CASO DE ESTUDIO Desempeño consistente y eficiente de las barrenas de PDC en diferentes formaciones de Oklahoma y Texas, EUA Barrenas de PDC Outlaw, diseñadas específicamente para atravesar carbonatos duros y areniscas abrasivas con ROP de más de 15,24 m/h [50 pies/h] DESAFÍO Hallar una barrena estable y duradera para perforar en forma consistente diversas formaciones con una velocidad de penetración (ROP) promedio de 15,24 m/h [50 pies/h]. SOLUCIÓN Diseñar la barrena compacta de un compuesto prolicristalino de diamante (PDC) Outlaw*, mediante el uso del sistema integrado de análisis dinámico de ingeniería IDEAS*. RESULTADOS Se mejoró en un 163% el índice de éxito de perforación hasta el tope de la formación más profunda. Se perforó un 37% adicional de pies con una ROP promedio de 16,76 m/h [55 pies/h]; es decir, un 10% más rápido que el objetivo original. Las barrenas Outlaw no sólo alcanzaron el tope de la formación granítica en forma consistente, sino que además lo hicieron con una velocidad 10% mayor que la requerida. Logro de un desempeño consistente de las barrenas de PDC en diversas formaciones Muchos campos del Saliente de Texas y el oeste de Oklahoma se han visto beneficiados con el remplazo de las barrenas tricónicas, que predominaban previamente, por las barrenas de PDC. No obstante, en esta región una de las aplicaciones experimentó un desempeño inconsistente de las barrenas de PDC. La perforación de una sección de pozo vertical de 77/8 pulgadas resultó compleja debido a la amplia gama de tipos de formaciones existentes entre la tubería de revestimiento de superficie y el tope de la formación: anhidrita a 914,4 m [3 000 pies], dolomía a 1 371,5 m [4 500 pies], lutita a 1 981,2 m [6 500 pies], arena a 2 286,0 m [7 500 pies], y granito a 3 352,8 m [11 000 pies]. En la dolomía, las venillas existentes revelaron valores de resistencia a la compresión superiores a 30 000 psi, lo que se tradujo en inestabilidad y vibraciones de las barrenas. Las arenas abrasivas duras generaban significativas zonas achatadas por el desgaste en las cuchillas de PDC, y el granito a menudo requería entre dos y cuatro barrenas de PDC para llegar al tope. Por otro lado, las diversas formaciones de lutita y arcilla pegajosa que descansan sobre la anhidrita obstruían la estructura de corte de las barrenas de PDC. Otros de los problemas experimentados con el desempeño de las barrenas de PDC fueron los siguientes: ■■ pérdida de circulación ■■ taponamiento de boquillas ■■ baja energía hidráulica ■■ desviación del pozo ■■ parámetros operativos variables. Los operadores de esta área necesitaban un diseño de barrena de PDC que fuera duradero y estable en la caliza dura, pero que además ofreciera suficiente resistencia al desgaste como para mantenerse afilada a través de las arenas abrasivas. La barrena tenía que reperforar en forma consistente la zapata de la tubería de revestimiento de superficie de 9 5/8 pulgadas, y seguir perforando los estratos de sobrecarga y el tope de la formación granítica en una carrera y con una ROP promedio de 15,24 m/h [50 pies/h]. Barrena de PDC Outlaw de 7 7/8 pulgadas con tecnología de cuchillas de avanzada. Barrenas Outlaw PDC CASO DE ESTUDIO: Desempeño de la barrena de PDC Outlaw en Oklahoma y Texas Diseño de una nueva barrena con simulación de la perforación Para satisfacer estos estándares de desempeño, un equipo de ingeniería de Smith Bits diseñó una barrena de PDC completamente nueva, diseñada específicamente para los carbonatos duros y las areniscas abrasivas del Saliente de Texas y el oeste de Oklahoma. Mediante la utilización de datos de los diferentes operadores del área, los perforadores aplicaron la plataforma integrada de diseño de barrenas IDEAS para pronosticar cómo se desempeñarían los diversos diseños prototipo. Este proceso permitió a los ingenieros perforar virtualmente el mismo intervalo muchas veces con formaciones, parámetros operativos y configuraciones del conjunto de fondo (BHA) diversos. Los perforadores adquirieron un conocimiento completo de las condiciones que causaban la degradación de las barrenas en el fondo de pozo, identificaron el valor mínimo del peso sobre la barrena necesario para mantener la estabilidad, y experimentaron con nuevas estructuras de corte que mantendrían un buen nivel de eficiencia de cizalladura. Este proceso condujo a la creación de las barrenas de PDC Outlaw que ofrecen un grado de solidez sin precedentes, para la perforación eficiente de formaciones duras y alta resistencia a la abrasión en los intervalos de areniscas gruesas. El cuerpo de la barrena Outlaw se mantiene dinámicamente estable en todas las formaciones halladas en el intervalo objetivo y minimizan el daño de las cuchillas inducido por las vibraciones y prolongan la vida útil de las costosas herramientas de fondo de pozo. Patrón inestable de fondo de pozo debido a un peso sobre la barrena insuficiente, en comparación con el diseño de la nueva estructura de corte diseñada para lograr la estabilidad (ilustrado con el software de simulación IDEAS). Pies perforados Tipo de barrena COMPARACIÓN DE LA ROP Outlaw Pozo 1 Outlaw Pozo 2 HC506Z Pozo 3 HC506Z Pozo 4 HC506Z Pozo 5 HC506Z Pozo 6 40 82 8 099 75 7 699 67 60 7 900 57 7 550 56 50 7 464 7 932 60 70 80 Velocidad de penetración (pies/hora) La comparación de la ROP en seis pozos indica que las barrenas de PDC Outlaw superan en desempeño a las barrenas de PDC convencionales. Superación de los objetivos en términos de ROP y pies perforados Desde su introducción en esta región, las barrenas de PDC Outlaw reperforaron en forma consistente desde la tubería de revestimiento de superficie y penetraron más allá del granito, hasta una profundidad de 3 352,8 m [11 000 pies], con un mejoramiento del 163% con respecto al índice de éxito anual más alto del 11% registrado previamente con las barrenas convencionales. Las barrenas Outlaw establecieron además seis récords independientes en materia de ROP y tres récords en términos de pies perforados también en diferentes condados. Su ROP promedio alcanzó 16,76 m/h [55 pies/h] en 169 carreras; es decir, una velocidad 10% más alta que el objetivo original. El promedio de pies perforados con las barrenas Outlaw fue de 2 375,31 m [7 793 pies]; es decir, un incremento del 37% con respecto a las barrenas convencionales utilizadas en el área. www.smithbits.com *­ Marca de Schlumberger Los nombres de otras compañías, productos y servicios son propiedad de sus respectivos titulares. Copyright © 2010 Schlumberger. Todos los derechos reservados. 11-30-2011