua del 97 Fue
necesario adquirir registros de produccioacuten para evaluar las contribuciones del intervalo
individual y para identificar las fuentes de produccioacuten de agua La utilizacioacuten de
registros de produccioacuten convencionales para determinar las contribuciones del intervalo
produjo resultados ambiguos debido a los regiacutemenes de flujo complejos asociados con
alto corte de agua y desviacioacuten relativamente alta En un intento por superar estas
limitaciones y proveer un anaacutelisis de flujo cuantitativo se puso en funcionamiento la
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herramienta FloScan el 29 de enero de 2004 utilizando cable de acero para transportar la
herramienta dentro del pozo
Los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica obtenidos con las herramientas FloScan y FloView
indican claramente estructuras de flujo complejas a lo largo del pozo Los resultados de
la imagen de velocidad muestran varias aacutereas de agua recirculante en la parte baja del
pozo Los datos de la herramienta FloView demuestran claramente que el aceite estaacute
fluyendo en una pequentildea aacuterea en la parte superior del pozo Los datos de la herramienta
GHOST indican que no se detectoacute gas a lo largo de la seccioacuten analizada
Figuras 38 39 y 40
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Figura 40
Experimentos efectuados en el circuito de flujo utilizando la sonda FloScan con procesamiento en tiempo real El despliegue muestra la fraccioacuten volumeacutetrica y las velocidades en tiempo real en un flujo de tres fases El aceite y el agua estaacuten fluyendo en una tuberiacutea de 6 pulgadas a 240 m3d y el gas estaacute fluyendo a 352 m3d Los cinco minimolinetes atraviesan la seccioacuten transversal vertical de la tuberiacutea A 92ordm el agua tiene una velocidad mayor que el aceite y el gas y la fraccioacuten volumeacutetrica del agua es baja (arriba) Las fases del fluido aparecen bien separadas con el gas y el aceite ocupando la mayor parte de la tuberiacutea A 88ordm de desviacioacuten el agua se retarda debido a la atraccioacuten gravitatoria mientras el flujo se mueve en forma ascendente (centro) El aceite y el gas ocupan la mitad superior de la tuberiacutea y se mueven mucho maacutes raacutepido que el agua A 70ordm de desviacioacuten del pozo el flujo es complejo (abajo) El agua que se muestra en azul es una fase dominante con gotitas de aceite (verde) dispersas en todas partes y el gas (rojo) principalmente en la parte superior El agua queda atraacutes movieacutendose mucho maacutes lento que el aceite y el gas Los dos molinetes del fondo leen una velocidad negativa indicando recirculacioacuten de agua
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Esquema metodoloacutegico
Figura 41
Secuencia de tareas de interpretacioacuten del sistema Asesor de Registros de Produccioacuten PLA Utilizando la informacioacuten de la presioacuten de la formacioacuten (izquierda) como punto de partida el programa de computacioacuten define los paraacutemetros zonales del yacimiento en teacuterminos del iacutendice de productividad el corte de agua y la relacioacuten gasaceite (arriba al centro) Estos datos se pasan al paquete de anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL al programa de anaacutelisis del sistema de produccioacuten PIPESIM (derecha) crea un modelo para aparejar las velocidades medidas y las presiones tan cercanamente como sea posible El modelo resultante se utiliza para evaluar varias actividades de modificacioacuten de terminacioacuten en teacuterminos de los resultados de produccioacuten La interfase incluye herramientas interactivas para ingresar datos de varias modificaciones de terminacioacuten y paraacutemetros del yacimiento permitiendo la visualizacioacuten de los efectos en el perfil de produccioacuten Los resultados son entregados en despliegues de registros graacuteficos y datos tabulares
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Figura 42
Respuesta de los minimolinetes individuales y fraccioacuten volumeacutetrica del agua con la herramienta FloView Las respuestas del molinete para ocho pasadas a cinco velocidades diferentes del cable se observan a la izquierda Las curvas soacutelidas representan cinco pasadas descendentes y las curvas punteadas indican tres pasadas ascendentes La respuesta del molinete aumenta desde el molinete 0 en el lado inferior del pozo desviado a 37ordm al molinete 4 en el lado superior del pozo De modo similar los valores de la fraccioacuten volumeacutetrica del agua decrecen desde la sonda 0 a la sonda 5 (derecha) Se despliegan las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica para una de las pasadas con la parte baja a la izquierda y la parte alta a la derecha La imagen de velocidad del molinete muestra una velocidad positiva en la parte superior del pozo desde el fondo del levantamiento La imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica con FloView (bien a la derecha) muestra claramente algo de aceite presente en la parte alta del pozo desde el fondo del levantamiento El aceite maacutes liviano que fluye a lo largo de la parte superior del pozo establece aacutereas de recirculacioacuten local corroboradas por valores bajos y negativos en la imagen de velocidad
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Figura 43
Comparacioacuten de las herramientas de adquisicioacuten de registros de produccioacuten convencionales (PL) y los perfiles del flujo de la herramienta FloScan Cada carril muestra la parte baja del pozo a la izquierda y la parte alta del pozo a la derecha La imagen de velocidad generada por la herramienta FloScan muestra el rango de color desde el azul al rojo con el rojo indicando la velocidad negativa (Carril 2) El perfil de flujo resultante (Carril 6) de la combinacioacuten de la imagen de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica (Carril 4) obtenida con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 de aceite y el 85 de agua se producen de los disparos ubicados debajo de X400 pies de profundidad El resto del agua y algo de aceite provienen de los disparos localizados a X390 pies de profundidad Los dos disparos superiores estaacuten produciendo aceite seco y maacutes de la mitad de la produccioacuten de aceite del pozo proviene del disparo superior El molinete de diaacutemetro completo estaacute fuertemente influenciado por la recirculacioacuten del agua en la parte baja del pozo Las estaciones del molinete en el tope del intervalo muestran gran evidencia de ello El resultado es que las velocidades del molinete de diaacutemetro completo son insensibles a las pequentildeas entradas de aceite que se mueve a lo largo de la parte alta del pozo De modo similar la densidad del fluido obtenida con el gradiomanoacutemetro (Carril 3) posee una pobre resolucioacuten para detectar los pequentildeos cambios en la fraccioacuten volumeacutetrica del agua que son detectados por la sonda FloView ubicada en la parte alta
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El perfil de flujo derivado de la combinacioacuten de los datos de la fraccioacuten volumeacutetrica y
velocidad obtenidos con la herramienta FloScan muestra que cerca del 25 del aceite
y el 85 del agua son producidos de los disparos ubicados debajo de los X 400 pies
de profundidad El resto del agua y alguna contribucioacuten de aceite provienen de disparos
ubicados a 390 pies de profundidad Los disparos superiores estaacuten produciendo aceite
limpio con maacutes de la mitad de la produccioacuten del aceite proveniente del disparo menos
profundo
Resultados pronosticados del registro para la operacioacuten de remediacioacuten planificada Un tapoacuten (cuadrado azul en el diagrama esquemaacutetico del pozo) colocado a X400 pies de profundidad elimina la produccioacuten de los tres disparos maacutes profundos El Carril 4 despliega la presioacuten de flujo inicial junto con el pronoacutestico del anaacutelisis NODAL de la presioacuten de flujo luego de colocar el tapoacuten (presioacuten de reparacioacuten) Al no requerirse que el pozo levante artificialmente la produccioacuten de agua de las zonas maacutes profundas se observa una presioacuten de flujo decreciente a traveacutes de las zonas maacutes altas Esteacute incrementado en la caiacuteda de presioacuten en las zonas maacutes altas provee un aumento nueve veces mayor en la produccioacuten de aceite
Figura 44
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
57
Los sensores de los registros de produccioacuten convencionales pierden la entrada
significante de aceite de los disparos superiores debido al efecto de recirculacioacuten del
agua en el molinete La baja resolucioacuten del gradiomanoacutemetro para determinar la
densidad del fluido resulta en una pobre determinacioacuten de las contribuciones de aceite
Esto lleva a una interpretacioacuten erroacutenea que atribuye el 90 de la entrada de aceite a los
disparos maacutes profundos
En base a los resultados de la herramienta FloScan se planificoacute una operacioacuten de
reparacioacuten de pozo para optimizar la produccioacuten de aceite El intervalo entre X375 y
X400 pies de profundidad se evaluoacute para una posible colocacioacuten de tapoacuten para aislar la
mayoriacutea de las zonas con alto corte de agua La excelente correspondencia entre los
resultados del registro de produccioacuten con la informacioacuten geoloacutegica respecto de la
ubicacioacuten de la arcilla sellante motivoacute al operador a colocar el tapoacuten a X400 pies de
profundidad
Se utilizoacute un programa de computacioacuten para pronosticar los resultados en la operacioacuten
de remediacioacuten Los resultados pronosticaron una produccioacuten de aceite de 97 m3d [609
BD] y una produccioacuten de agua de 389 m3d [2447 BD] Estos valores estaacuten muy cerca
de los resultados reales de 88 m3d [556 BD] para el aceite y 402 m3d [2532 BD]
para el agua Un incremento de nueve veces maacutes en la produccioacuten de aceite y una
recuperacioacuten de la inversioacuten en menos de una semana demuestran la efectividad de la
herramienta FloScan
En otro campo en el Golfo de Suez la presioacuten del yacimiento declinoacute de una presioacuten
inicial de 179 MPa [2600 lpc] a una presioacuten muy baja cercana a 76 MPa [1100 lpc]
en algunos pozos La columna de 37 m [120 pies] de aceite de alta viscosidad queda
entre la capa de gas y un acuiacutefero bastante activo y existe conificacioacuten de gas-agua Las
lecturas en la prueba muestran que el corte de agua puede abarcar desde 70 hasta
98 Esto significa que la produccioacuten de aceite variacutea entre el 2 y el 30 del flujo
total un factor de 15 en la variacioacuten
El operador corrioacute la herramienta FloScan para obtener una evaluacioacuten precisa del corte
de agua y localizar los puntos de entrada del fluido para el aceite y el agua El costo de
intervencioacuten del pozo es tiacutepicamente cercano a US$ 250000 por lo tanto es vital evitar
una intervencioacuten innecesaria o ineficaz
La terminacioacuten de pozos de gran diaacutemetro los regiacutemenes de flujo multifaacutesico y los
pozos horizontales con perfiles desafiantes representan una complicacioacuten para obtener
una estimacioacuten exacta de queacute es lo que estaacute fluyendo en el pozo Para planificar una
intervencioacuten eficaz el operador bajoacute la herramienta FloScan con tuberiacutea flexible
equipada con cable eleacutectrico junto con la herramienta de adquisicioacuten de registros de
produccioacuten de nueva generacioacuten PS Platform para poder efectuar comparaciones Las
pasadas ascendentes-descendentes se condujeron a tres velocidades distintas del cable
En otra pasada se corrioacute la herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimientos
RSTPro con una sonda FloScan para determinar los contactos aceiteagua y gasaceite
El perfil del pozo muestra un punto bajo en la trayectoria maacutes allaacute del taloacuten del pozo el
pozo sube nuevamente Las zonas perforadas estaacuten en la seccioacuten horizontal del pozo La
imagen de velocidad muestra un aumento en velocidad en el lado bajo del pozo cerca de
los 120 pies de profundidad Mientras que el incremento en velocidad se atribuye en
gran medida al agua la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica muestra claramente algo de
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aceite a esta profundidad El molinete convencional de diaacutemetro completo muestra poca
actividad con pequentildeas indicaciones de recirculacioacuten a la misma profundidad y no
detecta la zona de produccioacuten maacutes importante Los datos de la herramienta FloScan
indican que los disparos ubicados a una profundidad vertical verdadera maacutes profunda
(TDV por sus siglas en ingleacutes) producen la mayor cantidad de agua El contacto
aguaaceite determinado por la medicioacuten de la herramienta RSTPro confirmoacute este
resultado En base a estos resultados el programa de reparacioacuten recomendado implicoacute
cerrar las zonas maacutes bajas y volver a disparar cerca de 244 a 305 m [800 a 1000 pies]
menos profundo sobre el taloacuten del pozo a cerca de 70ordm de desviacioacuten La produccioacuten
total de aceite aumentoacute de 48 m3d [300 BD] a 79 m3d [500 BD] El aumento de
produccioacuten pagoacute las intervenciones en otros dos pozos
55 Prolongacioacuten en la vida de un campo
Siendo que el 70 de la produccioacuten actual de aceite proviene de los campos maduros
los avances tecnoloacutegicos cumplen un rol siempre creciente en prolongar la vida de los
campos y en maximizar el retorno de las inversiones Estos campos tienen la capacidad
de aumentar su produccioacuten en el futuro con una miacutenima inversioacuten Como lo demuestran
estos ejemplos de Medio Oriente la herramienta FloScan identifica correctamente los
puntos de entrada del fluido en regiacutemenes de flujo complejos en pozos desviados y
horizontales Los aumentos en la produccioacuten y los retornos raacutepidos ilustran la
efectividad operacional y en costos de esta tecnologiacutea Es a traveacutes de este tipo de
innovacioacuten que tiende a integrar el disentildeo de herramientas el procesamiento de datos y
los programas de computacioacuten de interpretacioacuten que la industria puede resolver los
retos para incrementar la productividad en los campos maduros
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Figura
45
Un ejemplo de un pozo horizontal del Golfo de Suez Las imaacutegenes de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica obtenidas con la herramienta FloScan se despliegan para una de las pasadas de la herramienta en la parte superior del pozo a 153 mmin [50 piesmin] El perfil de velocidad muestra poca actividad hasta 120 pies de profundidad donde la velocidad aumenta en la parte baja del pozo y el agua aparece en la imagen de la fraccioacuten volumeacutetrica A pesar de que la mayor parte de la velocidad se atribuye al agua en la parte baja los niveles de la fraccioacuten volumeacutetrica indican que algo de aceite estaacute tambieacuten fluyendo en este punto El molinete de diaacutemetro completo convencional indica un leve flujo ascendente en este intervalo posiblemente atribuido a alguna recirculacioacuten reversa del aceite que estaacute siendo arrastrado abajo del pozo y luego circula de vuelta hacia arriba El perfil de flujo derivado de la herramienta FloScan (arriba) resulta de la combinacioacuten de los perfiles de velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica La herramienta convencional de adquisicioacuten de registros de produccioacuten no detecta la entrada de aceite maacutes significante proveniente del disparo ubicado cerca de los Y100 pies de profundidad
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6 Sistemas avanzados operaciones y herramientas en el fondo del pozo
Estaacuten a disposicioacuten sistemas de transferencia especiales para colocar equipos en pozos
lejos de superficie y extraer informacioacuten en localizaciones de fondo de pozo Las nuevas
formas de sistemas de operacioacuten de herramientas proveen acceso confiable en pozos
profundos o con trayectorias complejas
Figura 46
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Durante gran parte en la historia de la industria de exploracioacuten-produccioacuten (EampP) los medios para la operacioacuten o transporte de herramientas y equipos hasta una
localizacioacuten en el subsuelo y nuevamente a su lugar de procedencia han suscitado similares
hipoacutetesis taacutecitas Cuando los pozos en su mayor parte eran verticales y no demasiado
profundos las herramientas de adquisicioacuten de registros y otros equipos se
transportaban a la profundidad deseada a traveacutes de cables estaacutendar La mayoriacutea de los
usuarios dejaban los detalles de la operacioacuten de herramientas en manos de las compantildeiacuteas
de servicios
La situacioacuten ha cambiado si bien todaviacutea existe un gran nuacutemero de pozos casi verticales
someros hoy en diacutea muchos pozos son extremadamente profundos tienen grandes aacutengulos
de inclinacioacuten o exhiben ambas caracteriacutesticas al mismo tiempo Las opciones en lo que
respecta a la operacioacuten de herramientas en el pozo se han expandido para satisfacer estos
desafiacuteos crecientes
Durante muchos antildeos se han utilizado las columnas de perforacioacuten para operar las barrenas y equipo de perforacioacuten se empleado cable eleacutectrico para obtener registros de
pozo efectuar disparos e instalar los componentes de terminacioacuten de pozos Hoy en diacutea
se obtienen mediciones durante la perforacioacuten se perfora o se operan equipos en el fondo
del pozo con tuberiacutea flexible datos obtenidos en tiempo real sustentan la operacioacuten de
geonavegacioacuten durante la perforacioacuten los cables de acero son maacutes resistentes y maacutes
largos los tractores de fondo de pozo arrastran equipos a traveacutes de grandes distancias
en secciones de pozos cuyo acceso seriacutea de otro modo difiacutecil o muy oneroso En pozos
profundos con trayectorias complejas los operadores y las compantildeiacuteas de servicios
participan activamente en la seleccioacuten de meacutetodos de operacioacuten de herramientas y en la
planeacioacuten de las tareas subsiguientes
61 Coacutemo llegar al lugar
El transporte de un equipo a lo largo de una distancia de varias millas o kiloacutemetros a traveacutes de un agujero pequentildeo practicado en el terreno hasta alcanzar un punto en particular
es una proeza notable pero que sucede diariamente en la industria de EampP Una vez en la
localizacioacuten de fondo de pozo requerida se espera que el equipo lleve a cabo tareas
complejas que a menudo deben ser vigiladas rutinariamente y controladas en tiempo
real en superficie lejos del pozo La eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas
forma parte de la provisioacuten de estas capacidades
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62
El objeto operado puede ser una barrena de perforacioacuten una sarta de herramientas de
adquisicioacuten de registros pistolas para perforacioacuten de tuberiacuteas fluidos de fracturamiento o
de otro tipo dispositivos de vigilancia rutinaria y de registros o diversos tipos de equipos de
terminacioacuten de pozos En algunos procesos de operacioacuten de herramientas el instrumento se
embarca en un viaje de ida y vuelta mientras que en otras es transportado en una sola
direccioacuten es decir hacia el interior o bien hacia el exterior de un pozo
El transporte de dispositivos es una de las funciones de un sistema de operacioacuten de
herramientas Por ejemplo el sistema debe ser capaz de soportar el peso de las
herramientas y del equipo que se introduce Y se extraen de un pozo ademaacutes de su
propio peso y la resistencia a la friccioacuten asociada Ademaacutes debe existir un meacutetodo para
determinar como miacutenimo de la localizacioacuten del fondo del pozo Algunos tipos de
sistemas de operacioacuten de herramientas ofrecen la posibilidad de desprenderse de las
herramientas atascadas en situaciones de emergencia o contingencia Como uacuteltimo
ejemplo en un nuacutemero creciente de situaciones se requiere la transmisioacuten de la
informacioacuten a superficie por medio de sistemas de telemetriacutea
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Un cable de acero simple o liacutenea de acero constituye quizaacutes la forma menos complicada de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo Suele usarse liacutenea de acero para
operar equipos en la terminacioacuten de pozos Hasta su liacutemite de carga la liacutenea de acero
puede bajar herramientas en el fondo del pozo a traveacutes de la fuerza de gravedad Un
motor en superficie vuelve a enrollar la liacutenea de acero en un malacate La localizacioacuten
del dispositivo adosado al extremo inferior de la liacutenea de acero se determina al menos
en forma aproximada considerando el tramo de la liacutenea de acero desenrollado en un
pozo ademaacutes de un cierto estiramiento de la liacutenea de acero resultante de su propio peso y
del peso del dispositivo operado
Figura 47
Equipo de operacioacuten de herramientas
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Los cables de acero con conductores eleacutectricos agregan mayor funcionalidad Un hilo
eleacutectrico suministra energiacutea a los dispositivos de fondo de pozo y ademaacutes puede transmitir
informacioacuten directamente a superficie Estos cables pueden tener un solo conductor un
conductor coaxial o conductores muacuteltiples El exterior de un cable de este tipo consta de
varios hilos de acero lo que se conoce como armadura del cable Esta armadura transporta
la carga y protege a los conductores eleacutectricos alojados dentro del cable
El cable de acero es raacutepido de montar y econoacutemico de correr No obstante debido a que depende de la fuerza de gravedad para desplegar las herramientas en el fondo del pozo el
cable de acero no se utiliza para operar equipos en pozos de gran inclinacioacuten u horizontales
Habitualmente las herramientas operadas con cable de acero pueden ser transportadas en
pozos con inclinaciones de hasta 65deg aunque en ciertos casos este tipo de cable ha sido
utilizado con eacutexito en pozos con inclinacioacuten de hasta 75deg
Tanto el cable de acero como la liacutenea de acero poseen limitaciones en lo que respecta
a la carga pero los cables ultra resistentes que se describen maacutes adelante tienen un liacutemite
significativamente superior El peso de un dispositivo operado junto con el cable se
conoce antes de ingresar al pozo no obstante la fuerza extra que puede requerirse para
liberar una herramienta atascada o compensar por el efecto de la friccioacuten durante la
recuperacioacuten de la herramienta excede la capacidad de carga nominal del cable En
consecuencia en el cabezal de la herramienta entre el cable y la sarta de herramientas se
coloca un punto deacutebil Este dispositivo de desconexioacuten ante contingencias estaacute disentildeado
Figura 48
Cables de acero simples Un monocable tiene un cable de acero conductor protegido por un aislamiento una envoltura y dos capas de armadura (izquierda) Las capas de la armadura se enroscan en direcciones opuestas de manera que una torsioacuten que abre una capa tensa la otra capa Un cable coaxial es un monocable con un blindaje coaxial entre el aislamiento y la envoltura (centro) Un heptacable tiene siete conductores (derecha) El heptacable tiene hilos de relleno que le confieren una forma maacutes redondeada y un relleno intersticial que impide la formacioacuten de aire y lo hace maacutes riacutegido La envoltura y dos capas en la armadura completan las capas externas En este caso el conductor 1 tiene una envoltura verde para distinguir los conductores cuando se realiza la conexioacuten
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para romperse antes de que lo haga el cable La alternativa de un pozo que contiene un
cable roto que se mantiene adosado a la sarta de herramientas dificulta la pesca o
recuperacioacuten de la herramienta
Los tubulares que se usan en campos petroleros tambieacuten se emplean para operar herramientas Los perforadores suelen usan la tuberiacutea para operar las barrenas de
perforacioacuten en un pozo porque es suficientemente resistente como para sustentar las
fuerzas que surgen durante el proceso de perforacioacuten Hoy en diacutea se utiliza incluso la
tuberiacutea de revestimiento para operar las barrenas de perforacioacuten en operaciones de
perforacioacuten con tuberiacutea de revestimiento pero la funcioacuten sigue siendo la misma Los
perforadores obtienen una localizacioacuten aproximada de la profundidad medida mediante el
conteo de los tramos de la columna perforadora medidos y del registro de su longitud en un
libro de registro de tuberiacuteas
A menudo se colocan dispositivos detraacutes de la barrena para obtener mediciones durante la
perforacioacuten La informacioacuten se transmite a superficie mediante pulsos de presioacuten enviados a
traveacutes del lodo de perforacioacuten
Las tuberiacuteas de la columna de perforacioacuten tambieacuten se usan en otras aplicaciones de operacioacuten de herramientas en las que se dispone de equipo de perforacioacuten y suficiente
tuberiacutea como para alcanzar el punto de destino en el fondo del pozo No obstante el
proceso de operacioacuten de herramientas a traveacutes de la tuberiacutea es lento ya que es preciso
empalmar cada tramo de la tuberiacutea cuando se baja en el pozo para proceder a su
desconexioacuten cuando se sale del mismo El costo del tiempo de equipo de perforacioacuten y de las
herramientas en siacute lo convierte en un meacutetodo de operacioacuten costoso Sin embargo puede
resultar exitoso auacuten en condiciones extremasmdashde profundidad desviacioacuten o entorno del
pozo mdashque excede la capacidad de otros sistemas de operacioacuten
El uso de tuberiacutea la flexible (CT por sus siglas en ingleacutes) como dispositivo de operacioacuten de herramientas continuacutea expandieacutendose Se utiliza CT para transportar fluidos hasta una
determinada profundidad medida en un pozo Tambieacuten se emplea CT para operar
equipos de perforacioacuten y de terminacioacuten de pozos Dado que no se basa exclusivamente en la
fuerza de gravedad para introducirla en el pozo la tuberiacutea flexible puede utilizarse en
pozos horizontales y de gran inclinacioacuten Ademaacutes se puede correr un cable de acero dentro
de la tuberiacutea flexible lo que le confiere mayor proteccioacuten al cable de la que se dispone con
el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC si bien la adquisicioacuten
de registros mediante tuberiacutea de perforacioacuten tiene mayor capacidad de carga que la
adquisicioacuten de registros con tuberiacutea flexible
La tuberiacutea flexible tiene la capacidad de impulsar sartas de herramientas largas maacutes allaacute de obstrucciones y patas de perro en las que el cable de acero convencional queda
colgado Si la tuberiacutea flexible se utiliza ocasionalmente en la adquisicioacuten de registros en
agujero descubierto la mayor parte de su aplicacioacuten se centra en la adquisicioacuten de
registros en pozo entubado En situacioacuten de agujero descubierto normalmente se
garantiza una operacioacuten con TLC
Las aleaciones utilizadas para fabricar la tuberiacutea flexible tienen cierto estiramiento que alcanza varios pies cada 10000 pies cuando se encuentra cargada aunque estos valores
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pueden cambiar dependiendo de la temperatura presioacuten y desviacioacuten del pozo Un
medidor de longitud de tuberiacuteas universal (UTLM por sus siglas en ingleacutes) mide la seccioacuten
de tuberiacutea flexible que sale del malacate ubicado en la superficie y la ovalidad del tubo Si la
imprecisioacuten debida al estiramiento de la tuberiacutea es insignificante el UTLM puede usarse
para medicioacuten de la profundidad Se recomienda el registro de correlacioacuten de la
profundidad DepthLOG CT cuando se requiere mayor precisioacuten tal es el caso de operacioacuten
de disparos o colocacioacuten de tapones de cemento El dispositivo DepthLOG determina la
localizacioacuten de los collares de la tuberiacutea de revestimiento al pasar por los mismos
proveyendo mediciones de la profundidad maacutes precisas que el UTLM de superficie
La operacioacuten de herramientas con CT exhibe un alto iacutendice de eacutexito y no requiere equipo de perforacioacuten o terminacioacuten de pozos pero siacute demanda la movilizacioacuten de la unidad
CT y de suficiente personal Sin embargo el sistema de control de pozos de superficie
permite que las operaciones sean ejecutadas bajo presioacuten es decir en condiciones de
pozo activo
La operacioacuten de herramientas con CT tiene un alcance limitado A medida que se
desenrolla el tubo pasa a traveacutes de un cuello de cisne y de un cabezal inyector accionado
a cadena que hace que la tuberiacutea exceda su liacutemite elaacutestico Esta operacioacuten ayuda a
eliminar la curvatura residual que la sarta desarrolloacute mientras se encontraba en el malacate
CT No obstante la tuberiacutea retiene una pequentildea cantidad de curvatura Esta curvatura
sumada a las curvas y desviacioacuten del pozo pone la sarta de tuberiacutea flexible en contacto
con la pared del pozo en muchos puntos Los contactos generan resistencia a la friccioacuten y
a medida que se introduce maacutes tuberiacutea del pozo la sarta se flexiona contra la pared del
pozo formando un largo rizo helicoidal La fuerza necesaria para impulsar la tuberiacutea
flexible dentro del pozo se incrementa a medida que maacutes sarta entra en contacto con la
pared del pozo Finalmente la resistencia a la friccioacuten aumenta al punto tal que no
puede seguir introducieacutendose maacutes tuberiacutea flexible dentro del pozo Esta situacioacuten se
conoce como atascamiento helicoidal
En pozos horizontales y de gran inclinacioacuten en los que el cable de acero no resulta adecuado y la tuberiacutea flexible experimenta situaciones de atascamiento helicoidal funciona
bien una forma relativamente nueva de operacioacuten de herramientas en el fondo del pozo el
sistema de tractor Un sistema de tractor puede ser armado raacutepidamente por una brigada
de campo estaacutendar El tractor se disentildea para ser usado en pozos entubados si bien se ha
empleado ocasionalmente en agujeros descubiertos Los tractores se operan habitualmente
con cable de acero pero ciertos tractores pueden operar con tuberiacutea flexible Este sistema es
analizado en mayor detalle maacutes adelante
La trayectoria y las condiciones del pozo asiacute como las restricciones conocidas deben ser
evaluadas y analizadas con anticipacioacuten para garantizar la operacioacuten de un tractor El hecho
de basar la eleccioacuten del meacutetodo de operacioacuten de herramientas en reglas generalizadas puede
dar lugar a problemas El programa planificador de herramientas de Schlumberger guiacutea la seleccioacuten de la forma de operacioacuten y del punto deacutebil a utilizar Los datos de entrada del
programa de computacioacuten incluyen informacioacuten sobre la trayectoria del pozo y su
terminacioacuten ademaacutes sobre la sarta de herramientas
La salida del programa proporciona paraacutemetros criacuteticos para la planeacioacuten de la forma de
operacioacuten de las herramientas Las graacuteficas de salida son presentadas generalmente en base a
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la profundidad medida de la sarta de herramientas a medida que se desplaza hacia la
superficie y hacia el fondo del pozo Estos paraacutemetros incluyen la severidad de la pata de
perro la maacutexima tensioacuten posible sobre el cabezal de la herramienta sin exceder la
capacidad nominal del cable en la superficie la tensioacuten de superficie necesaria para
romper el punto deacutebil y la fuerza del tractor requerida para desplazar la sarta de
herramientas de adquisicioacuten de registros hacia el fondo del pozo El programa calcula
ademaacutes la tensioacuten a lo largo del cable para cualquier profundidad de la sarta de
herramientas En los ejemplos presentados a continuacioacuten se incluyen casos que
demuestran el empleo de esta aplicacioacuten en situaciones de campo
El sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es un meacutetodo
operado con tuberiacutea en el que se utilizan equipos especiales para conectar las
herramientas de adquisicioacuten de registros a la columna de perforacioacuten Este sistema se
utiliza para registrar pozos con condiciones de pozo dificultosas tales como grandes
aacutengulos de desviacioacuten patas de perro muacuteltiples o formacioacuten de cavernas Tambieacuten es
utilizado con sartas de herramientas cuyo peso se aproxima al liacutemite del punto deacutebil de
un cabezal de adquisicioacuten de registros Las herramientas de adquisicioacuten de registros de
la sarta pueden ser protegidas del peso de la columna de perforacioacuten mediante la
vigilancia continua de la compresioacuten de la herramienta Un cabezal de anclaje TLC
(DWCH por sus siglas en ingleacutes) fija la sarta de herramientas a la columna de
perforacioacuten Se bajan en el pozo algunos tiros de la sarta hasta alcanzar la cima del
intervalo de registro que se encuentra habitualmente ubicada justo encima de la zapata
inferior de la tuberiacutea de revestimiento El cable de adquisicioacuten de registros se enrosca a
traveacutes de un adaptador de entrada lateral de cable (CSES por sus siglas en ingleacutes) El
CSES permite que el cable cruce desde el interior de la columna de perforacioacuten por
debajo del CSES hasta el exterior de la misma por encima del CSES A continuacioacuten
se adosa al cable un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten TLC (PWCH) que se bombea
hacia el fondo del pozo a traveacutes de la sarta de perforacioacuten Una vez que el PWCH queda
asegurado en el DWCH se establece una conexioacuten eleacutectrica entre la unidad de
adquisicioacuten de registros y la sarta de herramientas y se suministra energiacutea a eacutesta uacuteltima
Luego el sistema puede adquirir registros en direccioacuten al fondo del pozo mediante el
agregado de tuberiacuteas a la columna de perforacioacuten
El CSES no se utiliza habitualmente en pozos sin entubar porque esto incrementa la
posibilidad de dantildear el cable de acero en la parte externa de la tuberiacutea que se encuentra
por encima del mismo Este hecho normalmente limita la adquisicioacuten de registros con el
sistema TLC en agujeros descubiertos a una distancia equivalente a la longitud del
pozo entubado Existe un sistema TLC mejorado para ser utilizado en ambientes de alta
presioacuten y alta temperatura Este sistema puede operar a 260degC [500degF] y 25000 lpc
[172 MPa] y tiene estabilidad quiacutemica eleacutectrica y mecaacutenica mejorada a altas
temperaturas Ademaacutes mediante la inclusioacuten de dos vaacutelvulas de seguridad en el sistema
para aislar la tuberiacutea del espacio anular se provee control adicional del pozo Estas
vaacutelvulas pueden manejar una presioacuten diferencial de hasta 20000 lpc [138 Pa] En
situaciones en la situacioacuten en la que la adquisicioacuten de registros con cable suele ser
exitosa pero implica riesgos el sistema de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten
de pesca LWF ofrece una alternativa con respecto a una operacioacuten TLC En condiciones
de adquisicioacuten de registros difiacuteciles el servicio LWF y se intenta realizar una operacioacuten
de adquisicioacuten de registros con cable estaacutendar Si resulta exitosa el operador se ahorra
tiempo y la erogacioacuten que implica una corrida TLC Si alguna herramienta se atasca en
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el pozo el servicio LWF ofrece una forma de recuperarla y seguir adquiriendo registros
como si se tratara de una operacioacuten con el sistema TLC
Una operacioacuten LWF es un procedimiento de pesca de tipo corte y roscado Una
herramienta especial sujeta y corta el cable de acero en superficie El extremo cortado
del cable se enrosca a traveacutes de un primer tramo de la columna de perforacioacuten Con la
tuberiacutea suspendida en el pozo el cable de acero se enrosca a traveacutes de otro tramo de
columna de perforacioacuten que se atornilla al tramo suspendido en el pozo Este proceso se
reitera La necesidad de enroscar el cable la convierte en un a operacioacuten mas lenta que
la ejecutada con el sistema TLC hasta que la tuberiacutea alcanza el punto de instalacioacuten de
un CSES Justo debajo del CSES se instala una herramienta corta cable (CCTS por sus
siglas en ingleacutes) Pasando este punto el proceso se ejecuta la misma velocidad que en
una operacioacuten con el sistema TLC y posee las mismas restricciones de profundidad con
mantener el CSES dentro de la tuberiacutea de revestimiento
Procesos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea Una operacioacuten con el sistema de Adquisicioacuten de Registros en Condiciones Difiacuteciles TLC es similar a una operacioacuten de adquisicioacuten de registros durante la operacioacuten de pesca pero ambas difieren por cuanto utilizan equipos diferentes En los dos casos se trata de meacutetodos de adquisicioacuten de registros mediante tuberiacutea En el sistema TLC la tuberiacutea y la sarta de herramientas se enroscan entre siacute con un cabezal de anclaje (DWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a la sarta (extremo inferior derecho) Se baja la tuberiacutea hasta que la sarta de herramientas alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento Luego se enrosca el cable a traveacutes de un adaptador de entrada lateral de la tuberiacutea de revestimiento (CSES por sus siglas en ingleacutes) (parte central a la derecha) A continuacioacuten se bombea un adaptador con conexioacuten bajo presioacuten (PWCH por sus siglas en ingleacutes) conectado a un cable de acero para establecer la conexioacuten eleacutectrica con la sarta de herramientas a traveacutes del DWCH (extremo inferior derecho) Durante la adquisicioacuten de registros se baja maacutes tuberiacutea En una operacioacuten LWF la herramienta se atasca en el pozo al comienzo de la operacioacuten El cable es cortado en la superficie y se enrosca a traveacutes de la tuberiacutea que se baja en el pozo Cuando la columna alcanza la zapata inferior de la tuberiacutea de revestimiento se agrega una herramienta corta-cables (CCTS por sus siglas en ingleacutes) y un CSES (parte central a la izquierda) Luego se baja maacutes tuberiacutea hasta llegar a la herramienta Una cuntildea en espiral situada en la parte inferior de la tuberiacutea sujeta la herramienta y se ejerce tensioacuten sobre el cable de acero para asegurar la conexioacuten (extremo inferior izquierdo) Se vuelve a conectar el cable a la unidad de adquisicioacuten de registros utilizando un torpedo LWF de dos extremos (extremo superior izquierdo) y la operacioacuten de adquisicioacuten de registros continuacutea Al final de la operacioacuten LWF se requiere la unidad CCTS para cortar el cable y recuperar la sarta de herramientas sostenida por la cuntildea en espiral
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62 de cable de acero maacutes resistente y maacutes largo
Los cables constituyen una forma importante y confiable de introducir y extraer
herramientas y equipos en el pozo El registro de los pozos muy profundos que se
perforan comuacutenmente en el Golfo de Meacutexico en el aacuterea marina de EUA y en otros
lugares requiere cables de acero especiales de maacutes de 7300 m [24 000 pies] de
extensioacuten Se han desarrollado nuevos sistemas que manejan hasta 12200 m [40000
pies] de cable de acero
Figura 49
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Schlumberger introdujo el cable 7-48Z US ultra resistente en el antildeo 2001 A nivel
mundial se han concretado maacutes de 200 descensos con cables 7 - 4 8 Z US En
diciembre de 2003 se alcanzoacute una profundidad reacutecord para la adquisicioacuten de registros
con cable en el pozo Tonga 1 de ChevronTexaco situado en el Golfo de Meacutexico unos
240 km [150 millas] al sudoeste de Nueva Orleaacutens El cable 7-48Z US ultra resistente
permitioacute operar una herramienta de generacioacuten de Imaacutegenes Microeleacutectricas en Lodos
Base Aceite OBMI y una plataforma de adquisicioacuten de registros en pozos de alta
presioacuten y alta temperatura Xtreme hasta una profundidad de 9700 m [31824 pies]
transmitiendo los datos a la superficie en tiempo real
Estas profundidades reacutecord requieren cables ultra resistentes La resistencia de carga de
un cable es proporcionada por la armadura de acero que rodea al conductor o a los
conductores La armadura estaacute compuesta por dos capas de hilos metaacutelicos enrollados
en forma helicoidal uno en sentido horario y el otro en sentido antihorario Los cables
ultra resistentes tales como el 7-48Z US tienen una armadura fabricada mediante un
proceso de moldeado en friacuteo para que los cables tengan una relacioacuten resistenciapeso
superior a la de otros cables La capacidad de estos cables se fija en 18000 lbf [80 kN]
El siguiente tipo de cable maacutes resistente puede soportar 15500 lbf [69 KN]
Figura 51
Equipo de superficie para el sistema de cable ultra resistente Para lograr todos los beneficios de los cables ultra resistentes se necesitan equipos adicionales en la superficie Las poleas estaacuten hechas de materiales compuestos especialmente desarrollados y la polea inferior tiene un anclaje de alta resistencia El malacate de doble tambor con cable (WDDC por sus siglas en ingleacutes) provee alivio de la tensioacuten entre el cable que sale del pozo y la unidad de adquisicioacuten de registros La distancia recomendada entre el malacate y la unidad de adquisicioacuten de registros es de 15 m [50 pies] sin un arreglo especial y de 3 m [10 pies] con el arreglo La desviacioacuten angular entre el malacate y la polea inferior se limita a 2deg
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Los cables convencionales soportan cargas menores Las compantildeiacuteas de servicio utilizan
los cables ultra resistentes que ofrecen diversos fabricantes para registrar pozos
verticales profundos no obstante para obtener todos los beneficios de esta capacidad de
carga adicional se necesitan poleas mas resistentes un malacate especial y un punto
deacutebil mejorado
El cable de acero convencional que soporta cargas pequentildeas tiacutepicamente sale de la
unidad de adquisicioacuten de registros pasa a traveacutes de dos poleas y se introduce en el
pozo Para soportar cargas mayores de hasta 24000 lbf [107 kN] de tensioacuten de liacutenea se
utilizan poleas para servicio pesado hechas de materiales compuestos especialmente
desarrollados La polea inferior debe estar soportada por anclajes resistentes especiales
El equipo de perforacioacuten y las poleas para servicio pesado pueden soportar una tensioacuten
del cable de 18000 lbf pero el malacate de la unidad de adquisicioacuten de registros soacutelo
puede aplicar una fuerza sostenida de hasta 8500 lbf [378 kN] durante la operacioacuten de
enrollado y soacutelo puede ejercer traccioacuten hasta el liacutemite maacuteximo del motor de la unidad
que habitualmente es de unas 12000 lbf [534kN]
Para reducir o disminuir la tensioacuten del cable entre el equipo de perforacioacuten y la unidad
de adquisicioacuten de registros se puede colocar entre ambos un malacate de doble tambor
(WDDC por sus siglas en ingleacutes) La operacioacuten de un malacate se basa en el contacto
por friccioacuten entre sus tambores y un cable para reducir la tensioacuten en el cable Cuanto
Figura 50
Fuerza en el cabezal de la herramienta para varios cables El cable ultra resistente 7-48Z US (azul) tiene una traccioacuten maacutexima de 18000 lbf [80 kN] en la superficie maacutes que los cables convencionales (XS) y extra resistentes (XXS) La magnitud de la traccioacuten disponible decrece con la profundidad La pendiente de cada liacutenea queda determinada por el peso del cable en el lodo
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mayor es la superficie de contacto mayor es la reduccioacuten de la tensioacuten El cable que
pasa por el malacate WDDC de Schlumberger se enrolla varias veces en dos grandes
tambores generando un alivio de tensioacuten de 20000 lbf [89 kN] o un valor superior a
velocidades de adquisicioacuten de registros de hasta 6100 mh [20000 piesh] Este sistema
de malacate ha sido utilizado fundamentalmente en el Golfo de Meacutexico En el distrito de
Larose Luisiana EUA se utilizoacute el sistema WDDC para maacutes de 400 descensos de
cables 7-48Z XXS extra resistentes y cables 7-48Z US ultra resistentes entre mayo de
2002 y agosto de 2004
Figura 52
Deformacioacuten del cable Un cable tiacutepico de siete conductores (extremo superior) se contrae cuando es sometido a esfuerzo (centro) La capa externa de la armadura se afloja levemente y la capa in- terna se tensa Los conductores y el relleno se comprimen Si un cable se enrolla en un tambor en condiciones de gran tensioacuten tambieacuten se puede deformar quizaacutes lo suficiente para fallar con el tiempo (extremo inferior) La deformacioacuten se muestra ampliada en esta graacutefica
Utilizacioacuten del malacate en el Golfo de Meacutexico El malacate de doble tambor (WDDC) ha sido utilizado en maacutes de 500 descensos (rojo) en el Golfo de Meacutexico Maacutes de la mitad de los trabajos superaron la profundidad medida de 6220 m [20400 pies]
Figura 53
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Ademaacutes reducir la tensioacuten del cable antes de volver a enrollarlo prolonga la vida uacutetil
del mismo Si un cable se enrolla en un tambor bajo gran tensioacuten se deforma El exceso de
deformacioacuten puede producir roturas dentro del cable con la posibilidad de provocar
cortocircuitos o contactos entre los conductores o con la armadura del cable Por lo
tanto es importante aliviar el exceso de tensioacuten antes de enrollar un cable ultra resistente
en un tambor
Schlumberger examina regularmente todos los cables Los cables de alta resistencia se desenrollan se limpian y se reajustan en lo que respecta a esfuerzo de torsioacuten
transcurrida una semana o un mes de ejecutada una operacioacuten dependiendo del cable y
del lodo empleados Luego los cables son examinados para controlar el posible aflojamiento
de la armadura y verificar la ductilidad y el desgaste La aprobacioacuten de la utilizacioacuten del
cable en aplicaciones posteriores estaacute sujeta al cumplimiento de pautas estrictas
Los cables ultrarsistentes son sometidos a este procedimiento de calificacioacuten aun con
mayor frecuencia ndashdentro de la semana ultima semana de cada operacioacuten Es importante
observar qu una operacioacuten implica multiples viajes dentro del pozo En la medida que el
cable no haya excedido su capacidad nominal de 18000 lbf puede ser utilizado para
carreras repetidas dentro de la misma operacioacuten
Mantenimiento del cable Los cables ultra resistentes utilizan un malacate para aliviar la tensioacuten del cable antes de enrollarlo en un tambor Para garantizar el alivio del esfuerzo de torsioacuten del cable despueacutes de cada operacioacuten se restituye el esfuerzo de torsioacuten y se vuelven a enrollar los cables de Schlumberger El cable pasa por un torsor y una unidad de malacate Este torsor se hace girar constantemente para eliminar la torsioacuten propia del cable sometido a esfuerzo Este procedimiento de torsioacuten restituye el bobinado de la armadura El cable tambieacuten pasa por dos unidades de limpieza de cables para eliminar los materiales extrantildeos y si es necesario agregar aceite a la armadura del cable
Figura 54
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Ademas de la deformacion del cable cuando se vuelve a enrollar bajo gran tension el
estiramiento del cable tiende a tensar una de las capas de la armadura helicoidal y a
aflojar la otra El sistema de aseguramiento de la calidad de Schlumberger incluye la
torsioacuten del cable ultra resistente durante el procedimiento de desenrrollado para
reestablecer el embobinado de la armadura
Una segunda caracteriacutestica necesaria para trabajar con cables con grandes tensiones
consiste en disponer de un punto deacutebil especial Si una herramienta se atasca en el pozo
resulta sumamente conveniente poder separar el cable lo maacutes cerca posible de la
herramienta atascada La alternativa de tener un cable roto caoacuteticamente retorcido en el
pozo dificulta auacuten maacutes la ejecucioacuten de una operacioacuten de pesca destinada a recuperar la
herramienta atascada Para evitar esta situacioacuten se implementa un punto deacutebil como
parte del cabezal de la herramienta que se emplaza entre la sarta de herramientas y el
cable El punto deacutebil se rompe cuando es sometido a un esfuerzo de traccioacuten que supera
su capacidad nominal desprendiendo asiacute el cable de la herramienta y permitiendo la
extraccioacuten de todo el cable del pozo
El programa planificador de herramientas o planificador de la operacioacuten de herramientas predice las cargas a ser ejercidas sobre un cable de acero En un pozo profundo la tensioacuten
de fondo de pozo requerida para superar un punto deacutebil mecaacutenico puede exceder el
esfuerzo maacuteximo aplicado en la superficie Si esto sucediera el punto deacutebil no puede
Figura 55
Operacioacuten del punto deacutebil controlada eleacutectricamente Un dispositivo de liberacioacuten controlado eleacutectricamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) es activado por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Una vez armada una varilla de accionamiento sostiene un reteacuten en su lugar impidiendo que la unidad se desplace La varilla de accionamiento es mantenida contra un resorte por una bobina de cuatro piezas que a su vez son sostenidas por una placa de berilio-niacutequel (Be-Ni) La soldadura en la unioacuten externa de la placa delgada la sostiene en su lugar alrededor de la bobina Cuando una sentildeal de activacioacuten eleacutectrica es enviada al dispositivo ECRD el elemento calefactor derrite la soldadura liberando la placa de berilio-niacutequel y permitiendo que las cuatro piezas de la bobina se separen El accionador a resorte puede desplazarse en sentido descendente liberando el reteacuten Un leve impulso separa el reteacuten del alojamiento del dispositivo ECRD liberando el cable de la herramienta
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romperse al quedar atascada una herramienta y por el contrario la sobre traccioacuten causa la
ruptura del cable
Este problema condujo a Schlumberger a desarrollar un dispositivo de desconexioacuten
controlado electroacutenicamente (ECRD por sus siglas en ingleacutes) para reemplazar el punto
deacutebil mecaacutenico en el cabezal de la herramienta Con este dispositivo la tensioacuten en el
cabezal de la herramienta puede alcanzar 8000 lbf [356 KN] que es el limite de carga del
dispositivo ECRD Hasta su activacioacuten un punto deacutebil del dispositivo ECRD tolera grandes
esfuerzos de traccioacuten por la tensioacuten del cable y grandes impactos
Si un operador necesita liberar el cable de la sarta de herramientas dispositivo es activado
por una sentildeal eleacutectrica especiacutefica Luego el dispositivo ECRD se desconecta raacutepidamente
separando el cable del cabezal de la herramienta Los puntos deacutebiles del dispositivo ECRD
estaacuten regulados para operar a una temperatura de hasta 204deg C [400degF] y una presioacuten de
20000 lpc [138 MPa] Ademaacutes existe una versioacuten capaz de operar a 260degC [500degF] y
30000 lpc [207 MPa]
63 Desafiando las profundidades
Unocal decidioacute reingresar en un pozo de aguas profundas situado en el Golfo de Meacutexico
EUA para perforar hasta una mayor profundidad Los pozos vecinos habiacutean hallado
hidrocarburos en estratos maacutes profundos El pozo original no estaba disentildeado para
continuar con la perforacioacuten de manera que el diaacutemetro del agujero de la nueva seccioacuten se
limitoacute a 61frasl8 pulgadas La profundidad medida hasta la base de la seccioacuten planificada
era de aproximadamente 8870 m [29100 pies]
Unocal trabajoacute con Schlumberger para determinar la mejor manera de evaluar la nueva seccioacuten de agujero descubierto Para ello debieron afrontar diversos desafiacuteos
incluyendo la profundidad extrema del pozo y el diaacutemetro severamente restringido del
agujero ademaacutes de la adecuacioacuten al tamantildeo y el peso de las sartas de adquisicioacuten de
registros que la compantildeiacutea queriacutea correr Las tarifas diarias de la embarcacioacuten para
perforacioacuten eran muy elevadas de manera que la eficiencia resultaba un paraacutemetro
importante
El pozo era esencialmente vertical pero la nueva seccioacuten de agujero descubierto incluiacutea
unos 300 m [1000 pies] en los que la desviacioacuten aumentaba hasta aproximadamente 15deg
y la severidad de las patas de perro en ese tramo llegaba a 4deg30 m [4deg100 pies]
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Para la planeacioacuten de este trabajo Schlumberger utilizoacute el programa planificador de herramientas que indicoacute que un sistema de cable ultra resistente permite bajar las
herramientas hasta la profundidad requerida en este agujero de pequentildeo diaacutemetro Los
datos provenientes de carreras de adquisicioacuten de registros previas ejecutadas en el
mismo pozo verificaron las predicciones del planificador de herramientas En cada una de
las tres carreras se modeloacute el cable y la sarta de herramientas efectivamente utilizados Los
datos correspondientes a la tensioacuten del cable provenientes de estas carreras de adquisicioacuten de
registros previas coincidiacutean con las predicciones del programa de computacioacuten Los
resultados obtenidos dieron confianza a Unocal en cuanto a la precisioacuten de la salida del
programa que cubriacutea la nueva seccioacuten en agujero descubierto
Unocal y Schlumberger trabajaron a fin de disentildear las carreras de adquisicioacuten de
registros para el nuevo tramo del pozo Se utilizoacute un dispositivo WDDC con poleas y
anclajes para servicio pesado en la superficie y la sarta incluyoacute un punto deacutebil ECRD
Ambos elementos permiten el aprovechamiento maacuteximo de las 18000 lbf de capacidad
nominal del cable
Figura 56
Pata de perro en un pozo de Unocal La maacutexima severidad de la pata de perro que se experimentariacutea en la extensioacuten del pozo de Unocal fue de 4deg30 m [4deg100 pies] Esta pata de perro se produce en una seccioacuten de agujero descubierto con una desviacioacuten que alcanza aproximadamente 15deg
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En once de los doce descensos con fines de adquisicioacuten de registros se utilizoacute el mismo
cable 7-48Z US No se requirioacute tiempo inactivo entre las carreras para intercambiar o
reacondicionar el cable La secuencia de adquisicioacuten de registros incluyoacute diversos
desafiacuteos La sarta de herramientas maacutes larga teniacutea una extensioacuten de 448 m [147 pies]
La sarta maacutes pesada teniacutea un peso de aproximadamente 1800 kg [4000 lbm] en el aire
En siete de estos descensos se utilizoacute el Probador Modular Dinaacutemico de Formacioacuten
MDT que es una sarta de herramientas pesada La herramienta de mayor diaacutemetro
utilizada en el agujero de 61frasl8 pulgadas teniacutea 51frasl2 pulgadas con lo que quedoacute una
Figura 57
Comparacioacuten de la tensioacuten real con la tensioacuten predicha Las mediciones de tensioacuten efectuadas durante tres carreras de adquisicioacuten de registros (puntos de medicioacuten) en el pozo original se correlacionan favorablemente con las predicciones del programa planificador de herramientas (liacuteneas) La primera carrera de adquisicioacuten de registros cubrioacute unos 4600 m [15000 pies] del pozo entubado (extremo superior) La segunda y tercera carreras se ejecutaron a lo largo de distancias maacutes cortas una dentro de la tuberiacutea de revestimiento (centro) y la otra debajo de la tuberiacutea de revestimiento (extremo inferior) El programa predice la tensioacuten tanto para el desplazamiento hacia el fondo del pozo (azul) como para la extraccioacuten fuera del pozo (rojo) El escaloacuten que se observa en la tensioacuten se debe a una velocidad de adquisicioacuten de registros maacutes lenta cuando la sarta de herramientas se encuentra fuera de la tuberiacutea de revestimiento Las tensiones difieren entre los tres casos debido a las diferentes sartas de herramientas utilizadas en las tres carreras de adquisicioacuten de registros
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separacioacuten alrededor de la herramienta de tan soacutelo 08 cm [03 pulgadas] La tensioacuten del
cable en la superficie alcanzoacute entre 17000 y 18000 lbf [76 y 80 kN] en maacutes de 20
oportunidades durante las 11 carreras de adquisicioacuten de registros Hubiera sido
imposible lograr tensiones por traccioacuten tan grandes sin el sistema de cable ultra
resistente completo incluyendo el WDDC y las poleas especiales emplazadas en la
superficie
La tercera carrera de adquisicioacuten de registros resultoacute problemaacutetica En su primera
carrera la herramienta MDT permanecioacute 75 horas en la estacioacuten para la ejecucioacuten de
una prueba de interferencia finalizada la cual la herramienta quedoacute atascada en el
agujero La brigada tensionoacute el cable hasta su maacuteximo nivel nominal de 18000 lbf pero
no logroacute recuperar la herramienta Pudieron ocurrir dos cosas el cable estaba atascado
en una hendidura (canaleta) o la presioacuten del pozo excediacutea la presioacuten de formacioacuten y se
habiacutea formado un revoque de filtracioacuten (enjarre) alrededor del cable al forzar el lodo de
perforacioacuten dentro de la formacioacuten situacioacuten que se conoce como atascamiento
diferencial
Unocal activoacute el punto deacutebil ECRD para soltar el cable de la herramienta Luego aplicoacute
una tensioacuten en superficie de 18500 lbf [823 kN] que logroacute liberar el cable Antes de
proceder a la pesca de la herramienta Unocal ejecutoacute una operacioacuten de adquisicioacuten de
registros siacutesmicos verticales (VSP por sus siglas en ingleacutes) utilizando el mismo cable
ultra resistente
Al cabo de unos diacuteas un viaje LWF permitioacute recuperar la herramienta MDT Cuando la
herramienta fue reconectada a una fuente de energiacutea emplazada en el fondo del pozo
luego de pasar maacutes de tres diacuteas en el pozo de alta presioacuten se activoacute y comenzoacute a enviar
sentildeales a superficie
Las herramientas de adquisicioacuten de registros operadas mediante la utilizacioacuten de un
cable ultra resistente con la unidad WDDC en superficie proporcionaron a Unocal
informacioacuten del yacimiento que de lo contrario hubiera sido difiacutecil sino imposible de
obtener Otros cables u otros sistemas de superficie menos robustos habriacutean requerido
sartas de herramientas maacutes cortas y maacutes livianas para mantenerse dentro de liacutemites
operativos seguros Esto llevoacute a Unocal a optar por un programa de evaluacioacuten de
formaciones abreviado o habriacutea prolongado la operacioacuten de adquisicioacuten de registros La
prolongacioacuten de la operacioacuten de adquisicioacuten de registros constituyoacute una propuesta
costosa cuya implementacioacuten implicoacute el empleo de una embarcacioacuten para perforacioacuten
de la clase del Discoverer
Desde el inicio de su programa de perforacioacuten en aguas profundas Unocal ha sido
usuario activo de los cables maacutes modernos La compantildeiacutea conserva permanentemente
dos de los cables maacutes resistentes junto con una unidad WDDC a bordo de su
embarcacioacuten para perforacioacuten
64 Tecnologiacutea de accionamiento de tractores
Mientras el cable de acero constituye uno de los meacutetodos maacutes antiguos de operacioacuten de
herramientas los tractores de fondo de pozo representan uno de los maacutes modernos
Un tractor arrastra la sarta de operacioacuten hacia el fondo del pozo eacutesa es su diferencia
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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fundamental con respecto a otros medios de operacioacuten de herramientas Un tractor
puede ser emplazado de manera tal de empujar o arrastrar la sarta de herramientas pero
la sarta de herramientas es corta comparada con el cable que conecta el tractor y la sarta
con la superficie El hecho de colocar la fuerza motriz cerca del frente de la sarta de
operacioacuten le permite mover las herramientas y dispositivos a lo largo de secciones
horizontales de alcance extendido Incluso en aquellos puntos en los que la desviacioacuten
del pozo supera los 90deg el tractor mueve la sarta de herramientas en sentido ascendente
La friccioacuten es enemiga de la operacioacuten de herramientas ya que debe vencer una fuerza
adicional cuando los objetos operados rozan la pared del pozo No obstante un tractor
aprovecha la friccioacuten en su propio beneficio ejerciendo contra la pared del pozo una
fuerza suficiente como para que la friccioacuten impida que el mismo se deslice nuevamente
a lo largo de la pared a medida que desplaza la carga hacia adelante
El sistema de accionamiento tiene que proveer suficiente fuerza de traccioacuten como para
superar el arrastre de la carga incluyendo la sarta de herramientas operada y el cable de
adquisicioacuten de registros u otros dispositivos necesarios para la operacioacuten de las
herramientas Ademaacutes la fuerza de friccioacuten generada por la presioacuten contra la pared del
pozo debe superar a esta fuerza de traccioacuten En consecuencia la resistencia a la friccioacuten
que puede lograrse es un liacutemite que se impone sobre la fuerza que puede aplicar
efectivamente un tractor
Actualmente se dispone de dos mecanismos de accionamiento de tractores baacutesicos para
obtener esta resistencia accionamiento continuo o sujecioacuten alternativa Los disentildeos de
accionamiento continuo constan de ruedas comunes ruedas helicoidales cadenas o
bandas de rodamiento que hacen contacto con la pared del pozo Es necesario un
sistema de suspensioacuten para mantener el mecanismo de accionamiento en contacto con el
pozo cuando el tractor encuentra cambios de diaacutemetro pequentildeos Los cambios de
diaacutemetro grandes resultan difiacuteciles de sortear para los tractores de accionamiento
continuo particularmente cuando el diaacutemetro se reduce el mecanismo de
accionamiento debe ejecutar dos acciones un impulso hacia afuera para lograr la
sujecioacuten contra la pared del pozo y un esfuerzo de traccioacuten hacia adentro para dar
cabida al diaacutemetro que se ha reducido
Un tractor con sujecioacuten alternativa requiere como miacutenimo dos unidades de
accionamiento que alternen entre el accionamiento y la restauracioacuten del mecanismo La
unidad de accionamiento presiona su mordaza de sujecioacuten contra la pared fijaacutendose en
su lugar Luego desplaza la sarta de herramientas hacia adelante con respecto a la
mordaza de sujecioacuten fijada Mientras tanto la unidad de restauracioacuten se suelta de la
pared y se auto-desplaza hacia adelante con respecto a la sarta de herramientas Al final
de la carrera estas dos unidades intercambian sus funciones
Si bien pueden desarrollarse tractores con sujecioacuten alternativa que utilicen soacutelo un
motor el movimiento de la sarta de herramientas es discontinuo lo que crea una gran
carga inercial cuando la sarta se pone en movimiento y se detiene La utilizacioacuten de
motores independientes provee un movimiento traslapado al final de cada carrera de
modo que la sarta de herramientas se sigue moviendo a una velocidad constante
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
80
A diferencia de los modelos de accionamiento continuo el disentildeo con sujecioacuten
alternativa no requiere de un sistema de suspensioacuten para moverse a traveacutes de los
pequentildeos cambios de diaacutemetro del pozo porque la mordaza de sujecioacuten fijada estaacute
estaacutetica Tanto en el disentildeo continuo como en el alternativo el mecanismo se repliega
dentro del cuerpo del tractor para su transporte antes y despueacutes de usarse Ambos
disentildeos deben retraerse los brazos en caso de interrupcioacuten del suministro de energiacutea
para evitar atascamiento en el pozo
El desplazamiento del tractor y su carga requiere energiacutea la cual se suministra por cable
desde superficie Dado que los cables conductores transmiten una cantidad limitada de
energiacutea el consumo de energiacutea del tractor de fondo tambieacuten es limitado La energiacutea es
el producto de la velocidad de movimiento por la carga que desplaza el tractor Esto
significa que un tractor puede tirar de una carga pesada o moverse raacutepidamente pero no
ejecuta ambas acciones en forma simultaacutenea Lamentablemente no toda la energiacutea que
se suministra en la superficie se usa para mover el tractor y tirar de la carga En el cable
de acero se producen peacuterdidas resistivas Ademaacutes el sistema de accionamiento del
tractor no es 100 eficaces en lo que respecta a conversioacuten de la energiacutea eleacutectrica en
movimiento Muchos tractores exhiben entre un 10 y un 20 de eficiencia solamente
convirtieacutendose la energiacutea remanente en calor de desecho
65 Un tractor con disentildeo de tipo leva-mordaza de sujecioacuten
El sistema de tractor de fondo de pozo MaxTRAC corresponde a un tractor de fondo de
pozo de sujecioacuten alternativa cuya eficiencia es superior al 40 Este tractor de alta
eficiencia tiene energiacutea disponible para mayores velocidades o cargas maacutes grandes que
otros tractores de acuerdo a su energiacutea
Figura 58
Velocidad del tractor y fuerza de empuje disponible Existe una compensacioacuten entre la velocidad y carga para los tractores Para una cantidad de energiacutea suministrada al tractor en el fondo del pozo eacuteste se puede mover raacutepidamente u operar una carga pesada El tractor MaxTRAC (azul) es mucho maacutes eficaz que un tractor convencional (rojo) lo que le permite moverse raacutepidamente u operar cargas maacutes grandes
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Una caracteriacutestica esencial de este tractor es el disentildeo del tipo leva-mordaza de sujecioacuten
Tres conjuntos de brazos centralizan cada unidad de tractor Cada brazo del tractor
presiona una leva y dos ruedas contra la pared del pozo La leva es un dispositivo en
forma de corazoacuten que gira alrededor de su propio eje Al girar la leva la distancia D que
media entre el eje y el borde exterior que estaacute en contacto con la pared cambia
permanentemente
Cuando los brazos se encuentran desplegados pero la unidad no desplaza la sarta de
herramientas una pequentildea fuerza hidraacuteulica radial los mantiene contra la pared del
pozo pero no los fija en su lugar Los brazos se montan sobre ruedas a lo largo de la
pared De este modo se desplazan hacia adentro y afuera para adaptarse a los cambios
de diaacutemetro de pozo
El borde de la leva va en contacto con la pared con dientes de sujecioacuten Se mantienen contra la pared mediante resorte de poca tensioacuten pero el movimiento de la herramienta
Figura 59
Principio de una mordaza con sujecioacuten de levas La parte giratoria de la mordaza de sujecioacuten de levas tiene forma de corazoacuten (insertos) La distancia vertical D entre el eje y la pared puede cambiar continuamente al rotar la leva Cuando la unidad inicia su carrera de propulsioacuten el empuje de la sarta de herramientas hacia la derecha produce un movimiento reactivo hacia la izquierda contra la tuberiacutea de revestimiento Esto hace rodar la leva hacia una distancia D maacutes grande sujetando sus dientes en la pared (extremo superior) Los brazos del tractor se cierran de manera que este aumento de diaacutemetro de la leva tiene el efecto de mantener los brazos en su lugar contra la fuerza de traccioacuten FP resistiendo el deslizamiento inverso a medida que la unidad desplaza la sarta de herramientas (no mostrada aquiacute) hacia la derecha (centro) En una carrera de retorno de una unidad una fuerza FR tiende a hacer rodar la leva de modo que adquiere un diaacutemetro maacutes pequentildeo y se deslice por la pared (extremo inferior) Una pequentildea fuerza de resorte FS mantiene la leva contra la tuberiacutea de revestimiento pero sus dientes no se sujetan
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82
hacia adelante tiende a hacer rodar la leva hacia un extremo a una distancia D maacutes corta
La leva se desliza a lo largo de la pared del pozo sin sujetarse
Justo antes de que el tractor inicie su carrera de impulsioacuten el sistema hidraacuteulico cambia para mantener los brazos en tensioacuten constante presionados contra la pared
Cuando el sistema de accionamiento del tractor empieza a empujar la sarta de
herramientas una fuerza reactiva intenta deslizar los brazos hacia atraacutes con respecto a la
pared del pozo Esto hace rodar la leva dentada a una distancia D adicional Como hay
tres brazos que mantienen centralizada la herramienta esta distancia D empuja la leva
con mayor firmeza contra la pared los dientes proveen un aseguramiento seguro que
impide que la unidad se deslice hacia atraacutes Esto convierte a este disentildeo en un
amplificador mecaacutenico natural que rota automaacuteticamente como para proporcionar la
fuerza radial necesaria para evitar el deslizamiento del tractor
Figura 60 Visualizacioacuten del MaxTRAC en pozo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
83
Con la unidad de accionamiento sostenida un motor impulsa el tractor y su carga hacia
adelante Esto continuacutea hasta el final de la carrera de desplazamiento en la que otro tractor
asume las funciones de accionamiento El motor de impulsioacuten invierte su marcha a fin de
retomar su posicioacuten para la siguiente carrera Este proceso hace rodar la leva en una
direccioacuten para reducir la distancia D soltando la mordaza de sujecioacuten y permitiendo el
deslizamiento de la unidad
El sistema de leva proporciona una presioacuten de contacto constante de acuerdo a las limitaciones del diaacutemetro interno (DI) del pozo el disentildeo del mismo La unidad MaxTRAC
aplica la fuerza de impulsioacuten en cualquier diaacutemetro del pozo dentro de un rango DI que
oscila de 61 a 244 cm [24 y 9625 pulgadas] La herramienta pasa a traveacutes de una
restriccioacuten de 56 cm [221 pulgadas] sin cambiar sus piezas El tractor se sujeta en tres
puntos discretos a lo largo del pozo cada 06 m [2 pies] lo que reduce la posibilidad de dantildeo
en la tuberiacutea de revestimiento Si bien el sistema MaxTRAC impulsa la sarta de
herramientas hacia atraacutes esto se hace a lo largo de una distancia corta para sortear una
restriccioacuten a fin de evitar el dantildeo al cable de acero se utiliza para extraer la sarta de
herramientas del pozo
Este tipo de tractor se adecua en formaciones consolidadas en agujero descubierto
Mediante el uso de maacutes de dos unidades de tractores tambieacuten puede accionarse a traveacutes
Figura 61
Tractor con accioacuten de leva alterna Dos secciones del tractor se sincronizan para desplazar la sarta hacia adelante (extremo inferior) Con el tractor posterior en una carrera de propulsioacuten (negro) las levas de sus brazos (rojo) se sujetan a la pared Mientras los brazos permanecen fijos el mecanismo de accionamiento impulsa la sarta de herramientas hacia adelante (1 a 3) Mientras tanto el tractor frontal se restablece con los brazos destrabados y las levas rotadas para evitar la sujecioacuten y el motor de impulsioacuten del tractor mueve sus brazos hacia el frente de la seccioacuten Cuando la unidad posterior llega al final de su movimiento la unidad delantera toma el mando proporcionando un movimiento continuo (4) Ahora la unidad delantera sujeta e impulsa la sarta mientras que la unidad posterior se restablece (5 a 6) Luego se repite el ciclo (7) La imagen 60 una seccioacuten del tractor MaxTRAC con brazos extendidos y otra con brazos plegados
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de cavernas formadas en el pozo con diaacutemetros que sobrepasan el alcance de los brazos de
la herramienta siempre que la seccioacuten del tractor sea desplazada con una separacioacuten tal
como miacutenimo que dos unidades puedan sujetarse a la pared en cualquier momento
En un arreglo de tractor se incluyen hasta cuatro unidades de accionamiento
El sistema MaxTRAC es compatible con la plataforma de servicios de produccioacuten de nueva
generacioacuten PS Platform Tiene el mismo sistema de telemetriacutea de manera que la sarta de
herramientas puede adquirir registros durante la operacioacuten con tractores Esta capacidad
constituye una ventaja importante del sistema MaxTRAC En condiciones pobres de
adquisicioacuten de registros la adquisicioacuten de datos en sentido descendente ndashhasta en final del
pozomdashconstituye la uacutenica oportunidad para adquirir datos cruciales El tractor MaxTRAC
es compatible con la herramienta de registros de produccioacuten en direccioacuten descendente y
ademaacutes es compatible con varias herramientas cuando se registra en direccioacuten ascendente
El sistema MaxTRAC provee una importante retroalimentacioacuten en tiempo real sobre las condiciones operativas El sistema transmite la corriente del motor esfuerzo de
torsioacuten del motor velocidad computada en cada seccioacuten del tractor la tensioacuten del cabezal
del cable localizacioacuten de los coples de la tuberiacutea de revestimiento desviacioacuten y orientacioacuten
relativa
Varios operadores en Mar del Norte usan el sistema de operacioacuten de herramientas MaxTRAC Despueacutes de ejecutar diversas operaciones con la herramienta de
Adquisicioacuten de Registros de Produccioacuten PLT para Statoil en el Campo Heidrun el
operador prescindioacute correr el diaacutemetro del calibre antes de obtener los datos en la
corrida correspondiente de registros Con el sistema MaxTRAC la serie de adquisicioacuten de
registros puede ser un calibre que identifique un aacuterea problemaacutetica antes de que la
sarta de herramientas se introduzca en la misma ahorrando el costo de la carrera de
calibracioacuten
La adquisicioacuten de registros de produccioacuten es maacutes efectiva cuando se registra en sentido
descendente ya que las sondas de las herramientas que miden la fraccioacuten volumeacutetrica de
las distintas fases necesitan un diferencial positivo entre la velocidad del fluido y la
velocidad de las sondas Esto es relevante en pozos o secciones de pozos con bajas
velocidades de flujo La combinacioacuten tractor MaxTRAC con una sonda de generacioacuten de
Imaacutegenes de Flujo FloScan constituye una excelente alternativa para determinar la
velocidad de flujo y fraccioacuten volumeacutetrica de los fluidos presentes en pozos horizontales o
desviados (Veacutease la seccioacuten de FloScan)
66 Desempentildeo del tractor en una terminacioacuten Y
La compantildeiacutea Hydro requeriacutea correr la herramienta de produccioacuten en un pozo del Campo
Brage para determinar el volumen de produccioacuten del aceite y agua proveniente del pozo
principal y de uno lateral Este campo se encuentra ubicado a 125 km [78 millas] al oeste de
Bergen Noruega en el Mar del Norte es un campo maduro que ha producido
aproximadamente el 85 de su recuperacioacuten calculada
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
85
El pozo fue terminado con una unioacuten Y El operador reconocioacute un problema potencial
que impediacutea pasar la unioacuten entre el pozo principal y el lateral Situada en una seccioacuten
horizontal del pozo la Y de unioacuten se orientoacute en sentido vertical estando situada la
continuacioacuten de pequentildeo diaacutemetro del pozo principal debajo del tramo lateral
Los ingenieros de Hydro queriacutean estar seguros de que la sonda de adquisicioacuten de
registros podiacutea bajar maacutes allaacute de la unioacuten Y e introducirse en el pozo principal antes de
comprometerse a iniciar un trabajo Una replica de la conexioacuten Y que se proporcionoacute
por Halliburton se instaloacute en el campamento base de la compantildeiacutea de servicios
Stavanger Noruega En este sitio se probaron el tractor MaxTRAC de Schlumberger asiacute
como un tractor perteneciente a un tercero Solo la unidad MaxTRAC logroacute atravesar la
unioacuten y lo hizo sin dificultad
La sarta de herramientas incluye tres unidades de sujecioacuten MaxTRAC para operar la sarta
de adquisicioacuten de registros con la sonda FloScan Los ingenieros se prepararon para el
trabajo con el programa planificador de herramientas basado en la trayectoria conocida
del pozo y en la configuracioacuten de las herramientas El programa indicoacute que el sistema
ejecutariacutea el trabajo en forma segura Se determinoacute que la fuerza del tractor requerida se
ajustaba a la capacidad de la herramienta
Unioacuten Y en el Campo Brage El pozo se divide en dos partes en un conector Y (abajo) En la seccioacuten transversal la apertura inferior es la continuacioacuten del pozo principal y la superior conduce a un lateral (arriba a la derecha) Foto tomada para la prueba del sistema en superficie (arriba a la izquierda)
Figura 62
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La sarta de herramientas se bajoacute en el pozo hasta que el aacutengulo de inclinacioacuten se tornoacute demasiado grande como para que la fuerza de gravedad venciera la resistencia a la friccioacuten
En ese punto las herramientas se bajaron con los tractores MaxTRAC Las secciones
correspondientes al segundo y el tercer tractor bajaron la sarta de herramientas el
primer tractor permanecioacute cerrado o plegado hasta que la sarta alcanzoacute la unioacuten Y
Entre la herramienta FloScan y el primer tractor se colocoacute una articulacioacuten o unioacuten
flexible A medida que la sarta se aproximaba al conector Y la sonda de produccioacuten se
bajaba hacia el fondo del pozo horizontal El resalto del conector Y guiaba la sonda hacia
el interior lateral inferior seguida por el primer tractor que permaneciacutea plegado
Una vez que el primer tractor estuvo dentro del lateral inferior se colocaron sus brazos de
sujecioacuten contra la pared del mismo y se plegaron los brazos de sujecioacuten del segundo tractor
El primer y el tercer tractor se alternaron como unidades de accionamiento para desplazar
la sarta de herramientas hacia adelante hasta que el segundo tractor estuvo dentro del
lateral El proceso continuoacute con el tercer tractor plegado y los primeros dos desplazando la
sarta hacia adelante Luego se plegoacute el primer tractor y la operacioacuten continuoacute con el
segundo y el tercer tractor suministrando la fuerza motriz
Figura 63
Fuerza de tractor en un pozo del Campo Brage La desviacioacuten del pozo (azul)excede los 80deg cerca de la base del mismo donde el tractor MaxTRAC comenzoacute a operar la sarta de herramientas La fuerza de tractor requerida (verde) fue escasa a lo largo de toda la operacioacuten
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Unos 40 m [130 pies] maacutes allaacute de la unioacuten el ingeniero colocoacute las mordazas de sujecioacuten del tractor para obtener un registro de la herramienta FloScan mientras se encontraba en
estado estacionario El primer registro de produccioacuten en esta estacioacuten fue corrido con
el pozo cerrado en superficie Si bien no hubo flujo neto a superficie este registro obtenido
con pozo cerrado indicoacute la presencia de flujo cruzado desde el lateral principal hacia el otro
lateral
El pozo fue abierto al flujo El programa planificador de herramientas indicoacute que el flujo no generaba suficiente empuje hacia arriba o fuerza ascendente para mover la
herramienta pero esto se aseguroacute a traveacutes de la sujecioacuten de las levas del tractor contra la
pared del pozo En esta misma estacioacuten se llevoacute a cabo otro levantamiento Los
resultados de la herramienta FloScan indicaron que todo el fluido que circulaba en la
estacioacuten era agua
Con las presiones y gastos de estas dos carrerasmdashcierre y flujomdashmediante un anaacutelisis
Figura 64
Operacioacuten de tractores en la unioacuten Y Una sarta de herramientas de 111frasl16 pulgadas incluyendo una sonda de generacioacuten de Imaacutegenes de Flujo FloScan (verde) y tres unidades MaxTRAC (rojo) pudo ser bajada con eacutexito en una dificultosa unioacuten Y Aquiacute se muestra la tuberiacutea de revestimiento movieacutendose hacia la izquierda pero la herramienta en realidad se mueve hacia la derecha Los dos tractores posteriores operaron la sarta de herramientas a traveacutes del agujero de 774 pulgadas hasta la unioacuten (1) y empujaron la herramienta FloScan y el tractor delantero dentro del agujero inferior de 3437 pulgadas en la unioacuten (2 a 3) El tractor del medio fue replegado y el frontal habilitado (4) El primer tractor y el uacuteltimo bajaron el tractor del medio en el agujero maacutes pequentildeo (5) Ahora se replegoacute el uacuteltimo tractor y el primero y el segundo tiraron de la sarta de herramientas introducieacutendola en el agujero pequentildeo (6) Una vez que las secciones de tractor estaacuten dentro del agujero pequentildeo el primero se replegoacute el segundo y el tercero proporcionaron la fuerza motriz (7) Por razones de simplificacioacuten no se muestran otras partes de la sarta de herramientas de adquisicioacuten de registros Se requirieron espaciadores entre los tractores para montar la sarta En esta graacutefica la escala vertical estaacute amplificada
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selectivo de rendimiento del pozo se determinoacute que existe una diferencia de presioacuten de 16
bares [232 lpc] entre los dos laterales que produce el flujo cruzado durante el cierre
Se plegaron los brazos del tractor y se sacoacute la sarta de herramientas a traveacutes del cable
hasta que el arreglo quedoacute ubicado por encima de la conexioacuten Y En ese momento
se desplegaron las mordazas de sujecioacuten del tractor hacia la pared del pozo para
estabilizar la sarta de herramientas Otra herramienta FloScan midioacute los regiacutemenes de
flujo y la fraccioacuten de fluidos en esta estacioacuten Aproximadamente un 6 de la produccioacuten
del pozo por encima de la unioacuten era aceite Dado que toda la produccioacuten del lateral
principal por debajo de la unioacuten Y era agua Hydro determinoacute que se cerrara el pozo
principal en la unioacuten para mejorar la productividad del pozo
Incluyendo la conexioacuten Y el tractor arrastroacute la sarta de herramientas a traveacutes de 18 cambios de DI en una distancia de 325 m [1066 pies] sorteando estos cambios sin
dificultad
Sin el sistema MaxTRAC Hydro no hubiera logrado determinar que el pozo principal no produciacutea aceite debajo de la conexioacuten Y Este ejemplo de Mar del Norte indica las
ventajas aportadas por la nueva tecnologiacutea en la operacioacuten de estas herramientas
Figura 65
Resultados de fraccioacuten de fluidos y velocidad en tiempo real por encima de la unioacuten Y La salida de la herramienta de generacioacuten de perfiles InFlow de la herramienta FloScan indica un perfil de velocidad bastante plano y un perfil de fraccioacuten de fluidos constante (arriba)
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Aproximadamente un 6 del flujo corresponde a aceite y el resto es agua Las sondas eleacutectricas de la herramienta de medicioacuten de la fraccioacuten de fluidos FloView midieron pequentildeas gotitas de aceite en agua como se indica en el Cuadro del Monitor de la herramienta FloScan
Figura 66
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7 Separador de Mediciones de flujo multifaacutesico
La tecnologiacutea de medicioacuten de flujos trifaacutesicos en la superficie ha experimentado una revolucioacuten silenciosa Los medidores multifaacutesicos de
avanzada proveen a los ingenieros de produccioacuten y yacimientos los datos
necesarios para comprender y optimizar el desempentildeo de los pozos sin
separar una corriente de flujo en sus tres fases individuales gas aceite y
agua
Figura 67
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
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Un nuevo medidor de flujo en superficie ha cambiado radicalmente la forma en que
detecta un flujo complejo proveniente de pozos productores Esta transformacioacuten es
impulsada por la nueva tecnologiacutea que permite medir con exactitud las variaciones
raacutepidas producidas en los fluidos trifaacutesicos incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten
espuma y emulsiones estables que previamente resultaban difiacuteciles de cuantificar La
capacidad de medir el fluido multifaacutesico en tiempo real aumenta la eficiencia
operacional con el consiguiente ahorro de tiempo y dinero
Ahora es posible asignar la produccioacuten sin la separacioacuten convencional de fases y
superar las restricciones de procesamiento o cuellos de botella que tienen lugar en las
instalaciones de superficie La cuantificacioacuten exacta del flujo en cada una de las fases de
fluidos de una produccioacuten permite a los operadores tomar mejores decisiones acerca del
desempentildeo de los pozos Ahora los ingenieros pueden identificar comprender y
remediar mejor los problemas asociados con el flujo de pozos muacuteltiples optimizar la
operacioacuten de levantamiento artificial y construir mejores modelos dinaacutemicos de
yacimientos
71 Separacioacuten convencional y pruebas de pozos
Los separadores de prueba convencionales son versiones reducidas de los separadores
de produccioacuten grandes que segregan y miden el gas aceite y agua en las instalaciones
superficiales de procesamiento Las operaciones de campo establecidas separadores de
prueba son instalaciones permanentes Para pozos exploratorios y en declinacioacuten las
compantildeiacuteas deben desplegar separadores de prueba modulares A veces es necesario
tener varios separadores de prueba en serie o en paralelo para manipular pozos con alto
reacutegimen de produccioacuten aceites pesados o gas rico en condensado es decir gas huacutemedo
Habitualmente los separadores de prueba son recipientes ciliacutendricos que se despliegan
en forma horizontal Estos recipientes poseen una longitud que oscila entre 46 y 91 m
[15 y 30 pies] y una altura que fluctuacutea entre 24 y 4 m [8 y 13 pies] y pesan hasta 9072
kg [10 toneladas] Los separadores reciben los fluidos producidos de los pozos
individuales y segregan las diferentes fases de fluidos a traveacutes de un proceso basado en
la fuerza de gravedad Los recipientes bifaacutesicos separan el gas de los liacutequidos y los
recipientes trifaacutesicos separan posteriormente los liacutequidos en aceite y agua Estos
sistemas miden las fases de fluidos independientes en forma individual cuando salen del
recipiente antes de mezclar y hacer retornar los fluidos a una liacutenea de flujo Las
condiciones operacionales normales para un separador de prueba se limitan a presiones
que oscilan entre 200 y 1000 lpc [14 y 69 MPa] con presiones de trabajo maacuteximas de
hasta 1440 lpc [99 MPa]
Los separadores de prueba no se disentildean para pozos especiacuteficos sino que por el
contrario deben manejar una amplia variedad de tasas de flujo o gasto En el momento
de la instalacioacuten los separadores de prueba a menudo se sobredimensionan en forma
intencional para que sirvan como separadores de produccioacuten auxiliar o complementaria
y procesen cualquier incremento de produccioacuten en el futuro
La obtencioacuten de mediciones confiables mediante un separador de prueba requiere que
existan condiciones relativamente estables dentro del recipiente lo que demanda varias
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92
horas El protocolo de prueba de pozo asociado con unidades que generalmente
enfatizan la eficiencia operacionalmdashun enfoque de tipo ―uacutenicomdashen lugar de configurar
sistemas de medicioacuten y regular las tasas de flujo en base a las condiciones de pozos
individuales Las restricciones de tiempo y limitaciones del personal a menudo impiden
la optimizacioacuten del proceso de separacioacuten
Ademaacutes condiciones operacionales impiden una separacioacuten total las fases de fluidos
Siempre queda aceite en el agua o agua en aceite algo de gas en liacutequidos y liacutequido en el
gas Estas condiciones producen errores en los sistemas de medicioacuten del separador
disentildeados para medir corrientes de gas aceite o agua en estado monofaacutesico Los
separadores de prueba tienen problemas para medir ciertos regiacutemenes de flujo anoacutemalos
debido a la necesidad de contar con condicioacuten estable de procesamiento y al hecho de
que la respuesta en condiciones de flujo dinaacutemico siempre se demora
Los regiacutemenes de flujo problemaacuteticos incluyen fluidos tipo tapoacuten en los que una fase es
interrumpida por otra fase espumas que no pueden ser tratadas por los separadores
convencionales y emulsiones estables que requieren calor adicional o tratamiento
quiacutemico para separar la fase suspendida y dispersa en otra Ademaacutes los fluidos viscosos
tales como aceite pesado dificultan la separacioacuten y obtencioacuten de mediciones maacutes
precisas
Figura 68
Separadores convencionales y medicioacuten de fluidos La separacioacuten de la produccioacuten se inicia cuando los fluidos de los pozos ingresan en un recipiente horizontal y chocan con una serie de placas perpendiculares Esto hace que los liacutequidos caigan al fondo del recipiente mientras que el gas (rojo) sube a la parte superior La fuerza de gravedad separa los liacutequidos en petroacuteleo (marroacuten) y agua (azul) Las fases de gas petroacuteleo y agua son medidas por separado a medida que salen de la unidad a traveacutes de liacuteneas de salida independientes Los fluidos son medidos por medidores mecaacutenicos mientras que el gas se detecta por una placa-orificio Ambos dispositivos requieren calibracioacuten perioacutedica
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
93
72 Mediciones multifaacutesicas
A diferencia de los separadores convencionales los medidores de flujo multifaacutesico
miden continuamente el flujo de gas aceite y agua sin separar fiacutesicamente la corriente
de flujo en fases individuales de fluidos Los medidores de flujo multifaacutesico reciben los
fluidos trifaacutesicos directamente desde una liacutenea de flujo realizan las mediciones e
inmediatamente devuelven los fluidos a la liacutenea de flujo Estos medidores muestran los
resultados de las mediciones a los pocos minutos de ser puestos en operacioacuten
Figura
69
Medicioacuten de flujo multifaacutesico La medicioacuten del flujo trifaacutesico en los tubulares de los pozos o en tuberiacuteas de las instalaciones de superficie (izquierda) requiere de una deteccioacuten continua de los cambios en la posicioacuten y velocidades del gas (g) el petroacuteleo (o) y el agua (w) (Ag Ao Aw y Vg Vo Vw respectivamente) Las unidades de monitoreo de produccioacuten multifaacutesica de avanzada pueden ser integradas con las tuberiacuteas de la instalacioacuten (extremo superior derecho) o montarse sobre patines (extremo inferior derecho)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
94
La caiacuteda de presioacuten producida en los medidores de flujo multifaacutesico es
significativamente menor que la que se genera en los separadores convencionales lo
cual permite que las pruebas de pozos se realicen en condiciones de produccioacuten
similares a las reales En mediciones permanentes los dispositivos ocupan un espacio
miacutenimo en la localizacioacuten de superficie o en la plataforma marina En este momento
existen maacutes de 1300 instalaciones de medidores multifaacutesicos en todo el mundo lo que
refleja la importante expansioacuten acaecida en los uacuteltimos seis antildeos
Las pruebas a cargo de terceros y proyectos industriales ayudan a comprobar la
tecnologiacutea de medicioacuten de flujos multifaacutesicos Los responsables del desarrollo de
Figura 70
Figura 71
Expansioacuten de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico Si la instalacioacuten de medidores de flujo multifaacutesico aparecioacute en 1994 el nuacutemero estimado de instalaciones crecioacute en forma asombrosa aproximadamente a partir de 1999 (extremo superior) En la aplicacioacuten de mediciones permanentes estos dispositivos ocupan menos espacio que los separadores de prueba convencionales (extremo inferior)
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95
medidores de flujo trifaacutesico tambieacuten han demostrado la eficacia de estos sistemas a
traveacutes de extensas pruebas de laboratorio efectuadas en circuitos cerrados de flujo Una
prueba en circuito cerrado de flujo consiste en medir con precisioacuten los fluidos
monofaacutesicos (gas aceite y agua) en forma controlada mezclaacutendolos para generar una
corriente multifaacutesica y circulando a traveacutes de un medidor de flujo multifaacutesico
Los resultados de estas mediciones en los circuitos cerrados de pruebas de flujo se
comparan con los voluacutemenes individuales de fluidos constituyentes que conforman el
flujo de prueba Estas pruebas evaluacutean el desempentildeo del medidor frente a una amplia
gama de mezclas de fluidos El desempentildeo del medidor en condiciones de campo
previstas se extrapola a partir de datos de circuitos cerrados de pruebas
Los usuarios realizan pruebas extensivas de los medidores de flujo multifaacutesico a fin de
habilitar los sistemas para aplicaciones de campo especiacuteficas A menudo es necesaria
dicha habilitacioacuten porque los distintos sistemas de medicioacuten reaccionan en forma
diferente a los cambios producidos en condiciones de proceso como tasas de flujo
propiedades de fluidos presencia de depoacutesitos de incrustaciones o parafina y
voluacutemenes de arena o gas presentes en una corriente de flujo
Hasta la fecha no existe ninguacuten procedimiento de prueba aceptado Los socios de
proyectos organismos gubernamentales y otros titulares de participacioacuten de riesgo
compartido deben acordar los procedimientos de habilitacioacuten apropiados cada vez que
se usa un sistema de medicioacuten para asignar o distribuir la produccioacuten mezclada de
acuerdo donde provenga la produccioacuten Sin embargo diversos organismos industriales
y reguladores como el Instituto Americano del Petroacuteleo (API) Sociedad Americana de
Ingenieros Mecaacutenicos (ASME) Comisioacuten de Conservacioacuten de Aceite y Gas (OGCC)
Organizacioacuten Internacional de Normalizacioacuten (ISO) Departamento de Comercio e
Industria del Reino Unido (DTI) y Sociedad Noruega de Medicioacuten desarrollan
directrices para la aplicacioacuten y habilitacioacuten de mediciones de flujo multifaacutesico
Ademaacutes de los circuitos cerrados de pruebas de flujo la ejecucioacuten de pruebas en
condiciones de campo es otra alternativa a los fines de la habilitacioacuten de sistemas de
medicioacuten de flujo multifaacutesico para aplicaciones especiacuteficas El desempentildeo del medidor
de flujo se compara con las mediciones de los separadores de prueba en un campo en el
que la composicioacuten del fluido presioacuten de liacutenea tasas de flujo se aproximan a los de una
presunta aplicacioacuten La realizacioacuten de pruebas a condicioacuten de campo a menudo
establece un mayor nivel de aceptacioacuten respecto al desempentildeo de los medidores
multifaacutesicos Sin embargo las pruebas de campo consumen maacutes tiempo que los
circuitos cerrados de pruebas de flujo tiacutepicas y tienden a ser maacutes costosas Por otra
parte es esencial que los operadores presten especial atencioacuten a la calibracioacuten y
operacioacuten de los separadores de prueba para garantizar la obtencioacuten de datos de
referencia de alta calidad
En lo que respecta a desarrollos submarinos con cabezales o aacuterboles de produccioacuten de
pozo y equipo de control de produccioacuten emplazado en el fondo del mar las pruebas de
campo a menudo son impracticables Ademaacutes los procedimientos en circuitos cerrados
de pruebas de flujo quizaacutes no logren reproducir las condiciones de presioacuten-temperatura
extremas prevalecientes en ciertos proyectos tales como desarrollos en aguas profundas
y ultraprofundas A menudo la mejor opcioacuten en estos casos es comparar los datos de un
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
96
programa acelerado de vigilancia rutinaria (monitoreo) posterior a la instalacioacuten con los
datos en un proceso monofaacutesico convencional en puntos de exportacioacuten durante la
ejecucioacuten de pruebas de produccioacuten mensual
73 Disentildeo de un nuevo medidor de flujo
Debido a las limitaciones propias de los separadores de prueba convencionales
Schlumberger y Framo Engineering AS desarrollaron la tecnologiacutea de pruebas de pozos
multifaacutesicos Vx a traveacutes de la empresa conjunta 3-Phase Measurements AS Este
sistema de medidores de flujo multifaacutesico se aplica a instalaciones permanentes pruebas
moacuteviles y optimizacioacuten de operaciones de levantamiento artificial La tecnologiacutea Vx ha
sido habilitada en maacutes de 1500 circuitos cerrados de pruebas de flujo llevadas a cabo
por terceros en cinco instalaciones independientes que generaron 5000 puntos de
prueba de regiacutemenes de flujo
Los componentes principales del medidor de flujo multifaacutesico Vx son un medidor
venturi provisto de sensores de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial ademaacutes de un
detector de rayos gama espectral de energiacutea dual acoplado a una fuente quiacutemica
radioactiva unitaria de baja intensidad para medir el flujo total y las fracciones de gas
aceite y agua
La tecnologiacutea Vx funciona sin necesidad de contar con un dispositivo de mezcla de
fluidos de agua Lo que minimiza el tamantildeo y peso de la unidad Estos sistemas no
poseen partes moacuteviles y baacutesicamente no necesitan mantenimiento El flujo en liacutenea pasa
a traveacutes de un orificio de admisioacuten a una seccioacuten recta y corta de tuberiacutea horizontal que
conduce a una ―T invertida con un extremo horizontal cerrado Esta ―T ciega
preacondiciona y dirige el flujo hacia arriba a traveacutes de una seccioacuten de tipo Venturi del
medidor Vx La presioacuten se mide justo antes de que los fluidos ingresen en el medidor
Venturi y a medida que la corriente de flujo pasa por la garganta estrecha de dicho
medidor
El detector de rayos gama espectral de energiacutea dual se encuentra instalado en uno de los
lados de la seccioacuten de tipo venturi opuesto a una fuente de bario que emite rayos gama
con distintos niveles de energiacutea aproximadamente 32 81 y 356 keV El detector mide
las tasas de conteo radioactivas asociadas con la atenuacioacuten de rayos gama a traveacutes de la
mezcla de fluidos en los niveles de energiacutea correspondientes a 32 y 81 keV El nivel de
energiacutea maacutes alto mide principalmente la densidad de la mezcla que es afectada por la
relacioacuten gasliacutequido el nivel de energiacutea maacutes bajo corresponde a la composicioacuten del
fluido en la que incide la mezcla de agualiacutequido
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
97
Dado que el flujo total y las fracciones individuales se miden simultaacuteneamente en el
mismo lugarmdashen la garganta tipo venturimdash los sistemas de medicioacuten dual de los
medidores Vx evaluacutean el mismo flujo Esta configuracioacuten y las ecuaciones utilizadas en
la dinaacutemica de fluidos asociada con el flujo condicionado por una garganta tipo venturi
proporcionan una capacidad de medicioacuten robusta que no se ve afectada por el reacutegimen
de flujo aguas
Este tipo de detector se usoacute en la sonda de adquisicioacuten de registros con cable Platform
Express que posee la capacidad de procesar maacutes de 1 milloacuten de mediciones por
segundo En consecuencia el detector realiza caacutelculos completos de las fracciones de
gas aceite y agua cada 22 milisegundos o un poco maacutes de 45 mediciones de densidad
de la mezcla de fluidos y la fraccioacuten trifaacutesica por segundo
Figura 72
Tecnologiacutea de pruebas en pozos multifaacutesicos La forma del medidor venturi responde al estaacutendar industrial Las mediciones de presioacuten absoluta y presioacuten diferencial se obtienen en el mismo lugar en la garganta tipo venturi Las ventanas transparentes nucleares del medidor venturi permiten que los rayos gama pasen de la fuente al detector con una peacuterdida insignificante causada por la tuberiacutea lo que incrementa la precisioacuten en mediciones La fuente nuclear corresponde a bario 133 y posee una vida uacutetil promedio de aproximadamente 105 antildeos Una computadora de flujo provee datos de procesamiento del sensor y tasas de flujo ademaacutes de maacutes de 30 paraacutemetros adicionales en condiciones estaacutendar y condiciones de liacutenea Esta computadora permite almacenar maacutes de 200 perfiles de pozos que incluyen las caracteriacutesticas de fluidos especiacuteficas de cada pozo lo que posibilita que el flujo de muacuteltiples pozos pase a traveacutes del mismo medidor
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
98
Atenuacioacuten de rayos gama Los diferentes fluidos atenuacutean los rayos gama en distinto grado El detector de alta velocidad produce una tasa de conteo indicativa en las bandas de energiacutea superior e inferior que constituyen una funcioacuten del medio medido (extremo superior) Estas tasas de conteo posibilitan una solucioacuten triangular de la fraccioacuten de fase (extremo inferior) Para cada fase la relacioacuten de la tasa de conteo de alta energiacutea en funcioacuten de la intensidad de la fuente o tasa de conteo en tuberiacutea vaciacutea se representa graacuteficamente en funcioacuten de la relacioacuten de la tasa de conteo de baja energiacutea versus la intensidad de la fuente en un diagrama de coordenadas x e y Estos puntos se convierten en los veacutertices de un triaacutengulo La fraccioacuten de la fase se determina en la interseccioacuten de dos liacuteneas dentro del triaacutengulo La primera liacutenea representa la relacioacuten gasliacutequido (verde) la segunda conecta el punto correspondiente al 100 de gas con el punto correspondiente a la relacioacuten petroacuteleoagua (rojo)
Figura 73
Figura 74
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
99
La velocidad raacutepida de muestreo medicioacuten permite que el medidor de flujo obtenga la
velocidad de la fase liacutequida y gaseosa de una corriente de flujo y compense la
inestabilidad en alta frecuencia en la garganta tipo venturi Por lo tanto el medidor Vx
mide las condiciones de flujo causadas por la condicioacuten en el fondo del pozo y la tuberiacutea
de superficie incluyendo la presencia de flujos tipo tapoacuten espuma y emulsioacuten
El servicio de vigilancia rutinaria en la produccioacuten de pozos multifaacutesicos PhaseWatcher
es la principal aplicacioacuten de monitoreo permanente de la tecnologiacutea Vx Este sistema se
encuentra disponible con gargantas cuyas dimensiones oscilan entre 29 mm [11
pulgadas] 52 mm [2 pulgadas] y 88 mm [35 pulgadas] dependiendo de la tasa de flujo
Para aplicaciones moacuteviles de pruebas de pozos el equipo portaacutetil de pruebas perioacutedicas
de pozos multifaacutesicos PhaseTester se encuentra disponible con gargantas de 29 mm o 52
mm Este sistema compacto pesa aproximadamente 1700 kg [3750 lbm] y puede ser
transportado faacutecilmente en camiones remolques o patines modulares Tambieacuten se
dispone de un moacutedulo de pruebas de gas para aplicaciones de monitoreo permanente y
moacuteviles
74 Oportunidades de medicioacuten permanente
La medicioacuten de flujo multifaacutesico ayuda a distribuir la produccioacuten entre los titulares de
participacioacuten econoacutemica y de regaliacuteas para registrar voluacutemenes en la transferencia de la
custodia de las estaciones de bombeo de los oleoductos o en las terminales portuarias
Esta informacioacuten resulta esencial para los socios de proyectos y tambieacuten para los
gobiernos que poseen necesidades de ejecucioacuten de pruebas para el caacutelculo preciso del
Pruebas perioacutedicas de pozos El sistema portaacutetil de pruebas perioacutedicas en pozos multifaacutesicos PhaseTester puede ser montado sobre patines para ser transportado a de pozos en tierra en la parte posterior de un camioacuten o como paquete modular para ser elevado con gruacuteas en las plataformas marinas La unidad PhaseTester es maacutes pequentildea y compacta que los separadores de prueba convencionales
Figuras 75 y 76
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
100
pago de impuestos y regaliacuteas Por ejemplo pueden obtenerse mediciones en un pozo
determinado durante una semana de manera de extrapolar los resultados para distribuir
la produccioacuten a lo largo de un periacuteodo maacutes extenso
Ademaacutes los datos de los separadores de prueba sirven de base en las estrategias de
optimizacioacuten de la produccioacuten No obstante a medida que avanzan los desarrollos de
campos petroleros y se ponen en operacioacuten maacutes pozos la capacidad de los separadores
de prueba a menudo resulta inadecuada y se debe diferir la produccioacuten para dar lugar a
la prueba de pozo Estas limitaciones constituyen un factor disuasivo en lo que respecta
a probar maacutes pozos de lo que se requiere desde el punto de vista comercial o legal
Figura 77
Comparacioacuten entre los datos del medidor multifaacutesico y los datos del separador Los datos de medicioacuten continua de un medidor de flujo multifaacutesico identifican claramente la presencia de bolsones de gas perioacutedicos en el pozo Los puntos de medicioacuten del separador de prueba indican que el separador detecta o no este gas dependiendo de la frecuencia del procedimiento de recoleccioacuten de datos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
101
Una situacion similar se produce cuando se incorpora nueva produccion tal como
sucede con la terminacion de zonas previamente pasadas por alto o la ejecucion de
tratamientos correctivos en pozos existentes o cuando se implementan metodos de
mantenimiento de la presion y metodos de recuperacion asistida En estos casos los
cuellos de botella provicados en los separadores de prueba limitan la evaluacion del
campo y la optimizacion de la produccion
Una alternativa es agregar capacidad de separacion pero cada separador llega a costar
hasta US$ 500000 La instalacion de un medidor de flujo multifasico cuesta tan solo
Figura 78
Separadores de prueba subdimensionados A medida que los operadores aumentan las tasas de flujo de los pozos con estranguladores de diaacutemetros cada vez maacutes grandes (rojo) se observan diferencias significativas entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por un medidor de flujo multifaacutesico (verde) y medidas por un separador de prueba convencional (azul) Con tasas de flujo altas los separadores de prueba demasiado pequentildeos a menudo no logran la separacioacuten completa Un gran volumen de liacutequido permanece en el gas y deja de medirse con los liacutequidos La operacioacuten del separador puede incluso volverse inestable debiendo pasar por alto lo que resulta en periacuteodos breves de flujo cero La correlacioacuten entre las tasas de flujo de liacutequidos medidas por el medidor de flujo multifaacutesico y las configuraciones de los estranguladores brinda confiabilidad en lo que respecta a la calidad de las mediciones de las tasas de flujo
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
102
alrededor de un 40 de este importe Los sistemas de medicion multifasicos no
almacenan ni separan o tratan los fluidos del pozo sino que miden los flujos en las
mismas condiciones en que se encuentran las corrientes de flujo en la liacutenea de
produccion y los devuelven e inmediato a la liacutenea de flujo Esto elimina la formacion de
cuellos de botella
En ciertos casos los medidores multifasicos permiten a los operadores convertir los
separadores de prueba a ser utilizados como separadores de produccion Esta capacidad
agregada incrementa los regimenes de produccion de campo y mejora la flexibilidad
operacional El emplazamiento de los medidores de flujo multifasico en las
proximidades de las lineas de flujo y su operacioacuten con perdida minima de presion
permite efectuar las mediciones en condiciones similares al punto de funcionamiento o
ambiente de produccion de cada pozo El ambiente submarino es otra de las
aplicaciones en la medicion de flujo multifaacutesico
Los sistemas submarinos Phase Watcher proporcionan un ahorro significativo en
termino de costo a traves de la reduccion a escala o eliminacion en la instalacion de
prueba de pozo en superficie y linea de prueba submarina Dado que los separadores de
pruba no son desplegados en este entorno la medicion de la produccion en pozos
submarinos desde superficie require de la instalacion de costosas lineas de prueba
submarina Ademas las instalaciones con base en plataformas a menudo poseen
capacidad suficiente para conectar los pozos submarinos a los separadores de prueba
existentes en la parte superior disentildeados en un principio para alojar la produccion
proveniente de los cabezales en las plataformas
La ampliacioacuten de la instalacioacuten de plataformas quizaacutes no constituya una alternativa vaacutelida dada las limitaciones de iacutendole espacial y econoacutemica existentes Ademaacutes debido
a su longitud las liacuteneas de prueba submarinas aumentan los tiempos de estabilizacioacuten de
los separadores obstaculizando la capacidad de seguimiento de condiciones de
produccioacuten dinaacutemicas desde la superficie y reducen la frecuencia en las pruebas de
pozos La produccioacuten mezclada proveniente de diversos pozos submarinos oculta el
desempentildeo de pozos individuales
Si la mezcla se produce a traveacutes de un colector de produccioacuten submarino sin ninguna
liacutenea de prueba la medicioacuten del desempentildeo de los pozos individuales requiere la
ejecucioacuten de ―pruebas por diferencia Esto implica cerrar perioacutedicamente uno de los
pozos mientras se miden los otros y obtener finalmente datos de pozos individuales por
deduccioacuten lo que se traduce inevitablemente el aplazamiento de la produccioacuten y una
precisioacuten pobre
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
103
La reduccioacuten de los cuellos de botella no siempre es una justificacioacuten importante para la
instalacioacuten de medidores permanentes de flujo multifaacutesico A veces el problema radica
en la accesibilidad Este es el caso de las plataformas marinas automatizadas y de
ciertos pozos terrestres ubicados en aacutereas remotas Los pozos que se encuentran alejados
de la bateriacutea de produccioacuten maacutes cercana con un separador de prueba pueden ser
conectados directamente a una liacutenea de flujo mezclaacutendose con la produccioacuten
proveniente de otros pozos especialmente si se trata de productores grandes
La uacutenica forma de medir el flujo multifaacutesico de estos pozos es a traveacutes del meacutetodo de
prueba por diferencia En teacuterminos praacutecticos algunos pozos quizaacutes nunca sean
sometidos a pruebas No obstante la planeacioacuten el disentildeo y la puesta en operacioacuten de
pozos nuevos con monitoreo permanente de flujo multifaacutesico ofrecen nuevas
posibilidades para obtener datos adicionales sobre el flujo de gas aceite y agua
proveniente de pozos de desarrollo incluyendo los que se encuentran ubicados en
localizaciones remotas
Los sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico aumentan la frecuencia de ejecucioacuten de
las pruebas de pozos pero tambieacuten mejoran la calidad de las mediciones El flujo de
ciertos pozos es tan inestable que no puede ser medido en forma precisa con un
separador de prueba convencional Los medidores de flujo multifaacutesico son maacutes precisos
Figura 79
Medidor de flujo submarino La unidad de monitoreo submarina PhaseWatcher se baja al lecho marino para instalarse en un aacuterbol de produccioacuten sumergido o en un colector (derecha) Este sistema reduce significativamente los costos de desarrollo de campos petroleros mediante la eliminacioacuten de la instalacioacuten de prueba de
dispositivos en superficie y la instalacioacuten de liacuteneas de prueba submarinas (izquierda)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
104
que los separadores de prueba convencional y se ven menos afectados por los regiacutemenes
de flujo complejo
Las mediciones de flujo multifaacutesico identifican condiciones de fase que probablemente
no son detectadas por las mediciones exclusivamente volumeacutetricas del separador de
prueba convencional Por otra parte a diferencia de los separadores de prueba de pozos
los medidores de flujo multifaacutesico no poseen partes moacuteviles ni requisitos de
mantenimiento asociados para mantener la precisioacuten en la medicioacuten
Los medidores de flujo multifaacutesico incrementan la seguridad operacional porque se
elimina la necesidad de contar con vaacutelvulas de alta presioacuten y liacuteneas de alivio de presioacuten
Ademaacutes se evita el almacenamiento de voluacutemenes sustanciales de hidrocarburos en
condiciones potencialmente inestables de los separadores de prueba Eacuteste es un tema
importante si las pruebas de pozos se llevan a cabo en aacutereas sensibles desde el punto de
vista ambiental Ademaacutes no existen problemas de disposicioacuten de fluidos asociados con
medidores de flujo multifaacutesico lo que aumenta la seguridad y proteccioacuten del medio
ambiente
Figura 80
Pruebas en condiciones de inestabilidad Los medidores de flujo multifaacutesico pueden ser utilizados para realizar pruebas de pozos que previamente resultaban dificultosas para los fines praacutecticos imposibles de ejecutar Los datos de un pozo tiacutepico con flujos tipo tapoacuten indican un aumento abrupto de la tasa de flujo de petroacuteleo de 159 m3d [1000 BD] a maacutes de 953 m3d [6000 BD] condiciones que no pueden ser medidas con precisioacuten por los separadores de prueba convencionales porque el tiempo de respuesta es demasiado lento Ademaacutes de esta variedad de flujo tipo tapoacuten los medidores de flujo multifaacutesicos pueden medir los flujos compuestos de espumas y emulsiones que tambieacuten plantean condiciones esencialmente inestables para los separadores convencionales
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
105
Los medidores de flujo multifaacutesico eliminan los obstaacuteculos para lograr consistencia
confiabilidad y calidad en la medicioacuten sino que el proceso de medicioacuten en siacute se
convierte en una funcioacuten de monitoreo continuo Si bien los pozos no se miden todo el
tiempo habitualmente estas son maacutes frecuentes y se llevan a cabo durante periacuteodos maacutes
extensos
Debido a esto los operadores obtienen datos de flujo multifaacutesico dinaacutemico Esta
capacidad de observar los flujos multifaacutesicos en liacutenea durante un periacuteodo prolongado
permite mejorar la calidad y cantidad de datos disponibles para las decisiones
relacionadas con la optimizacioacuten de la produccioacuten La unidad PhaseWatcher se puede
conectar en forma segura a traveacutes de Internet para permitir el monitoreo y la toma de
decisiones remotas acerca de las operacioacuten de los pozos y campos petroleros desde
cualquier lugar del mundo
Los datos de los medidores de flujo multifaacutesico permiten a los operadores determinar si
los pozos producen seguacuten lo previsto y si se deben programar operaciones de reparacioacuten
de iacutendole correctiva en base a las tasas de produccioacuten de gas aceite y agua Si la
produccioacuten de campo se limita por la presencia de cuellos de botella en las instalaciones
de tratamiento de gas y agua en superficie los medidores de flujo multifaacutesico ayudan a
identificar queacute pozos se deben optimizar y cuaacuteles cerrar
Otra oportunidad de optimizar corresponde a la operacioacuten de levantamiento artificial
donde habitualmente los sistemas de bombeo electrosumergibles (ESP por sus siglas en
ingleacutes) o los sistemas de inyeccioacuten de gas llevan los fluidos a superficie El servicio
LiftPRO de Schlumberger para el mejoramiento de pozos sujetos a sistemas de
levantamiento artificial con desempentildeos deficientes aborda esta necesidad con
aplicaciones tanto para mediciones permanentes como para pruebas moacuteviles perioacutedicas
Los pozos individuales son vigilados rutinariamente con medidores de flujo multifaacutesico
mientras que las tasas de bombeo o de inyeccioacuten de gas son monitoreadas en forma
independiente con diferentes sistemas a fin de identificar los niveles oacuteptimos
75 Optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento artificial
Apache Energy Limited utilizoacute el sistema PhaseWatcher para optimizar las operaciones
de levantamiento artificial durante el desarrollo de campos marinos en Australia El
sistema Vx logroacute satisfacer numerosos objetivos importantes incluyendo la reduccioacuten
de las erogaciones de capital y los gastos operativos asiacute como el mejoramiento de la
asignacioacuten de produccioacuten y manejo de los campos petroleros
Un elemento clave de estos esfuerzos de desarrollo fue la instalacioacuten de cinco
plataformas automatizadas con instalaciones miacutenimas sin capacidad de procesamiento
y por lo tanto sin separacioacuten en la parte superior La produccioacuten proveniente de cada
plataforma se mezcla en una liacutenea de flujo de produccioacuten unitaria lo que requiere la
medicioacuten exacta de cada fluido Los pozos de cada campo petrolero producen mediante
la utilizacioacuten de un sistema de levantamiento artificial por gas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
106
La medicioacuten con el sistema PhaseWatcher con el uso de la infraestructura de Internet
en cada cabeza de pozo permitioacute a Apache optimizar raacutepidamente el sistema de
levantamiento artificial por gas y el sistema de produccioacuten realizar ajustes operacionales
en respuesta a los cambios producidos en la configuracioacuten de los estranguladores
(orificios) o la productividad de los pozos Esto permitioacute eliminar el periacuteodo de espera
para la estabilizacioacuten de los flujos de los tanques para inventario que es necesario con
un separador de prueba
El proceso de optimizacioacuten comenzoacute durante la limpieza del pozo de manera que los
sistemas Vx proporcionan el monitoreo continuo de la produccioacuten Los pozos alcanzan
sus regiacutemenes de produccioacuten objetivo en pocas horas despueacutes de iniciar la operacioacuten El
monitoreo del flujo multifaacutesico ademaacutes a eliminar las interrupciones de la produccioacuten
gracias a la identificacioacuten inmediata de incremento en los cortes de agua y flujos tipo
tapoacuten lo que mejoroacute la capacidad para mantener un proceso de produccioacuten estable La
raacutepida identificacioacuten de los factores de flujo dinaacutemico se logroacute con medidores
PhaseWatcher y permitir mejorar el diagnoacutestico del pozo en forma continua
Mediante la provisioacuten de un medidor de flujo multifaacutesico para cada liacutenea de flujo
Apache eliminoacute la necesidad de contar con un separador de prueba en los sistemas de
produccioacuten de campo Con aproximadamente 370 kg [815 lbm] los sistemas
Levantamiento artificial por gas optimizado Estas miniplataformas automatizadas fueron algunas de las numerosas instalaciones del aacuterea marina de Australia en las que Apache Energy Limited instaloacute el sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico PhaseWatcher La tecnologiacutea PhaseWatcher permitioacute a Apache optimizar la operacioacuten de levantamiento artificial por gas generando al mismo tiempo ahorros en teacuterminos de erogaciones de capital y gastos operativos
Figuras 81 y 82
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
107
PhaseWatcher representaron un ahorro en teacuterminos de peso de aproximadamente el 9 0
frente a la alternativa de los separadores de prueba convencionales que pesan unos
3175 kg [35 toneladas] cada uno excluyendo el soporte estructural y los componentes
utilitarios Esta reduccioacuten de peso ayudoacute a minimizar las erogaciones de capital que se
redujeron auacuten maacutes con la limitacioacuten del tamantildeo de las estructuras de las plataformas y la
extensioacuten de las tuberiacuteas Esta reduccioacuten de la estructura ocasiona ademaacutes un ahorro de
capital relacionado con la logiacutestica La reduccioacuten del tamantildeo peso y complejidad de las
estructuras superiores de cada plataforma permite el transporte por carretera y un solo
viaje hasta el lugar de descarga La eliminacioacuten de los separadores de prueba y el
mantenimiento miacutenimo de los medidores de flujo multifaacutesico redujeron los costos
operativos La capacidad de operacioacuten remota lograda mediante la integracioacuten de los
sistemas de medicioacuten y telemetriacutea reducen maacutes la necesidad de mantenimiento intrusivo
visitas del personal La instalacioacuten de sistemas de medidores de flujo multifaacutesico
desempentildeoacute un juego importante en la optimizacioacuten de la operacioacuten de levantamiento
artificial por gas y reducir de los costos de capital y operativos objetivos cruciales en el
desarrollo de estos campos petroleros
76 Mejoramiento del proceso de asignacioacuten de la produccioacuten
Los reguladores y los organismos en la industria del aceite y gas incluyendo el Servicio
de Administracioacuten de Minerales de Estados Unidos (MMS) API ASME Direccioacuten
Noruega del Aceite (NPD) y DTI del Reino Unido reconocen el rol de los datos de alta
calidad provenientes de los medidores de flujo multifaacutesico en lo que respecta a las
pruebas de pozos y desarrollan normas para la utilizacioacuten de estos equipos En
consecuencia el empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico para
distribuir la produccioacuten de petroacuteleo y gas se estaacute generalizando
Los nuevos proyectos en aguas profundas reflejan cada vez maacutes las estrategias de
desarrollo con un distribuidor de procesamiento que recibe la produccioacuten proveniente de
uno o maacutes yacimientos sateacutelites con terminaciones submarinas El nuacutemero de campos
petroleros distantes a menudo aumenta a medida que se desarrollan nuevos
descubrimientos que luego se vinculan directa o indirectamente con la instalacioacuten
central
Para estos desarrollos la asignacioacuten de la produccioacuten suele ser maacutes compleja dado que
la titularidad puede variar en cada campo o yacimiento La utilizacioacuten de la teacutecnica de
separacioacuten de prueba basada en distribuidores para mediciones de flujo multifaacutesico
puede resultar cada vez maacutes problemaacutetica En primer lugar por el tamantildeo y peso de los
separadores de prueba que afectan el costo y los paraacutemetros operacionales de la
instalacioacuten central tales como el nuacutemero de bocas (slots) para los cabezales de
produccioacuten de las plataformas y seguridad operacional
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
108
Estrategia de desarrollo de campos satelitales en aguas profundas Un distribuidor de produccioacuten instalacioacuten central recibe la produccioacuten adicional directa o indirectamente a traveacutes de colectores submarinos desde uno o maacutes campos sateacutelites con pozos submarinos A medida que evoluciona este escenario los cuellos de botella producidos en la capacidad de separacioacuten de prueba conducen a pruebas de pozos menos frecuentes y a mediciones de menor calidad al aumentar las distancias de flujo Los sistemas de medicioacuten eliminan estos cuellos de botella lo que mejora la calidad de las mismas y permite la ejecucioacuten de pruebas de pozos con la periodicidad necesaria Estos factores mejoran la distribucioacuten de la produccioacuten y aumentan las oportunidades de optimizacioacuten de la misma
Figura 83
La expansioacuten de la produccioacuten a traveacutes de empalmes sateacutelites puede hacer que la
demanda de pruebas de los pozos exceda la capacidad y disponibilidad de los
separadores de prueba lo que se traduce en una menor frecuencia de pruebas de pozos
individuales La capacidad de separacioacuten en un distribuidor de procesamiento suele ser
imposible Por otra parte a medida que aumenta la distancia entre los pozos y el
distribuidor el proceso de medicioacuten y obtencioacuten de la medicioacuten con los separadores de
prueba se vuelve maacutes difiacutecil
El tiempo de estabilizacioacuten de los separadores de prueba en pozos aumenta cuando las
liacuteneas de prueba son maacutes largas Estas liacuteneas enmascaran la dinaacutemica del flujo del pozo
y contribuyen a la formacioacuten de flujo tipo tapoacuten cuando el agua se acumula en las zonas
bajas a lo largo de su trayectoria A medida que declina la eficiencia de las instalaciones de separacioacuten de prueba tambieacuten lo hace la calidad de los datos obtenidos para la
distribucioacuten y optimizacioacuten de la produccioacuten Contrariamente los sistemas de medicioacuten
de flujo multifaacutesico eliminan los problemas asociados con la calidad de medicioacuten y
frecuencia de las pruebas de pozos
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
109
El nuacutemero de medidores de flujo multifaacutesico desplegados en el desarrollo de aguas
profundas es limitado pero su efectividad en lo que respecta al mejorar la distribucioacuten
de la produccioacuten genera aplicaciones potenciales en aguas profundas Los medidores
son disentildeados en forma econoacutemica para formar parte de las nuevas instalaciones de
produccioacuten a medida que se desarrollan campos sateacutelites A luz de estos factores la
tecnologiacutea Vx se convierte en una necesidad praacutectica en numerosos desarrollos marinos
y es esencialmente una tecnologiacutea que apoya algunos proyectos de aguas profundas
77 Medicioacuten de la produccioacuten en distribuidores marinos
Shell instaloacute el sistema PhaseWatcher en el Complejo Auger del Golfo de Meacutexico para
superar los cuellos de botella producidos en la separacioacuten de prueba y las dificultades
planteadas por la asignacioacuten de la produccioacuten como resultado del crecimiento de la
misma Numerosos campos submarinos existentes en el aacuterea se han vinculado al
Complejo Auger para el procesamiento de la produccioacuten
El Campo Auger produce desde una plata-forma de cables tensados (TLP por sus siglas
en ingleacutes) que comenzoacute a operar en el antildeo 1994 con capacidad para procesar 7950 m3d
[50000 BD] de aceite y 396 millones de m3d [140 MMpcD] de gas de pozos de
acceso vertical directo (DVA por sus siglas en ingleacutes) Al avanzar las actividades de
desarrollo la produccioacuten superoacute las expectativas Las instalaciones TLP del Campo
Auger se mejoraron y ampliaron Ademaacutes el desarrollo de diversos campos submarinos
adyacentes condujo a una serie de empalmes en la plataforma del Campo Auger en
2000 2001 y 2004 Esto convirtioacute a las instalaciones de ese campo en un distribuidor de
procesamiento y exportacioacuten de la produccioacuten que hoy manipula la produccioacuten de seis
Figura 84
Estrategias de desarrollo de campos submarinos Los voluacutemenes de produccioacuten superiores a los previstos obtenidos en la plataforma del Campo Auger de Shell en el Golfo de Meacutexico condujeron a varias expansiones de la instalacioacuten seguidas de una serie de empalmes desde los campos submarinos cercanos que demandaban instalaciones adicionales Esto convirtioacute al Campo Auger en un distribuidor de procesamiento y exportacioacuten de gran volumen Los medidores de flujo multifaacutesico ayudaron a eliminar los costosos cuellos de botella en el distribuidor del Campo Auger permitiendo a Shell satisfacer en forma econoacutemica las complejas necesidades de medicioacuten y distribucioacuten de la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
110
campos diferentes
A traveacutes de diversos empalmes y expansiones la capacidad de procesamiento llegoacute a ser
maacutes del doble que la existente previamente y la red de instalaciones se volvioacute maacutes
compleja Debido a la capacidad limitada del separador de prueba y la complejidad de
las necesidades de medicioacuten y de asignacioacuten de la produccioacuten la ejecucioacuten de pruebas
de pozos comenzoacute a demandar aplazamiento de la produccioacuten y tiempo inactivo en
ciertos pozos Esto incrementoacute auacuten maacutes la susceptibilidad a un cierre del sistema Ante
la dificultad de conseguir espacio en la plataforma la capacidad de separacioacuten resultaba
a la vez compleja y costosa
Mediante la instalacioacuten de cuatro medidores de flujo multifaacutesico Shell redujo tanto las
interrupciones del flujo de produccioacuten como la necesidad de desviar y diferir la
produccioacuten debido a la ejecucioacuten de las pruebas de pozos La utilizacioacuten de la
tecnologiacutea Vx en un ambiente de produccioacuten continua aportoacute un concepto maacutes simple
para los nuevos pozos de produccioacuten submarina Shell instaloacute seis dispositivos de
medicioacuten PhaseWatcher adicionales en los empalmes de las liacuteneas de flujo de
produccioacuten entrante y en el colector de produccioacuten DVA Esto permite el monitoreo
continuo de las tasas de flujo en las liacuteneas submarinas sin necesidad de disponer de
separadores individuales
El empleo de la tecnologiacutea de medidores de flujo multifaacutesico en el Complejo Auger
condujo a la aprobacioacuten por parte del MMS de esta tecnologiacutea combinada con el
anaacutelisis del sistema de produccioacuten NODAL para aplicaciones de medicioacuten y asignacioacuten
de la produccioacuten La tecnologiacutea de medicioacuten permitioacute resolver problemas importantes
en la plataforma Auger y proporcionoacute una alternativa econoacutemica para la medicioacuten de la
produccioacuten futura en esta instalacioacuten
78 Mejoramiento de la planeacioacuten de desarrollo en tierra
En Aacutefrica del Norte las instalaciones de superficie correspondientes a cinco campos
petroleros sateacutelites se encuentran ubicadas en emplazamientos de perforacioacuten en tierra
esparcidos por toda el aacuterea de desarrollo La produccioacuten se distribuye entre varios socios
de acuerdo con los porcentajes de participacioacuten y regaliacuteas de cada compantildeiacutea
La planeacioacuten de desarrollos futuros trajo consigo dificultades de diversa iacutendole para el
operador debido a las crecientes complicaciones asociadas con la integracioacuten de nuevos
pozos en el sistema de separacioacuten de prueba existente y los elevados costos
involucrados en la expansioacuten de ese sistema La operacioacuten del separador de prueba
perioacutedicamente causaba peacuterdidas de presioacuten significativas en la red colectora de
superficie lo que exigiacutea el empleo de compresores de campo para compensar estas
peacuterdidas Ocasionalmente era necesario quemar el gas en antorcha para controlar los
incrementos de presioacuten resultantes
Los operadores instalaron una serie de 12 sistemas de medicioacuten de flujo multifaacutesico
PhaseWatcher incluyendo medidores de 52 y 88mm de diaacutemetro en todo el campo
Siete medidores fueron asignados a la distribucioacuten fiscal de la produccioacuten y cinco a la
ejecucioacuten de pruebas de pozos con fines de manejo de yacimientos Las
especificaciones clave de los nuevos medidores incluyeron el almacenamiento interno
de los datos el enlace directo con una computadora de servicio y la compatibilidad con
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
111
los sistemas de supervisioacuten control y adquisicioacuten de datos (SCADA por sus siglas en
ingleacutes) existentes El operador implementoacute el moacutedulo Identificador de Fluido Vx ID con
un conjunto de datos de propiedades de fluidos especiacuteficos del campo cargados en los
paraacutemetros de configuracioacuten del medidor El despliegue de los medidores Vx simplificoacute
considerablemente los planes de desarrollo del campo
Los primeros cuatro sistemas PhaseWatcher fueron entregados y puestos en servicio en
octubre de 2004 El proceso de aceptacioacuten del sitio incorporoacute varias pruebas de campo
para evaluar el desempentildeo de los medidores Hasta la fecha los sistemas Vx han
demostrado poseer alta precisioacuten y respetabilidad de las mediciones Mediante la
utilizacioacuten de estos medidores el operador evita el bombeo de la produccioacuten y su
quema en antorcha La entrega y la puesta en servicio de los sistemas de medidores de
flujo multifaacutesico Vx estuvieron previstas para fines de 2004 y principios de 2005
79 Modernizacioacuten de la infraestructura de campos petroleros
En otra localizacioacuten de Aacutefrica del Norte varios socios poseen participaciones
econoacutemicas en tres campos sateacutelites que estaacuten siendo desarrollados y empalmados a
una instalacioacuten de produccioacuten centralizada La instalacioacuten de los sistemas de monitoreo
de la produccioacuten de pozos multifaacutesicos de 52 mm PhaseWatcher se tradujo en un
importante ahorro de costos gracias a la eliminacioacuten de estaciones de medicioacuten y
separacioacuten remotas
Figura 85
Instalacioacuten miacutenima de un medidor de flujo multifaacutesico El sistema de monitoreo de la produccioacuten de 52 mm PhaseWatcher fue instalado en un campo de Aacutefrica del Norte a fin de modernizar la infraestructura de superficie para medir y distribuir la produccioacuten
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
112
A fin de abordar la creciente necesidad de mejorar la medicioacuten de flujo multifaacutesico para
la distribucioacuten de la produccioacuten y asignacioacuten fiscal para la optimizacioacuten de los campos
la compantildeiacutea operadora puso en servicio el primer sistema de medicioacuten PhaseWatcher en
agosto de 2003 Este medidor inicialmente distribuyoacute la produccioacuten entre los socios del
Pozo 1 durante el desarrollo del primer campo Seis meses despueacutes el operador puso en
operacioacuten el Pozo 2 a traveacutes del mismo medidor Los dos pozos se encuentran a una
distancia de aproximadamente 12 km [75 millas] de la estacioacuten colectora principal
El sistema de monitoreo PhaseWatcher permitioacute un ahorro estimado de US$ 10
millones a traveacutes de la eliminacioacuten de una estacioacuten de campo intermedia Numerosas
pruebas de campo compararon el desempentildeo de los medidores en funcioacuten de las
mediciones convencionales obtenidas con tres separadores de prueba de terceros y
tanques medidores asociados Los resultados indicaron una diferencia maacutexima de menos
del 17 con regiacutemenes de produccioacuten de petroacuteleo diaria que oscilaban entre 715 y 954
m3d [4500 y 6000 BD]
Sobre la base de este registro en enero de 2004 se instaloacute un segundo dispositivo
PhaseWatcher ideacutentico para medir dos pozos del segundo campo El desempentildeo fue
comparable con el del sistema inicial En noviembre de 2004 se puso en servicio un
tercer medidor de flujo PhaseWatcher de 52 mm para monitorear la produccioacuten del
tercer campo Los datos de este sistema de medicioacuten facilitan la operacioacuten de un pozo
provisto de terminacioacuten inteligente que tiene incorporadas cuatro vaacutelvulas de control de
flujo de fondo de pozo Estaacute previsto que el segundo pozo de este campo sea puesto en
operacioacuten en el antildeo 2005 y que produzca a traveacutes del mismo medidor
710 Oportunidades de ejecucioacuten de pruebas moacuteviles
Los medidores de flujo multifaacutesico han transformado la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo
permanente y ademaacutes estaacuten generando nuevas oportunidades en lo que respecta a
pruebas de pozos moacuteviles y perioacutedicas El sistema moacutevil PhaseTester adquiere los
mismos datos dinaacutemicos de alta calidad que el sistema PhaseWatcher permanente Se
pueden obtener mediciones con relativa frecuencia lo que constituye una solucioacuten ideal
en las localizaciones que previamente no se obteniacutean datos de flujo multifaacutesico o soacutelo
en forma esporaacutedica
Por primera vez no existe ninguacuten obstaacuteculo logiacutestico o teacutecnico decisivo para la
realizacioacuten de pruebas en cualquier pozo de produccioacuten que un operador necesite
evaluar Los pozos de produccioacuten pueden ser sometidos a pruebas en cualquier
momento si bien la etapa de limpieza posterior a la perforacioacuten constituye una
oportunidad ventajosa para realizar pruebas moacuteviles De este modo las pruebas se
integran en el paquete maacutes grande de servicios al pozo para establecer una produccioacuten
optimiza desde el inicio
Ademaacutes mediante la combinacioacuten de una dotacioacuten completa de mediciones derivadas de
los registros de produccioacuten de fondo de pozo con mediciones en superficie con medidor
de flujo multifaacutesico es posible obtener por primera vez un diagnoacutestico completo del
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
113
pozo El medidor de flujo PhaseTester moacutevil desempentildea un rol esencial en lo que
respecta al diagnoacutestico de la fuente de intrusioacuten del agua en pozos de produccioacuten mixta
711 Pruebas de limpieza en pozos de aceite
Total utilizoacute el sistema PhaseTester para efectuar pruebas de limpieza en pozos de
desarrollo submarino del Campo Girasol en Angola El sistema Vx obtuvo una
cobertura completa de los datos de flujo indicando mayor precisioacuten que la cobertura
lograda con separador convencional Los datos que se obtienen mediante tecnologiacutea de
medicioacuten de flujo multifaacutesico resultaron esenciales para ayudar al operador a poner en
operacioacuten estos pozos en forma econoacutemica y a los niveles de produccioacuten planificados
Figura 86
Equipo de medicioacuten en plataforma
Pruebas de pozos moacuteviles Total conectoacute el sistema PhaseTester a un estrangulador submarino y a una vaacutelvula de derivacioacuten durante la fase de limpieza despueacutes de la perforacioacuten y la terminacioacuten de pozos de desarrollo en aguas profundas en el aacuterea marina de Angola Aacutefrica Occidental (extremo superior) El iacutendice de productividad (IP) obtenido de las mediciones de flujo multifaacutesico en ocho pozos fue validado por los caacutelculos del IP efectuados subsiguientemente durante la etapa de produccioacuten (extremo inferior)
Figura 87
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
114
Este enfoque permitioacute asegurar que los pozos produciraacuten en forma sostenida conforme
a lo proyectado mejoroacute la eficiencia operacional la seguridad y la proteccioacuten del medio
ambiente en las operaciones de pruebas de pozos y suprimioacute la necesidad de un
separador de prueba convencional Ademaacutes los datos de flujo multifaacutesico establecen una
base para la toma decisiones relacionadas con el manejo de campos y yacimientos
petroleros
Todos los pozos deben alcanzar niveles de produccioacuten oacuteptimos al ser puestos en
operacioacuten a fin de garantizar que la meseta proyectada para la produccioacuten de campo se
alcance con el nuacutemero de pozos planificados Ademaacutes las consideraciones de
aseguramiento del flujo imponen procedimientos de puesta planeados para estos pozos
En cada pozo se requeriacutea alcanzar un nivel de produccioacuten de aceite inmediato de 1590 a
2385 m3d [10000 a 15000 BD] para crear un flujo estabilizado libre de tapones en
las liacuteneas de flujo submarinas Al mismo tiempo es necesario mantener la integridad del
control de produccioacuten de la arena a traveacutes de una planeacioacuten graduada que no es posible
con el sistema flotante de produccioacuten almacenamiento y descarga (FPSO por sus siglas
en ingleacutes) debido a las restricciones del equipo y a los problemas de estabilidad de las
liacuteneas de flujo
Para llevar a cabo estos procedimientos y su aplicacioacuten sin poner en riesgo el pozo es
preciso operar desde el equipo de perforacioacuten Esto implicoacute liacutemites estrictos sobre el
tiempo del equipo de perforacioacuten para controlar su gasto asiacute como tambieacuten la
identificacioacuten raacutepida de cualquier intervencioacuten adicional del equipo de perforacioacuten
Despueacutes de someter a pruebas exhaustivas los dos primeros pozos los pozos
subsiguientes se les asignoacute un tiempo de limpieza miacutenimo y la evaluacioacuten de
desempentildeo se tuvo que realizarse durante la fase de limpieza
El sistema PhaseTester moacutevil proporcionoacute las mediciones de flujo continuos durante la
limpieza del pozo que eran imposibles obtener con mediciones convencionales Los
datos de flujo dinaacutemico permitieron al operador optimizar el periacuteodo de limpieza y
evitar tiempo del equipo de perforacioacuten innecesario Los datos de flujo multifaacutesico
confirmaron el punto preciso de los fluidos y detritos que eran removidos y la
produccioacuten libre de complicaciones fluiacutea desde cada pozo
Los datos del medidor de flujo multifaacutesico constituyen la base para la interpretacioacuten en
las pruebas de incremento de presioacuten que no ha sido posible con datos del separador de
prueba Esta interpretacioacuten condujo al anaacutelisis clave del desempentildeo de los pozos y la
operacioacuten de terminacioacuten La medicioacuten de la permeabilidad y dantildeo mecaacutenico obtenida
de estos datos de presioacuten transitorias confirmaron la seleccioacuten de los disentildeos de
terminacioacuten con el control de la produccioacuten de arena en varios pozos y facilita la
eleccioacuten del procedimiento en bajar las herramientas
Los datos resultan valiosos en la evaluacioacuten de formaciones y el modelado dinaacutemico de
yacimientos lo que a su vez reforzoacute la confiabilidad en las predicciones del
comportamiento de los pozos En un caso la utilizacioacuten de mediciones dinaacutemicas de
flujo multifaacutesico para rastrear el iacutendice de productividad transitorio estimado (IP) de un
pozo horizontal se tradujo en una decisioacuten oportuna para suspender y reingresar en el
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
115
pozo que de lo contrario respondioacute en forma deficiente a la limpieza Despueacutes de la
intervencioacuten el IP mejoroacute sustancialmente logrando satisfacer las expectativas y los
registros de produccioacuten confirmaron que la seccioacuten horizontal estaba produciendo
La cobertura completa de los regiacutemenes de limpieza constituyoacute un aporte importante
para las pruebas de interferencia realizadas antes de la primera produccioacuten de aceite en
las aacutereas clave del campo petrolero El monitoreo de la produccioacuten proveniente de un
pozo durante la limpieza del pozo vecino proporcionoacute datos de gran utilidad de la
presioacuten y transmisividad del fluido a traveacutes de formaciones y fallas geoloacutegicas
Estos datos llevaron a Total a revisar el esquema de perforacioacuten y eliminar uno de los
pozos de desarrollo propuestos Los datos obtenidos con el medidor de flujo multifaacutesico
y los medidores de fondo de pozo aceleraron el proceso de toma de decisiones lo que
condujo a una operacioacuten con tuberiacutea flexible y liacutenea de acero en otro pozo en el que se
abrioacute una vaacutelvula de terminacioacuten parcialmente cerrada permitiendo que el pozo fluyera
normalmente El sistema de medicioacuten de flujo multifaacutesico mejoroacute la seguridad del
personal a traveacutes de la eliminacioacuten del separador de prueba con vaacutelvulas de seguridad y
liacuteneas de alivio de presioacuten Ademaacutes la tecnologiacutea de medicioacuten de flujo multifaacutesico
redujo los periacuteodos de flujo de limpieza y la quema de hidrocarburos lo que contribuyoacute
a proteger el medio ambiente
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
116
8 Conclusiones
A medida que se difunde la aplicacioacuten de estos sistemas de medicioacuten de flujo multifase
reemplazaraacuten a los sistemas convencionales en diversas aplicaciones de prueba de pozos
y eliminan la necesidad de disponer de instalaciones costosas en el caso de los
separadores convencionales que ocupan mucho espacio en ciertos emplazamientos de
produccioacuten La demanda futura de separadores de prueba convencionales responder
cada vez maacutes a los requisitos de muestreo de fluidos No obstante parte del muestreo
para el anaacutelisis de relacioacuten presioacuten-volumen-temperatura (PVT por sus siglas en
ingleacutes) se lleva a cabo con medidores de flujo multifaacutesico asiacute como la determinacioacuten
del flujo multifaacutesico y su velocidad y fraccioacuten volumeacutetrica en pozos con todo tipo de
formas y geometriacuteas y optimizar las aportaciones de fluidos de los yacimientos
Es probable que las innovaciones tecnoloacutegicas hagan que los medidores de flujo
multifaacutesico incursionen en ambientes de presioacuten y temperatura maacutes elevada Esto
expandiraacute significativamente las aplicaciones submarinas generando al mismo tiempo
aplicaciones adicionales en tierra firme en los proyectos de recuperacioacuten teacutermica de
aceite pesado y en los mercados de gas natural
Otra posibilidad de crecimiento en el futuro son los sistemas de medicioacuten de flujo
multifaacutesico inteligentes que ademaacutes de proveer informacioacuten sobre tasas de flujo
diagnostican el estado del medidor y la calidad de la medicioacuten En resumen la demanda
creciente y el conocimiento maacutes profundo de las aplicaciones potenciales de los
medidores de flujo multifaacutesico incentivan virtualmente la implementacioacuten de
innovaciones y mejoras continuas competitivas para satisfacer los nuevos desafiacuteos
Tambieacuten se ha logrado descubrir en localizaciones maacutes profundas y pozos con mayores
desviaciones alcanzaron distancias mayores
El liacutemite de carga en las embarcaciones utilizadas actualmente para perforar en aguas
profundas tiacutepicamente restringe la profundidad de perforacioacuten a 10670 m [35000 pies]
Al instalarse nuevos equipos en las embarcaciones de perforacioacuten para extender este
liacutemite los operadores esperan una expansioacuten similar en la capacidad de adquisicioacuten de
registros
Incluso hoy en diacutea los operadores demandan cables de acero que operen a 232degC
[450degF] y 35000 lpc [240 MPa] Los proveedores de servicio tienen que desarrollar
nuevos cables que operen bajo estas condiciones ademaacutes de los sistemas de superficie
La energiacutea al equipo de fondo es otra aacuterea que experimenta desarrollos Los nuevos
cables deben tener conductores de energiacutea maacutes grandes que suministren maacutes potencia en
el fondo del pozo Estos cables acoplados con sartas de herramientas con mayor
energiacutea Ademaacutes ofrecen mayor potencia para que los sistemas de tractores operen con
cargas maacutes grandes a mayor velocidad
Los tractores que se usan lo hacen con precaucioacuten en agujero descubierto Hasta un
tractor de sujecioacuten alterna como la unidad MaxTRAC necesita un agujero relativamente
limpio para operar con eacutexito Eacuteste es un desafiacuteo en el futuro Los operadores requieren
tractores para agujero descubierto que operen en formaciones blandas
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
117
Atraacutes quedaron los diacuteas en los que con toda naturalidad se daba por supuesto que un
sistema de operacioacuten de herramientas simple y econoacutemico podiacutea adaptarse a cualquier
trabajo al menos en las aacutereas de frontera de pozos profundos y desviados Las
compantildeiacuteas de servicio ahora trabajan rutinariamente en conjunto para asegurarse en
seleccionar el vehiacuteculo adecuado para la operacioacuten Con el acceso a herramientas
probadas y de diagnostico como las herramientas de Schlumberger
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
118
9 Recomendaciones
Por tanto es mi recomendacioacuten como egresado del Instituto Politeacutecnico Nacional el
aconsejar a los estudiantes y docentes de la facultad de Ciencias de la Tierra unidad
Ticomaacuten y en general a los que cursan las carreras de ingeniero Petrolero y Geofiacutesico el
que puedan desarrollar trabajos sobre estas aacutereas de la industria petrolera para
incrementar el nivel educativo y de los futuros egresados mexicanos
Asiacute como promocionar la formacioacuten de cursos y de conferencias que divulguen y hagan
maacutes interactiva la adquisicioacuten de la informacioacuten para los estudiantes para lograr con ello
que los joacutevenes tengan una amplia panoraacutemica de lo que es la industria petrolera
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
119
10 Anexos
101 Foacutermulas
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del agua
Foacutermula para la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
La fraccioacuten volumeacutetrica del aceite se infiere a partir de la fraccioacuten volumeacutetrica del gas
Fraccioacuten volumeacutetrica del agua = (tiempo en circuito corto)(tiempo total)
Fraccioacuten volumeacutetrica del gas = (tiempo por encima del umbral)=(tiempo total)
Innovaciones de la compantildeiacutea Schlumberger para la medicioacuten de flujo multifaacutesico
120
102 Escritura
DST Pruebas efectuadas a traveacutes de la columna de perforacioacuten
RGA Relacioacuten Gas-Aceite
OBM Lodo Base Aceite
WBM Lodo Base Agua
LFA Analizador de fluidos
PVT Presioacuten-Volumen-Temperatura anaacutelisis PVT
HPHT High Pressure High Temperature alta presioacuten y temperatura
DFA Anaacutelisis de Fluidos en el Fondo del pozo
Holdup Fraccioacuten Volumeacutetrica del agua
PLA Asesor de registros de produccioacuten
BD Barriles por diacutea
TDV Profundidad Vertical Verdadera
RSTPro Herramienta de Control de Saturacioacuten del Yacimiento
EampP Referido a Exploracioacuten y Produccioacuten
MDT Probador Modular de la Dinaacutemica de la Formacioacuten
DI Diaacutemetro interno
OD Diaacutemetro externo
KeV Kilo electroacuten Volt
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- PRIMERA PARTE DE TESIS CON ULTIMA REVISION (BUENA)
- TESIS ORDENADA CON ULTIMA REVISION (BUENA)
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