Perforación no convencional. Perforación subbalanceada

Hidráulica de pozos. Hidrocarburos. Costes. Ahorro. Explotación. Densidad. Colombia

  • Enviado por: Carlos
  • Idioma: castellano
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PERFORACION NO CONVENCIONAL-PERFORACION SUBBALANCEADA (UNDERBALANCE).

Resumen

BPX Colombia introdujo la tecnología de perforación sub balanceada (espuma y lodo aireado/nitrificado) en su licencia Piedemonte. El objetivo inicial fue mejorar el desempeño y los ya tradicionales altos costos operativos por la naturaleza fallada y con bloques de empuje de esta región montañosa aún en formación el cual es difícil de perforar convencionalemente. En el pasado, estos bloques de empuje, que contienen areniscas muy duras y secuencias de lutitas, demostraron ser bastante difíciles de perforar, en forma lenta y costosa. Con el uso de lodo base aceite/nitrificado altas tasas de penetración (ROP) mayor vida de brocas en el hueco lograron ahorros significativos. Costos del fluido de perforación se redujeron ya que el fluido usado es más económico de mantener, los tiempos de viaje se mejoraron sin la necesidad de lavar y escariar permitiendo correr los revestimientos y cementarlos libremente.

En los últimos años, BP Exploration Colombia (BPXC) ha realizado descubrimientos importantes en el Piedemonte Colombiano. Basados en estos descubrimientos, la exploración ha continuado con éxito hacia el Norte en la Licencia Piedemonte (Figura 1). Para poder desarrollar los campos de Cusiana y Cupiagua, BPXC y sus socios realizaron varios estudios para ofrecer soluciones a los difíciles problemas de perforación. Sin embargo, aún utilizando ese conocimiento, los pozos del Piedemonte son mucho más difíciles de perforar debido a una geología más compleja, caracterizada por altas tensiones horizontales, lechos con buzamientos muy pronunciados, numerosas fallas y secuencias alternas de arenas y lutitas combinado con la estructura de empuje de El Morro, que contiene areniscas muy duras en Mirador y Barco, que han demostrado ser difíciles de perforar usando técnicas convencionales optimizadas; el bloque de empuje de El Morro no está presente en los campos Cusiana y Cupiagua. Tradicionalmente, perforar únicamente el bloque de empuje de El Morro ha demorado hasta 100 días por pozo y usando 72 brocas.

La perforación sub balanceada fue identificada como una tecnología que tenía el potencial

de suministrar mejoras importantes en el desempeño, aunque fuera doblando la tasa de penetración que se había logrado hasta el momento. Se tuvieron en cuenta las experiencias obtenidas en el mundo, especialmente en el Centro y Sur América con la cooperación de los contratistas asociados con esta técnica.

Las técnicas de perforación sub balanceada como Espuma, Lodo Base Agua Aireado, y Lodo Base Aceite Nitrificado fueron evaluadas para ser usadas en los dos pozos del Piedemonte que estaban en etapa de planeación. BPX Colombia sigue estudiando y monitoreando otras opciones identificadas, distintas a las técnicas de perforación sub balanceadas elegidas, para poder suministrar mejoras adicionales en el desempeño. La idea era usar tecnologías existentes y demostradas, así como equipo disponible en Colombia. Unicamente se importaron los paquetes de perforación con aire, los químicos asociados y los sistemas MWD electromagnéticos.

Análisis y Definiciones del Sistema de Circulación de Perforación Sub-Balanceada.

A continuación se detallarán los sistemas y equipos de circulación de perforación sub-balanceada tenidos en cuenta para la planeación de los pozos.

Tipos de Sistemas

Las características de las diferentes técnicas de perforación con fluidos livianos son las siguientes:

Perforación con Aire

El aire se utiliza únicamente como sistema de circulación. La limpieza del hueco se obtiene por medio de la velocidad anular.

Perforación con Niebla

Consiste en inyectar una pequeña cantidad de agua y agente espumante en el lodo. Este proceso permite retirar agua y mantener la velocidad anular en superficie, siendo el aire la fase continua. La razón por el cual se descartaron las opciones de perforar con aire y con niebla es que no tienen suficiente capacidad de acarreo de los cortes de perforación ya que requieren mayor volumen de gas y una viscosidad aparente muy elevada lo que induce a costos elevados. Además estos sistemas son muy sensibles a la presencia de agua de formación.

Perforación con Espuma

La espuma estable es un fluido multifásico, compresible, no newtoniano. El gas se transporta en la fase líquida, y la tensión en superficie y la viscosidad del líquido lo mantienen en forma de burbujas. El peso de la espuma está entre 0,5 y 6 ppg. La espuma estable se puede dividir en 3 subfases, definidas por la fracción del volumen de líquido (LVF - Liquid Volume Fraction):

Espuma seca: LVF de 0,0 hasta 0,03

Espuma rígida: LVF de 0,03 hasta 0,25

Espuma mojada: LVF de 0,25 hasta 1,0

La densidad de la espuma puede variar de acuerdo con la profundidad debido a la compresibilidad de la fase de gas. Esto significa que la fracción líquido/volumen también varía en el pozo. Entre más profundo sea el pozo, mayor será la densidad de circulación equivalente de la espuma para las mismas tasas de entrada en condiciones atmosféricas. Entonces, dependiendo de la profundidad, es posible tener regímenes de espuma seca, espuma rígida y espuma mojada en el mismo pozo para condiciones dadas de entrada en estado estable. La ventaja es que tiene una mejor capacidad de acarreo, requiere menor volumen de gas. Luego de un tiempo de degradación los cortes de perforación llegan a superficie totalmente limpios y listos para disposición.

Perforación con Lodo Aireado o Nitrificado

El lodo aireado o nitrificado es un sistema de 2 fases en el cual se usa aire o nitrógeno para aliviar la presión hidrostática en el pozo. El gas inyectado aumenta la velocidad anular a medida que se expande en la parte superior del hueco, ayudando así en la limpieza del mismo, pero como no tiene capacidad de arrastre, la tasa líquida debe ser lo suficientemente alta para que limpie el hueco. Este sistema evita daños de formaciones depletadas y pérdidas de circulación, el control del pozo se puede hacer en forma casi inmediata con el simple ajuste de la inyección de gas al fluido de perforación

Comportamiento de los Sistemas de Espuma y Nitrificado / Aireado

De las técnicas seleccionadas, se utilizaron la Espuma y en el Lodo aireado Nitrificado, (sistemas usados y de mayor probabilidad de emplearsen en el futuro).Los sistemas de

espuma y aireado/nitrificado son compresibles, por lo tanto no se comportan como los sistemas de lodo convencionales. Las siguientes herramientas ayudan a explicar el comportamiento de los sistemas de circulación aireado / nitrificado.

Ante cualquier posible problema con la circulación de espuma, es recomendable analizar la situación y efectuar cambios requeridos interpretados así:

·Aumento en la inyección de aire - mayor velocidad anular, menor presión de fondo.

·Disminución del volumen de aire - mayor presión de fondo, menor velocidad anular.

·Aumento de la fracción liquida, mayor presión de fondo, menor velocidad anular.

·Disminución de la fracción liquida, menor presión de fondo, mayor velocidad anular.

Para los modelos de aireación :

El gas se inyecta bajo presión en el sistema de fluido de perforación con el objeto de disminuir la columna hidrostática (el fluido es la fase continua y el gas la fase discontinua), la cual tendrá una incidencia directa en el gradiente de presión, pero no en la limpieza ni estabilidad del pozo, la cual será directamente obtenida según las condiciones físicas y reológicas del fluido de perforación.

·El control de la mezcla Gas/Fluido es muy importante para determinar la presión de fondo aplicada con las diferentes relaciones Gas/Fluido.

·El control del flujo de descarga sin tener que cerrar el pozo, es importante para realizar programas de inyección a medida que se registren las lecturas de retorno para la determinación del nivel estático del pozo durante las maniobras para no sobrepresionar la formación ni que el pozo fluya durante la maniobra.

Sistema y Equipos para Perforación Sub-balanceada

Los equipos requeridos en la perforación con un fluido compresible para proveer el volumen de gas necesario y obtener un gradiente igual, cercano o por debajo de la presión de formación y poder controlar los retornos del pozo se muestran en la figuras 3 y 4 se describen a continuación:

Equipos para Generación de fluidos sub-balanceados

Compresores

Los compresores toman aire de la atmósfera y lo descargan a unos 120 psi. Este aire se alimenta entonces a la unidad de nitrógeno o directamente al “booster”. Los tubos de escape de los motores de los compresores deben quedar a cierta distancia de las entradas de la membrana de nitrógeno para evitar daños en las mismas.

“Booster”

El “booster” o compresor de alta presión tiene por objetivo el elevar la presión de inyección del gas para que se pueda efectuar la mezcla correspondiente en el “stand pipe” sin comprometer el volumen de fluido requerido para mantener las condiciones hidráulicas de perforación. El “booster toma el aire o el nitrógeno alimentado por los compresores o la unidad de nitrógeno y lo produce a alta presión. La eficiencia del “booster” se ve afectada por las condiciones ambientales. Las bombas del “booster” se pueden recalentar si el producido es muy bajo, por lo tanto se le conecta una línea de re-circulación de exceso de gas.

Unidad de Generación de Nitrógeno

La unidad produce nitrógeno al filtrar el oxígeno de la entrada de aire. La pureza del nitrógeno producido es un factor de las condiciones ambientales y de la tasa de flujo a través de la unidad. Entre más alta sea la tasa de flujo, menor será la pureza. Para asegurar estar lejos de los límites de explosión, se recomienda que el producido sea de por lo menos un 95% de nitrógeno. La presión en la unidad de nitrógeno típicamente cae de 120 psi a 80 psi. Este producido se alimenta entonces al “

booster”. El producido máximo de la unidad de nitrógeno es típicamente de 1.200 scfm a 95% de pureza.

Accesorios

Medidor de Orificio : La línea de flujo tiene instalado un medidor de orificio que mide la presión estática antes de la entrada al orificio (psi) y la presión diferencial a través del mismo (pulgadas de agua). Las presiones se registran en un aparato Barton. Bajo condiciones normales las líneas deben estar paralelas. Toda convergencia o divergencia de las líneas indica un problema en el fondo del hueco. Las líneas irregulares indican problemas de compresor o de “booster”. Asumiendo que no hayan cambios en el

producido del “booster”, los problemas de limpieza de hueco se verán por un aumento en la presión estática y una disminución en la presión diferencial.

Válvula cheque : La línea de flujo tiene una válvula cheque instalada para asegurar que el flujo no se devuelva hacia el “

booster” desde el tubo vertical (standpipe) o las bombas de lodo.

Bomba de inyección : Se usa para inyectar el agente espumante cuando se usa el sistema de espuma.

Patines de mezcla : La fase líquida para la espuma se alimenta desde los patines de mezcla, que a su vez se alimentan desde las piscinas del taladro.

Equipo de manejo en superficie:

Para perforación con espuma, los retornos se dirigen directamente hacia la piscina. Se deja asentar la espuma (se usa antiespumante si es necesario), se retiran entonces los sólidos (relativamente secos) para disposición. Se está desarrollando un dispositivo que recoja los cortes en la línea de descarga “blooey”. Para perforación aireada o nitrificada, los retornos se dirigen por medio del compresor (booster) de gas. El gas se ventila sobre la piscina y los líquidos y sólidos se dirigen hacia el sistema de control de sólidos del taladro.

Cabeza rotativa :

La cabeza rotativa es básicamente un sello giratorio de caucho que evita que la espuma o el fluido aireado se derrame en la mesa del taladro, al dirigirlo hacia la línea de flujo. La vida del caucho depende del fluido que se use y de los parámetros operativos, pero generalmente dura entre 2-3 días (Presión máxima: 350 psi, Presión mínima: 120 psi). La cabeza rotativa debe estar centrada para evitar desgaste desigual y fallas prematuras. Es por lo tanto importante que las preventoras, la torre y el “Top Drive” estén correctamente alineados. Se debe verificar la compatibilidad del caucho con el fluido que se esté usando - no se debe usar insertos de caucho natural con lodo base aceite.

Separador de Gas/Fluido :

El compresor de gas contiene una serie de deflectores para “

separar” el gas de la fase líquida. El gas sale por la salida superior y los líquidos y sólidos por la salida inferior. El separador de gas debe tener una línea de chorro (jetting line) instalada en la parte inferior para evitar que una acumulación de sólidos bloquee la salida inferior.

Línea de descarga (“Blooey line”) :

Es una línea normalmente de 8”de diámetro que se conecta entre el cabezal rotativo válvula de contrapresión y Separador de Gas/Fluido. Posee un manómetro de presión en la brida (spool) por debajo de la cabeza rotatoria para indicar todo taponamiento inminente en la línea “blooey” así el perforador puede monitorear los retornos con facilidad.

Sistema de perforación Sub-balaceada a usar en Piedemonte

-Después de analizar y elegir las técnicas de perforación sub balanceada, se presentaron los aspectos operativos y técnicos de la perforación sub balanceada a las entidades reglamentarias y de HSE del gobierno Colombiano. Cuando las autoridades estuvieron seguras de que las técnicas de perforación sub balanceada no infringirían las estrictas políticas Colombianas, se completó la planeación detallada.

-A pesar de la incertidumbre geológica (Figura 2) el equipo de planeación identificó dos áreas primarias de alto riesgo operativo basados en anteriores experiencias de campo, una era la inestabilidad del hueco en las secciones de lutitas y la otra era el manejo de grandes flujos de agua que se agravan por la alta cabeza piezométrica en las montañas cercanas. La inestabilidad del hueco, en las tradicionalmente inestables secciones de lutitas del Carbonera, se caracteriza por una alta tensión horizontal, lechos con buzamientos muy pronunciados, numerosas fallas y secciones que contienen unidades alternas altamente interestratificadas de arenas muy duras y abrasivas. Al aplicar un sobre balance de muy bajo a cero, el equipo redujo un aspecto de la inestabilidad del hueco al eliminar la invasión de filtrado desestabilizador en el sistema de fractura de las lutitas, que se crearon durante el período de empuje. Los análisis geomecánicos clásicos indicaron que la lutita no permanecería estable, además se reconoció que parece haber un factor de tiempo asociado con el problema de estabilidad de hueco pero dicha relación no se puede incluir en ningún programa por el momento.

-La compañía que suministraba los servicios de manejo de desechos en los correspondientes campos de perforación había identificado un método para manejar grandes influjos de agua. Dicho método consistía en una serie de tanques de

fracturamiento conectados entre sí, que ofrecían estanques decantadores para el agua

producida. Este sistema se diseñó para manejar hasta 500 bbls/hora de agua, con una calidad de agua resultante que se puede volver a usar como agua para mezclar espuma o se puede enviar directamente a la piscina de tratamiento y usarse como agua para irrigación.

Experiencia durante la perforación en Piedemonte

Debido a que los dos pozos tenían un alto grado de incertidumbre geológica, siendo el pozo A el de mayor imprecisión geológica; y el pozo B con gran importancia estratégica ; el pozo A se comenzó a perforar aproximadamente un mes antes del pozo B para que el aprendizaje se transfiriera inicialmente de un pozo al otro.

Pozo “A”

Sección de 36”.

La geología de superficie estaba conformada por grandes conglomerados de areniscas del Mirador, entre 12 y 15 pies de diámetro, formando una matriz conglomerática. Originalmente se había pronosticado un depósito aluvial para la geología de superficie. Esta arenisca, que normalmente se perfora en hueco de 12.1/4” o menos, demostró ser extremadamente difícil de perforar en hueco de 36” por su dureza. Debido a varias dificultades con el hueco, el conductor de superficie no se sentó a la profundidad planeada.

Sección de 26”.

Esta sección se comenzó a perforar con lodo convencional hasta que se terminara de armar el equipo en superficie para espuma, para entonces se había perforado la sección de conglomerados. En este momento se introdujo el sistema de espuma. Sin embargo, las altas velocidades anulares, por la expansión del aire, erosionaron la matriz expuesta

que mantenía los conglomerados de superficie juntos, lo que permitió que los conglomerados cayeran, atrapando la sarta de perforación. Aunque se mantenía circulación, la sarta seguía pegada, resultando en un desvío. Esta sección se completó usando Lodo Base Agua.

Sección de 17.1/2”.

Después de cementar el revestimiento y de instalar las preventoras, se desplazó el lodo del revestimiento usando aire antes de cambiar a espuma. El zapato se perforó con éxito

usando espuma, se perforó el hueco usando espuma seca hasta que se tuvieron considerables influjos de agua con gas asociado. En este momento se desplazó el hueco a lodo y se siguió perforando usando lodo base agua convencional para poder manejar los influjos de agua. Esta sección se completó sin otros incidentes, el progreso a través de las areniscas duras de El Morro - Mirador fue 3.5 a 4 veces más que la tasa de penetración tradicional de perforación balanceada para poder combatir los flujos de agua.

Sección de 12.1/4”.

Con base en la experiencia obtenida del segundo pozo que se estaba perforando, se creyó que la erosión del hueco era un problema causado por las altas velocidades anulares. Por consiguiente, se comenzó esta sección usando una espuma más mojada, consistente en una fracción de líquido de 0.2% y menores volúmenes de aire. La perforación procedió a 30ft/hora controlados, con mínimo peso en la broca a través de la sección de lutitas. Sin embargo, después de perforar 600 pies, la sarta se empaquetó. Mientras se perforaba esta sección, se observaron altos niveles de llenado durante las conexiones. Las operaciones posteriores de recuperación indicaron que la mayoría del hueco estaba empaquetado. Este fue el primer uso de espuma más mojada a través de la sección de lutitas.

Hasta este momento no se había comprendido del todo la relación entre el LVF y la capacidad de carga. El desvio remedial se perforó teniendo esto en cuenta, usando altos volúmenes de aire y bajos LVF al 1%, las condiciones del hueco mejoraron y no se

observó llenado durante las conexiones. El hueco permaneció estable sin señales de colapso. Aunque no hubo evidencia de que esta lutita en particular fuera sensible al agua, se percibió que una espuma más seca sería mejor.

Se continuó perforando usando espuma hasta que la sarta se aprisionó en el motor por error humano. Sin embargo, el hueco permaneció estable, no hubo colapsos. Se trató de liberar

la sarta, incluyendo una operación de lavado con espuma. En sí esto tuvo éxito, lo que indicó que el hueco estaba estable pero la sarta siguió pegada. Se hizo necesario una nueva desviación remedial perforada con espuma y luego se desplazó el hueco a Lodo Base Aceite terminando la sección con lodo convencional.

Sección de 8.1/2”.

Se usó Lodo Base Aceite Nitrificado en la formación del yacimiento con el fin de corazonar, obteniendo ratas de penetración similares al corazonamiento en sistema convencional. El uso de nitrógeno tuvo que suspenderse debido a limitaciones de presión en superficie para continuar la perforación con el uso de motores de fondo.

Pozo “B”

Sección de 36”.

Para asegurar que el conductor de 30” cubriera la superficie de conglomerados, se perforó un hueco de 42” para maximizar la posibilidad de sentar el conductor de 30” en profundidad. En efecto, el conductor de 30” se sentó según el plan, cubriendo los conglomerados. Después de la experiencia del primer pozo, esto era un prerequisito para evaluar la perforación sub balanceada en la sección de 26”.

Sección de 26”.

Esta sección se perforó sin incidentes con espuma seca a 30 ft/hora controlados, con

mínimo peso en la broca y 7 veces la tasa de penetración normal. Fue difícil realizar pruebas de perforación (drill-off tests). La perforación con espuma continuó hasta que los influjos de agua empezaron a exceder la capacidad de manejo de agua en superficie. La capacidad de manejo inicial se encontraba limitada a 150 bbls/hora, cuando la capacidad del diseño original era de 500 bbls/hora. El diseño importado para esta operación estaba errado debido al efecto de estrangulación causado porque las líneas de transferencia no

tenían suficiente diámetro interno. Tan pronto se rectificó este problema, el sistema funcionó al nivel de diseño de 500 bbls/hora. Se cambió la espuma a Lodo Base Agua aireada para reducir los influjos de agua. La tasa de penetración que se obtuvo con Lodo Base Agua aireado fue 3 veces mayor a la que se obtiene normalmente con métodos tradicionales de perforación. El lodo aireado controló los influjos de agua hasta que, casi al final de la sección, mayores influjos de agua dictaron que se requería peso normal de lodo para controlar el agua.

Sección de 17.1/2”.

Se perforaron 2,611 pies con una broca de insertos y espuma seca a 50 ft/hora controlados, con mínimo peso en la broca. La buena condición del hueco fue evidente. La llegada a la estructura El Morro obligaba un cambio de broca. Mientras se preparaban para salir del hueco, el ensamblaje de fondo quedó mecánicamente pegado y después de varios intentos por despegar la sarta se partió y fue necesario iniciar un desvío remedial. Finalmente se cortó una ventana en el revestimiento de 20 pulgadas y se volvió a perforar la sección usando técnicas convencionales. Esta misma sección se perforó en 12 días comparado con 5 días usando espuma.

Sección de 12.1/4

Como en el país no había disponible un revestimiento de 13.3/8” de alta resistencia al colapso, no se pudo usar espuma en esta sección. Se usó un Lodo Base Aceite Nitrificado de 8.3 libras por galón, con 900 pies cúbicos por minuto de nitrógeno para producir una densidad equivalente de circulación de 7.4 libras por galón. La tasa de

penetración resultante fue 3-4 veces mayor que la normal, la vida de la broca de insertos y los pies perforados también aumentaron comparados con la información de pozos aledaños. Se usaron motores de alta velocidad junto con brocas impregnadas. Nuevamente se observó una mejora significativa en la tasa de perforación usando nitrógeno, se obtuvo mínimo el doble de la tasa de perforación. La sección se terminó de perforar usando Lodo Base Aceite Nitrificado con motores de alta velocidad y brocas impregnadas. El nitrógeno no parece afectar la vida del motor y se logró mantener alrededor de 150 horas.

Sección de 8.1/2”.

Se usó Lodo Base Aceite Nitrificado para perforar el yacimiento `

en' balance. En esta etapa, se estableció la confianza y la experiencia antes de considerar las opciones de pasar por el yacimiento `sub balanceados' con todas sus consecuencias. Se corazonó un total de 213 pies usando este fluido obteniéndose una buena calidad de núcleos de roca. El uso de Lodo Base Aceite Nitrificado fue limitado por disponibilidad de presión en superficie por lo cual la sección se terminó de perforar con Lodo Base Aceite convencional.

Lecciones aprendidas

Medio Ambiente.

-Se observó que los rompedores de espuma no estaban realmente rompiendo las cadenas de polímero de la espuma, estaban simplemente reprimiéndolas, cambiándoles el pH. Sin embargo, cuando se dispuso el agua tratada a través del sistema normal de irrigación, se invirtió la reacción química cuando el agua entró en contacto con el suelo y se regeneró la espuma, causando inicialmente algunos problemas de medio ambiente. Algunas investigaciones Colombianas produjeron un químico que rompió el polímero de espuma (Referencia 2) en poco tiempo, cumpliendo al mismo tiempo con los estrictos requisitos de control ambiental.

-Con el fin de irrigar grandes cantidades de agua producida, se buscaron métodos alternos para disponer la misma en forma aceptable para el medio ambiente. La solución final fue la nebulización, un sistema que usa una unidad de aire en el sitio para pasar aire de alta presión a través de una boquilla tipo Venturi, que a su vez succiona el agua de la piscina de tratamiento y la vaporiza en la atmósfera. El primer diseño de este sistema usaba 15 boquillas y permitía una descarga diaria de 400 - 500 bbls de agua. Los diseños posteriores han mejorado este rendimiento. Se realizaron extensas pruebas piloto controladas en varias áreas del campo donde había vegetación para asegurar que no hubieran efectos perjudiciales, y se pudo confirmar que no los había.

Aspectos Operacionales.

La experiencia hasta la fecha ha identificado varias áreas que se deben mejorar entre ellas tenemos:

Fluidos Utilizados :

-Para calificar la “Espuma” en el momento sólo se tiene la prueba de media vida API, que no indica lo que la espuma está realmente haciendo en el fondo del hueco. Para asegurar la correcta limpieza de los cortes y maximizar la capacidad de levante, es esencial mantener el LVF en línea con las curvas de desarrollo de la industria.

Es práctica común usar bentonita pre- mezclada en el agua de mezcla para aumentar la capacidad de arrastre de la espuma. Después de perforar un tapón de cemento para una desviación, por primera vez se tuvieron problemas con anillos de lodo. Esto fue del resultado del agua de mezcla con bentonita en la espuma, reaccionado con los finos de cemento generados por la sarta de perforación al frotar contra el tapón de cemento del desvío. Tan pronto se cambió el agua de mezcla no se volvieron a tener anillos de lodo. Por lo tanto la idea original de reciclar el agua de la piscina de retorno de la línea de descarga no es aconsejable. Por otro lado se reemplazó el uso de bentonita se pre-mezcló un polímero en el agua de mezcla, obteniendo así una espuma con viscosidad más alta y más consistente, que a su vez normalizó el amplio rango de variaciones de

presión causado por el polímero, se descubrió que el polímero no siempre se mezclaba en forma consistente lo que resultaba en variaciones en la presión del tubo vertical (stand pipe), lo que a su vez resultaba en confusión sobre lo que estaba pasando en el fondo del hueco, como empaquetamientos parciales, etc.

Vida y desempeño de las Brocas:

La relación entre la tasa de penetración y el sobrebalance , ha sido bien documentada tanto por BPXC como externamente. Los resultados obtenidos hasta la fecha han confirmado estas curvas. Al usar brocas estándares con insertos durante la perforación con espuma, la vida y el desempeño fueron mucho mayor que las brocas usadas en pozos aledaños. El desempeño de los insertos (a tasas controladas) fue igual al de las brocas PDC pero con mayor duración, por consiguiente, una vida más útil. Las brocas de insertos, impregnadas y con agregados de cristales de diamante (ballaset) corridas en motores de velocidad alta y media demostraron aumentos entre 2 y 3 veces en la tasa de penetración al perforar con Lodo Base Aceite Nitrificado.

Comportamiento de la señal del MWD Electromagnético:

El MWD EM trabajó hasta una profundidad de 9.800', de acuerdo a lo previsto por la compañía de servicios, sin usar una unidad de repetición. Una observación interesante al

usar Lodo Base Aceite Nitrificado es la pérdida de la señal al perforar areniscas muy limpias. La combinación de Lodo Base Aceite y areniscas muy limpias resulta en disipación de la señal. Este fenómeno permitió correlacionar el comportamiento del MWD con los tipos de formaciones que se sobrepasan, no se trata de fallas de la herramienta.

Geometría de Hueco y Asentamiento de Revestimientos:

Para asegurar que los cambios en la geometría del hueco se mantengan en un mínimo y en lo posible, lejos de las áreas de expansión máxima se debe utilizar las curvas de

expansión del gas que junto con los requisitos geológicos se puedan correlacionar las profundidades de asentamiento de los revestimientos. Al usar espuma en huecos de tamaño grande, los cambios en la geometría del hueco pueden tener un efecto importante en la limpieza del hueco. Cuando la espuma entra en los sumideros agrandados de los revestimientos o en secciones erosionadas, la velocidad anular se puede reducir substancialmente haciendo que la espuma acumule presión por debajo para poder levantar los cortes, esto conlleva a efectos adicionales de `slugging' lo que a su vez oculta lo que está sucediendo en el fondo del hueco.

Manejo de las tendencias Direccionales :

Debido a los lechos con buzamientos muy inclinados, se han tenido problemas de perforación con los pozos que construyen ángulo con buzamiento hacia arriba, sin importar el ensamblaje de fondo que se use. Este problema no se tuvo con la espuma, se cree que se debe a los mínimos pesos en la broca y, por la forma en que se está perforando el fondo del hueco, se tuvieron pozos verticales, independientemente de los buzamientos.

La experiencia ha demostrado que los desvíos remediales en el Piedemonte exigen mucho tiempo. Como resultado de sentar e iniciar la desviación con espuma, el tiempo para llevar a cabo esta operación se ha reducido en forma importante. La desviación se inició casi inmediatamente sin el requisito normal de tiempo de perforación.

Calidad de la Cementación:

Los tapones de cemento utilizados en dos desvíos remediales en un medio de espuma mostraron buena calidad de cemento por la facilidad de sobrepasarlos y perforar nuevamente la formación, esto debido a la falta de contaminación.

El procedimiento para el desplazamiento fue el de caída libre, el tope del cemento fue regular en profundidad y firmeza. Se decidió que cuando se está en un medio en el cual

el objetivo principal era mantener el líquido lejos de las formaciones de lutitas sensibles, se debía eliminar el desplazamiento con agua.

Factor Humano.

La actitud negativa que inicialmente tuvieron los contratistas por sentir que su participación en el mercado estaba amenazada, fue seguida por un período de aceptación y luego se enfrentaron positivamente a los desafíos de la perforación sub balanceada. Tan pronto se vio el aspecto positivo y se reconocieron las oportunidades, aumentaron rápidamente el impulso y la participación.

La revisión posterior de todos los incidentes de pega de tubería revelaron que todas las señales de advertencia normales se podían identificar mucho antes de tener la pega, y que se hubieran podido iniciar las acciones preventivas. Las prácticas de perforación desarrolladas a partir de la experiencia preliminar de perforar en el Piedemonte Llanero han demostrado su vigencia, y que además se deben agregar e incluir otras prácticas de perforación para acomodar los requisitos de perforación con espuma.

Conclusiones

1. Con la técnica de perforación sub-balanceada se consiguió mayor integridad en el hueco, mayor duración de las brocas, mayores tasas de penetración (ROP), disminución en las dificultades de perforar el Piedemonte con su complejidad geológica y la respectiva reducción de costos.

2. Las técnicas de perforación sub-balanceadas más utilizadas en el Piedemonte son la espuma estable con un control de la fracción de volumen de líquido en su fase continua y el lodo aireado o nitrificado.

3. El Lodo Base Aceite Nitrificado aumentó la tasa de penetración de 2 a 3 veces con brocas de perforación de insertos, impregnadas y `ballaset'. Estas últimas se corrieron

con motores de alta y media velocidad demostrando mayor duración.

4. El desempeño de los MWD Electromagnéticos (¨Measurement while drilling¨) se ve afectado por la vibración, la erosión y las dificultades para decodificar la señal. La práctica demostró la utilidad de la respuesta de esta herramienta como correlación con diferentes formaciones del Piedemonte.

5. El sistema de perforación sub-balanceado permitió manejar dos grandes problemas presentes en el Piedemonte, la inestabilidad del hueco especialmente en las secciones de lutitas, y el manejo de grandes influjos de agua que se agravan por la alta cabeza piezométrica en las montañas cercanas.

6. Cambiar continuamente del agua de mezcla, evitar el uso de Bentonita y reemplazarla por un polímero pre-mezclado.

7. Se mantiene la capacidad de arrastre de la espuma evitando la contaminación y facilitando el control ambiental.

8. Los núcleos de roca recuperados en las operaciones de corazonamiento con Lodo Base Aceite Nitrificado fueron de muy buena calidad.

Nomenclatura

ROP Tasa de penetración (pies/día)

LVF Fracción del volumen de líquido

BHA Ensamblaje de Fondo

MWD EM “Measurement While Drilling “ Electro-Magnético

ppg Libras por galón

BHP Presión fondo del hueco