TEMA 5 – MOTORES DE FONDO
1. INTR INTROD ODUC UCCI CION ON..Los “Motores de Fondo (downhole otors – D!M"# son herramientas que convierten la energía hidráulica del flujo del lodo en energía mecánica que permiten la rotación del trepano sin necesidad transmitir esta rotación desde superficie. $. METOD METODOS OS DE %ERF %ERFORA ORACIO CION N S&IDIN'
Perfo Perforac ración ión sin rotaci rotación ón de superf superfici icie e dond donde e el DHM DHM propo proporci rcion ona a toda toda la rotación al trepano. Usado para la construcción del tramo direccional del poo.
ROTAR)
Perforación con rotación de superficie mas la rotación transmitida por el motor de fondo. Usado para la construcción del tramo tangente del poo.
*. TI%OS TI%OS DE MOTO MOTORES RES DE FONDO FONDO Los Los motore motores s de fond fondo o son son pote potenci nciad ados os por por el flujo flujo del del lodo lodo de perfo perforac ració ión. n. Los Los dos dos importantes tipos de motores de fondo son!
&os Motores de Des+l,,ento %ost/o – %DM. &,s T0rn,s 20e 3s4,ente son o,s 4entr06,s o ,7,les.
"l dise#o de am$as herramientas es totalmente diferente. Las tur$inas fueron ampliamente usadas hace algunos a#os atrás. %in em$argo& las mejoras en los dise#os de los tr'panos ( PDM han hecho que ho( en día las tur$inas solo sean usadas en aplicaciones especiales. Los Los princi principi pios os de opera operació ción n tanto tanto de los PDM como como de las tur$ina tur$inas s se muest muestran ran a continuación. %RINCI%IOS DE O%ERACION
8. MOTORE MOTORES S DE DES%&A DES%&A9AMI 9AMIENT ENTO O %OSITI:O %OSITI:O – %DM;s %DM;s "l primer motor de fondo usado en los campos petroleros fue el Dinadrill )*onfiguración lo$ular +!,-. odos los motores de fondo constan $asicamente de los siguientes elementos!
/álvula de Descarga )Dump /alve 0ssem$l(-. %ección de Poder o Potencia )Po1er %ection%ección 0justa$le. ransmisión %ección de 2odamientos )3earing %ection%ección 4iratoria )Drive %haft 0ssem$l(-
8.1.- :3l/0l, de Des4,r6, Des4,r6, (D0+ (D0+ :,l/e :,l/e Assel< Assel<""
Permite que el lodo llene el interior de la sarta de perforación durante los viajes ( la vacíe mientras realiamos alguna cone5ión o sacamos la tu$ería fuera del poo. Permite el paso de lodo hacia la sección de potencia. La válvula opera a trav's de un resorte el cual presiona un pistón. "l pistón de la válvula es activado por presión diferencial )requiere apro5. 678 del flujo de lodo para forar el pistón a$ajoLa válvula evita el influjo del poo por el interior de la herramienta ( permite que en los viajes la tu$ería salga seca.
8. MOTORE MOTORES S DE DES%&A DES%&A9AMI 9AMIENT ENTO O %OSITI:O %OSITI:O – %DM;s %DM;s "l primer motor de fondo usado en los campos petroleros fue el Dinadrill )*onfiguración lo$ular +!,-. odos los motores de fondo constan $asicamente de los siguientes elementos!
/álvula de Descarga )Dump /alve 0ssem$l(-. %ección de Poder o Potencia )Po1er %ection%ección 0justa$le. ransmisión %ección de 2odamientos )3earing %ection%ección 4iratoria )Drive %haft 0ssem$l(-
8.1.- :3l/0l, de Des4,r6, Des4,r6, (D0+ (D0+ :,l/e :,l/e Assel< Assel<""
Permite que el lodo llene el interior de la sarta de perforación durante los viajes ( la vacíe mientras realiamos alguna cone5ión o sacamos la tu$ería fuera del poo. Permite el paso de lodo hacia la sección de potencia. La válvula opera a trav's de un resorte el cual presiona un pistón. "l pistón de la válvula es activado por presión diferencial )requiere apro5. 678 del flujo de lodo para forar el pistón a$ajoLa válvula evita el influjo del poo por el interior de la herramienta ( permite que en los viajes la tu$ería salga seca.
8.$.- Se44=n de %oten4, (Rotor>Est,tor" (Rotor>Est,tor"
Los motores de desplaamiento positivo son una aplicación inversa de las $om$as de Moineau. "l fluido es $om$eado dentro de las cavidades progresivas del motor. La fuera del fluido causa el movimiento rotatorio de la transmisión dentro del estator. La fuera rotacional entonces es transmitida a trav's de la transmisión al trepano
9 "l rotor es un vástago de acero con chapa cromada en forma de h'lice espiral. 9 "l estator es una cavidad de acero hueca& donde se aloja una goma compuesta de elastómero& la cual adopta una forma espiral durante su fa$ricación. 9 "l rotor es ela$orado con un perfil de :ló$ulos; coincidente ( similar al armado helicoidal del estator.
&O?U&OS 9 "l estator siempre tiene un ló$ulo más que el rotor. 9 Una ve ensam$lado el rotor ( el estator forman un sello contin
9 Las configuraciones rotor=estator )o relación de ló$ulos- actualmente en uso son! >& ?& @=A& B=C o =+7. 9 Las configuraciones > desarrollan las ma(ores velocidades ( solo están disponi$les para tr'panos de PD* ( diamante natural. 9 0 ma(or cantidad de ló$ulos se tiene menores velocidades )E2PM- pero se aumenta el torque desarrollado por el motor )F orque-.
9 La magnitud de la rotación producida es proporcional al volumen de lodos $om$eado a trav's del motor. 9 "l torque generado a trav's del PDM es proporcional a la caída de presión a trav's del motor ( es tam$i'n una función del peso so$re el trepano )G3-. 9 Un incremento en el G3 creará mas torque ( de la misma manera un incremento en la presión diferencial requerida a trav's de la sección de poder. Res0en
"l orque ( las 2PM están determinadas por la configuración 2otor=estator. La potencia del motor esta determinada por el n
8.*.- Se44=n A@0st,le (?ent !o0sn6"
Permite graduar la curvatura del motor de fondo para cualquier aplicación direccional deseada
8.8.- Se44=n de Tr,nss=n
"s colocado en la parte $aja del rotor& dentro de la sección ajusta$le )$ent housing-. ransmite la velocidad rotacional ( el torque hacia la sección giratoria ( de este al trepano. Una junta universal convierte el movimiento e5c'ntrico del motor en un movimiento conc'ntrico dentro de la sección rotaria.
0lgunos modelos de motores PDM son reforados con goma so$re la junta universal. *ompensa la vi$ración causada por el movimiento e5c'ntrico del rotor ( la e5centricidad de la sección ajusta$le )$ent housing-.
8.5.- Se44=n de Rod,entos (?e,rn6 Se4ton" < Se44=n 'r,tor, (Dr/e Sh,t Se4ton"
La sección giratoria es un componente de acero construido rígidamente. %e encuentra apo(ado dentro de la sección de rodamientos )$earing section- a trav's rodamientos que soportan esfueros radiales ( a5iales.
La sección de rodamientos )$earing section- transmite la potencia rotacional ( el esfuero de la perforación al tr'pano de perforación.
8..- Se44=n de rod,entos (?e,rn6 Se4ton"
Permite la rotación de la $arrena sin necesidad de rotación de la sarta. Posee $olas que giran en pistas de car$uro de tungsteno. %on sellados o lu$ricados por lodo. %o$re la sección de $aleros esta la *amisa "sta$iliadora que es intercam$ia$le de acuerdo a la aplicación direccional requerida. %oportan el peso a5ial cuando se perfora.
%DM 1$ 0ltas /elocidades 3ajos orques 3ajos *audales de Ilujo 3ajo G3 3ajas presiones en el motor 3ajas presiones en el tr'pano Jecesitan tr'panos de alta velocidad 2elativamente fácil de orientar Usado con junta ajusta$le 5.
%DM M0ltl=0lo 3ajas velocidades 0ltos torques 0ltos caudales de Ilujo 0ltos G3 0ltas presiones en el motor 0ltas presiones en el tr'pano
Mas difícil de orientar Usado con junta ajusta$le o arreglo dirigi$le
TUR?INAS
DE %ERFORACION 5.1.- Introd044=n 9 Turbina de Perforación: La tur$ina convierte la energía hidráulica proveniente del lodo en energía mecánica rotativa para se entregada a la mecha de perforación. 9 La velocidad de rotación en fondo está entre las A77 rpm ( +@77 rpm. 9 La rotación del tr'pano es independiente de la rotación de tu$ería. Las tur$inas de perforación $ásicamente constan de dos partes!
Se44=n de %oder o %oten4,. Se44=n de Rod,entos.
5.$.- Se44=n de %oten4, 9 "sta sección provee la potencia a la tur$ina. 9 Dependiendo del requerimiento podemos tener configuraciones de + & , hasta 6 secciones de potencia por tur$ina. 9 %e pueden contar con B7 a +@7 pieas de ala$es )2otor="stator- por sección de potencia.
5.*.- Se44=n de Rod,entos 9 %oporta la fuera a5iale que se transmite a trav's del eje& desde la sección de potencia.
5.8.- Se 4l,s4, se6Bn
ama#o de ur$ina. "l numero de secciones de potencia "l perfil del 0la$e
T,,o de l, T0rn,
N0ero de Se44ones de l, T0rn,
+ K ur$ina con una sección de Potencia. , K ur$ina con dos secciones de Potencia. 6 K ur$ina con tres secciones de Potencia. +LK ur$ina con una sección Potencia e5tendida.
El %erl del Al,e o Alet,
ipos de 0letas o 0la$es! M+& M, o M6& los cuales son seleccionados para optimiar una aplicación particular.
5.5.- C,r,4terst4,s de l,s T0rn,s • • •
• •
*apa de generar altas potencias. La herramienta presenta un perfecto $alance con los esfueros radiales La potencia a generar no depende de elastómeros& o elementos de goma )componentes metálicos-. Las tur$inas de perforación tienen una e5celente resistencia al calor. La velocidad ( le torque son manipula$les desde %uperficie.
5..- Des/ent,@,s de l,s T0rn,s Las tur$inas no tiene aplicación con tr'panos triconicos. 4enera alta potencia a e5pensa del flujo de lodo& lo que da poca aplicación en agujeros profundos. La fa$ricación ( el desarrollo de tur$inas que sean comercialmente via$le ( confia$le es difícil ( costosa. 5..- :ent,@,s en %oos Des/,dos o o
o
2educe el n
. %DM;s :s. TUR?INAS
Res+0est, del ee4to O? < ?!A
iene un confia$le control de ángulo ( aimut. Mantiene uniforme el perfil del poo& reduciendo de esta manera el incremento del torque. Mantiene los regímenes de penetración )2P- en modo desliamiento )sliding- como en modo rotario )rotar(-.
Des/ent,@,s 4o+,r,do 4on otor de Fondo - %DM
•
• •
•
•
•
Presenta limitaciones en el $om$eo de material para perdidas de circulación )sellantes-. "l costo diario de la herramienta es ma(or que los PDM. Las 0ltas velocidades son demasiadas para usar tr'panos triconicos . Pero ho( en día (a e5isten tur$inas de $aja revolución las cuales tiene aplicación con este tipo de tr'panos. iene mu( poca aplicación en las primeras secciones del poo ( en formaciones $landas. Presenta altas caída de presión& lo que es una limitación para los trepanos de poca capacidad de $om$as. iene un menor torque de salida.
. METODOS DE DIRECCIONAMIENTO F0er, &,ter,l Dre4t, %0sh-the-t
Iuera opuesta a la del trepano& aplicada a las paredes del poo )a trav's de aletas N pads- haciendo que el trepano adquiera la dirección hacia donde necesitamos dirigir el poo.
E@e E74Gntr4o de l, ?,rren, %ont-the-t
"l trepano es direccionado hacia la dirección donde necesitamos perforar introduciendo un offset N sistema parecido a perforar con un motor con $end housing.
1. S. Perforación
La evaluación de las propiedades físicas, generalmene la presión, la emperaura ! la ra!ecoria del po"o en el espacio ridimensional, durane la e#ensión de un po"o$ La ad%uisición de mediciones durane la perforación &'()* es a+ora una prcica esndar en los po"os direccionales marinos, en los %ue el coso de las +erramienas es compensado por el iempo de e%uipo de perforación ! las consideraciones asociadas con la esa-ilidad del po"o si se uili"an oras +erramienas$ Las mediciones se ad%uieren en el fondo del po"o, se almacenan un ciero iempo en una memoria de esado sólido ! poseriormene se ransmien a la superficie$ Los m.odos de ransmisión de daos varían enre una compa/ía ! ora, pero generalmene consisen en la codificación digial de los daos ! su ransmisión a la superficie como pulsos de presión en el sisema de lodo$ sas presiones pueden ser ond as senoidales posiivas, negaivas o coninuas$ lgunas +erramienas '() poseen la capacidad pa ra almacenar las mediciones para su recuperación poserior con ca-le o cuando la +erramiena se e#rae del po"o si el enlace de ransmisión de daos falla$ Las +erramienas '() %ue miden los parmeros de una formación &resisividad, porosidad, velocidad sónica, ra!os gamma* se conocen como +erramienas de ad%uisición de regisros durane la perforación &L()*$ Las +erramienas L() uili"an sisemas similares de almacenamieno ! ransmisión de daos, ! algunas poseen ms memoria de esado sólido para proporcionar regisros de ma!or resolución despu.s de e#raer la +erramiena, %ue la %ue es posi-le con el sisema de ransmisión de pulsos a rav.s del lodo con un anc+o de -anda relaivamene -ao$ Una plataforma de perforación se utilia para crear la perforación de poos o )tam$i'n llamado un poo- en la su$Ksuperficie de la tierra& por ejemplo& con el fin de e5traer los recursos naturales como el gas o el petróleo. Durante dicha perforación& los datos se adquiere a partir de los sensores de plataforma de perforación para una serie de propósitos& tales como! la toma de apo(o para el seguimiento ( gestionar el $uen funcionamiento de la perforaciónO para hacer un registro detallado )o $ien log- de las formaciones geológicas penetradas por un pooO para generar estadísticas de operaciones ( parámetros de rendimiento& tales que las mejoras pueden ser identificados& ( proporcionar así planificadores con datos históricos operaciones rendimiento precisos con los que realiar análisis de riesgo estadístico para las operaciones así futuras. Los t'rminos de ed4=n d0r,nte l, +eror,4=n )MGD-& ( el re6stro d0r,nte l, +eror,4=n )LGD- no se utilian sistemáticamente en toda la industria. 0unque& estos t'rminos están relacionados& en el conte5to de esta sección& el t'rmino MGD se refiere a perforación direccionalKmediciones& por ejemplo& para el apo(o a las decisiones para el $uen funcionamiento de la perforación& mientras LGD se refiere a las medidas relativas a la formación geológica realiada durante la perforación. +Q MGD normalmente se refiere a la medida tomada del poo )agujero- de inclinación respecto a la vertical& así como la dirección de norte magn'tico. "l uso de la trigonometría $ásica& un gráfico tridimensional de la tra(ectoria del poo puede ser producida. "sencialmente& un operador de MGD mide la tra(ectoria del agujero& (a que se perfora )por ejemplo& actualiaciones de datos llegan ( se procesan cada pocos segundos o más rápido-. "sta información se utilia luego para perforar en una dirección preKplanificado en la formación que contiene el aceite& gas& agua o
condensado. Mediciones adicionales tam$i'n se pueden tomar de las emisiones de ra(os gamma naturales de la rocaO esto a(uda en t'rminos generales para determinar qu' tipo de formación rocosa está siendo perforado& que a su ve a(uda a confirmar la localiación en tiempo real del poo en relación con la presencia de diferentes tipos de formaciones conocidas )por comparación con los datos sísmicos e5istentes-. Densidad ( porosidad& las presiones de roc de líquidos ( otras medidas se toman& algunos utiliando fuentes radiactivas& algunos usando el sonido& algunos utiliando la electricidad& etc .O esto& entonces se puede utiliar para calcular cómo li$remente aceite ( otros fluidos pueden fluir a trav's de la formación& así como el volumen de hidrocar$uros presentes en la roca (& con otros datos& el valor de las reservas enteros de depósito ( el depósito. Una herramienta de fondo de poo MGD tam$i'n es Rde $ordes altosR con el conjunto de perforación del fondo del poo& permitiendo al poo para ser dirigido en una dirección elegida en el espacio 6D conocida como perforación direccional. Perforadores direccionales confían en reci$ir datos precisos ( de calidad pro$ada del perador MGD que les permita mantener el poo de forma segura en la tra(ectoria prevista. Mediciones topográficas direccionales están presentes tres acelerómetros montados ortogonalmente para medir la inclinación& ( tres montados ortogonalmente magnetómetros que miden la dirección )aimut-. Herramientas giroscópicos se pueden usar para medir 0imuth donde la encuesta se mide en un lugar con influencias pertur$adoras e5ternas magn'ticas& RcarcasaR dentro de& por ejemplo& donde el agujero está alineado con los tu$ulares de acero )tu$os-. "stos sensores& así como sensores adicionales para medir la densidad de la roca de formación& porosidad& la presión u otros datos& están conectados& física ( digitalmente& a una unidad lógica que convierte la información en dígitos $inarios que se transmite entonces a la superficie usando Rpulso $arro telemetría R)MP& un sistema de transmisión de codificación $inaria se utilia con líquidos& tales como& com$inatoria& la codificación Manchester& de fase partida& entre otros-. "sto se hace mediante el uso de una unidad de fondo de poo Rgenerador de impulsosR que varía la presión de fluido de perforación )lodo- dentro de la sarta de perforación de acuerdo con la MP elegido! estas fluctuaciones de presión se descodifican ( se muestra en las computadoras del sistema superficie como formas de ondaO salidas de tensión de los sensores )datos sin procesar-O medidas específicas de la gravedad o las direcciones desde el norte magn'tico& o en otras formas& como las ondas sonoras& las formas de onda nucleares& etc. %uperficie )$arro- transductores de presión miden estas fluctuaciones de presión )pulsos- ( pasan una se#al de tensión analógica a la superficie computadoras que digitalian la se#al. Irecuencias pertur$adoras son filtrados ( la se#al se decodifica de nuevo en su forma original de datos. Por ejemplo& una presión de ,7 psi de fluctuación )o menos- puede ser RelegidoR de un sistema de lodo presión total de 6&@77psi o más.
"nergía el'ctrica ( mecánica de fondo de poo es proporcionado por los sistemas de fondo de poo de tur$ina& que utilian la energía de la corriente RfangoR& unidades de $atería )litio-& o una com$inación de am$os
Tipos de información transmiten Hedt,r
Snformación direccional Hedt,r Herramientas MGD son generalmente capaces de tomar las encuestas de dirección en tiempo real. La herramienta utilia acelerómetros ( magnetómetros para medir la inclinación ( el acimut del poo en esa u$icación& ( luego transmitir esa información a la superficie. *on una serie de encuestasO & se puede calcular la u$icación del poo mediciones de inclinación& acimut& ( la cara de la herramienta& a intervalos apropiados )en cualquier lugar de cada 67 pies )es decir& +7 m- a cada @77 pies-. Por sí misma& esta información permite a los operadores para pro$ar que su $ienestar no crua en áreas que no están autoriados a perforar. %in em$argo& de$ido al coste de los sistemas de MGD& que no se utilian generalmente en poos destinados a ser vertical. "n cam$io& los poos son encuestados despu's de perforar a trav's del uso dem
La mecánica de perforación de la información Hedt,r Herramientas MGD tam$i'n pueden proporcionar información so$re las condiciones de la $roca. "sto puede incluir! •
/elocidad de rotación de la sarta de perforación
•
%uavidad de que la rotación
•
ipo ( gravedad de cualquier vi$ración de fondo de poo
•
emperatura de fondo de poo
•
orque ( peso so$re la $arrena& medidos cerca de la $roca
•
/olumen de flujo del fango
Motores de $arro
"l uso de esta información puede permitir que el operador para perforar el poo de manera más eficiente& ( para asegurar que la herramienta MGD ( cualquier otra herramienta de fondo de poo& tales como un motor de lodo& los sistemas rotativos direccionales ( herramientas LGD& se operan dentro de sus especificaciones t'cnicas para prevenir fallo de la herramienta. "sta información tam$i'n es valiosa para geólogos responsa$les de la información ( de la formación que se está perforando.
Propiedades de formación Hedt,r Muchas herramientas MGD& (a sea por cuenta propia& o en conjunto con herramientas LGD separados& puede tomar mediciones de propiedades de formación. "n la superficie& estas mediciones se ensam$lan en un registro& similar a la o$tenida por la tala de telefoníafija. Herramientas LGD son capaces de medir un conjunto de características geológicas inclu(endo densidad& porosidad& resistividad& ac
Métodos de transmisión de datos Hedt,r
elemetría MudKpulse Hedt,r "ste es el m'todo más com
Diagrama que muestra el MGD
%0lso ne6,t/o Herramientas pulso negativo $revemente a$rir ( cerrar la válvula para li$erar el lodo desde el interior del tu$o de perforación a la corona circular. "sto produce una disminución de la presión que puede ser visto en la superficie. *ódigos de línea se utilian para representar la información digital en forma de impulsos. Ond, 4ontn0, (+or w,w,n" Herramientas de onda continua gradualmente cerrar ( a$rir la válvula para generar fluctuaciones de presión sinusoidales dentro del fluido de perforación. *ualquier digital de modulación esquema con una fase continua se puede utiliar para imponer la información en una se#al portadora. "l esquema de modulación más ampliamente usado es la modulación de fase continua.
*uando la perforación $ajo $alance se utilia& $arro telemetría de pulso puede quedar inutilia$le. "sto es generalmente de$ido a que& con el fin de reducir la densidad equivalente del lodo de perforación& un gas compresi$le se in(ecta en el $arro. "sto hace que la se#al de alto atenuación que reduce drásticamente la capacidad del lodo para transmitir datos de impulsos. "n este caso& es necesario utiliar m'todos diferentes de telemetría de pulso de lodo& como las ondas electromagn'ticas que se propagan a trav's de la formación o ca$leada telemetría tu$ería de perforación. ecnología de telemetría $arro pulso actual ofrece un ancho de $anda de hasta T7 $its = s. ,Q La velocidad de datos cae al aumentar la longitud del poo ( es típicamente un precio tan $ajo como +&@ $its = s 6Q K. 6&7 $it = s
)$its por segundo- a una profundidad de
,Q
[email protected] pies K T7.777 pies )+7AAC m K +,.+, m-. %uperficie de comunicación agujero hacia a$ajo se realia normalmente a trav's de cam$ios en los parámetros de perforación& es decir& el cam$io de la velocidad de rotación de la sarta de perforación o cam$io de la tasa de flujo de lodo. 2ealiar cam$ios en los parámetros de perforación con el fin de enviar la información puede requerir la interrupción del proceso de perforación& que es desfavora$le de$ido al hecho de que hace tiempo no productivo.
elemetría electromagn'tica Hedt,r "stas herramientas incorporan un aislante el'ctrico en la sarta de perforación. Para transmitir datos& la herramienta genera una diferencia de voltaje entre alterado la parte superior )la sarta de perforación principal& por encima del aislante-& ( la parte inferior )la $roca& ( otras herramientas situados por de$ajo del aislador de la herramienta MGD-."n la superficie& un ca$le está unido a la ca$ea del poo& lo que hace contacto con la tu$ería de perforación en la superficie. Un segundo alam$re está unido a una varilla de clavado en el suelo a cierta distancia. La ca$ea de poo ( de la varilla de tierra forman los dos electrodos de una antena dipolo. La diferencia de voltaje entre los dos electrodos es la se#al de recepción que es decodificada por un ordenador. La herramienta "M genera diferencias de tensión entre las secciones de la sarta de perforación en el patrón de mu( $aja frecuencia ),K+, H- olas. %e impone Los datos so$re las olas a trav's de digital de la modulación. "ste sistema en general& ofrece velocidades de datos de hasta +7 $its por segundo. 0demás& muchas de estas herramientas tam$i'n son capaces de reci$ir datos desde la superficie de la misma manera& mientras que las herramientas $asadas $arro de pulsoKse $asan en cam$ios en los parámetros de perforación& tales como velocidad de rotación de la sarta de perforación o la tasa de flujo de lodo& a enviar información desde la superficie a herramientas de perforación. 2ealiar cam$ios en los parámetros de perforación con el fin de enviar la información a las herramientas generalmente interrumpe el proceso de perforación& causando p'rdida de tiempo.
"n comparación con la telemetría de $arro pulso& telemetría pulso electrónico es más efica en ciertas situaciones especialiadas& tales como la perforación $ajo $alance o cuando se utilia aire como fluido de perforación. "s capa de transmitir datos hasta die veces más rápido. %in em$argo& por lo general se queda corto cuando se perforan poos e5cepcionalmente profundos& ( la se#al puede perder fuera rápidamente en ciertos tipos de formaciones& convirti'ndose indetecta$le en sólo unos miles de pies de profundidad.
u$ería de perforación Gired Hedt,r /arias compa#ías de servicios petroleros están desarrollando sistemas de tu$erías de perforación con ca$le. "stos sistemas utilian ca$les el'ctricos incorporados en cada componente de la sarta de perforación& los cuales transportan se#ales el'ctricas directamente a la superficie. "stos sistemas prometen velocidades de transmisión de datos de órdenes de magnitud ma(or que cualquier cosa es posi$le con $arro pulso o de telemetría electromagn'tico& am$os de la herramienta de fondo de poo a la superficie ( desde la superficie a la herramienta de fondo de poo. "l Sntelli%erv TQ red de tu$erías por ca$le& que ofrecen velocidades de datos más de + mega$it por segundo& se convirtió en comercial en ,77A. 2epresentantes de 3P 0merica& %tatoilH(dro& 3aer Hughes SJ"& ( %chlum$erger presentó tres casos de '5ito utiliando este sistema& tanto en tierra como en alta mar& en el %P" = S0D* *onferencia de Perforación maro de ,77C en rlando& Ilorida.
@Q
Herramientas recuperables Hedt,r Herramientas MGD se puede montar de forma semipermanente en un cuello de perforación )sólo e5traí$le en las instalaciones de servicio-& o pueden ser autónomo ( recupera$les de telefonía fija. Herramientas recupera$les& a veces conocidas como Herramientas delgados& pueden ser recuperados ( reemplaados utiliando telefonía fija a trav's de la sarta de perforación. "n general& esto permite que la herramienta se sustituirá mucho más rápido en caso de fallo& ( permite que la herramienta puede recuperar si la sarta de perforación se atasca. Herramientas recupera$les de$en ser mucho más peque#o& por lo general alrededor de , pulgadas o menos de diámetro& aunque su longitud puede ser de ,7 pies )A&+ m- o más. "l peque#o tama#o es necesario para la herramienta para ca$er a trav's la sarta de perforaciónO %in em$argo& tam$i'n limita las capacidades de la herramienta. Por ejemplo& las herramientas delgadas no son capaces de enviar datos a las mismas tarifas que las herramientas manuales de montaje& ( tam$i'n son más limitados en su capacidad para comunicarse ( suministrar energía el'ctrica a& otras herramientas LGD.
Herramientas *ollar montado& tam$i'n conocidas como herramientas de grasa& en general no pueden ser removidos de su cuello de perforación en el poo. %i la herramienta falla& toda la sarta de perforación de$e ser sacado del agujero para reemplaarlo. %in em$argo& sin la necesidad de pasar a trav's de la sarta de perforación& la herramienta puede ser más grande ( más capa. La capacidad de recuperar la herramienta a trav's de telefonía fija a menudo es
Limitaciones Hedt,r 2ecuperando una herramienta usando 1ireline no es necesariamente más rápido que tirando de la herramienta fuera del agujero. Por ejemplo& si la herramienta falla a +.@77 pies )TA7 m-& mientras que la perforación con un aparejo triple )capa de disparar 6 juntas de tu$ería& o alrededor de 7 pies )67 m- de los pies& a la ve-& a continuación& por lo general& sería más rápido para tirar de la herramienta fuera del agujero de lo que sería para armar 1ireline ( recuperar la herramienta& especialmente si la unidad de telefonía fija de$e ser transportado a la plataforma. 2ecuperaciones Gireline tam$i'n introducen un riesgo adicional. %i la herramienta se desprende de la telefonía fija& entonces volverá a caer a$ajo de la columna de perforación."sto generalmente causar graves da#os a la herramienta ( los componentes de la sarta de perforación en el que se asiente& ( requerirá la sarta de perforación que ser sacado del agujero para reemplaar los componentes defectuososO esto se traduce en un coste total superior a sacar del agujero en el primer lugar. "l engranaje de telefonía fija tam$i'n puede fallar para adherirse a la herramienta& o& en el caso de un fallo grave& podría traer sólo una porción de la herramienta a la superficie. "sto requeriría la sarta de perforación que ser sacado del agujero para reemplaar los componentes defectuosos& con lo que la operación de telefonía fija una p'rdida de tiempo.
Referencias Hedt,r +.
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S,lt,J Do1ell& SainO 0ndre1 MillsO Matt Lora ),77A-. R*apítulo +@ K PerforaciónK 0dquisición de DatosR. "n 2o$ert I. Mitchell. Petróleo Manual de Sngeniería. SS K Sngeniería de Perforación.%ociedad de Sngenieros de Petróleo. pp. ATBKAC@. S%3J BCK +K@@@A6K++TKB. V %altar a! Rtelemetría MudKpulso ve paso a c am$io de mejoría con oscilantes válvulas de corteR. ,77C. *onsultado el veintitr's de maro de , 77. S,lt,J Rrion SS %istema MGDR. ,77. *onsultado el veintitr's de maro de ,77. S,lt,J R2ed SntelliservR. ,77C. *onsultado el +6 de maro de ,77C. S,lt,r ,J. RH 0li& ( otros& %P" = S0D* ++,A6A! High %peed elemetría aladro red de tu$erías ptimia perforación Dinámica ( del poo de colocaciónO % l$erg et al& %P" = S0D* ++,B7,! La utiliación de la enorme cantidad de tiempo real. datos adquiridos en un b
GiredKtu$ería de perforación peracionesO /. J(gard et al& %P" = S0D* ++,BT,!. Un cam$io de ritmo en total "nfoque sistema a trav's de tu$erías de perforación GiredK ecnología R. ,77C. *onsultado el +6 de maro de ,77C
MDG M'todos de telemetría tuvieron dificultades para hacer frente a los grandes vol
%istemas de tur$inas
La segunda fuente de generación de energía a$undante& potencia de la tur$ina& utilia el flujo del fluido de perforación de la plataforma. Iuera de rotación se transmite por un rotor de tur$ina a un alternador a trav's de un eje com
Detección de se#al de telemetría se lleva a ca$o por uno o más transductores situados en el tu$o vertical de equipo de perforación. Los datos se e5traen de las se#ales de los equipos informáticos superficie (a sea alojado en una unidad de desliamiento o en el piso de perforación. "l '5ito de decodificación de datos es altamente dependiente de la relación se#alKruido. "5iste una estrecha correlación entre el tama#o de la se#al ( la velocidad de datos de telemetríaO cuanto ma(or sea la velocidad de datos& menor será el tama#o pulso se vuelve. La ma(oría de los sistemas modernos tienen la capacidad de reprogramar parámetros de telemetría de la herramienta ( ralentiar la velocidad de transmisión de datos sin tropear fuera del agujeroO %in em$argo& la desaceleración de la velocidad de datos afecta negativamente a la densidad de datos de registro. "l ruido de la se#al Las fuentes más nota$les de ruido de la se#al son las $om$as de lodo& que a menudo crean un ruido de alta frecuencia relativamente. La interferencia entre frecuencias de $om$a provoca armónicos& pero estos ruidos de fondo se puede filtrar a ca$o con t'cnicas analógicas. %ensores de la $om$a de velocidad puede ser un m'todo mu( efica de identificación ( eliminación de ruido de la $om$a de la se#al de telemetría prima. "l ruido de $aja frecuencia en el volumen de lodo a menudo se genera por los motores de perforación. 3ueno profundidad ( $arro tipo tam$i'n afecta a la amplitud de la se#al reci$ida ( la anchura. Lodos "n general& los lodos a $ase de aceite )3M- ( con $ase pseudoKpetróleo son más compresi$le que los lodos a $ase de aguaO por lo tanto& dan lugar a las ma(ores p'rdidas de se#al. %in em$argo& las se#ales se han recuperado sin pro$lemas significativos de profundidades de casi .+TT m )67.777 piesen fluidos compresi$les. %ensores direccionales "l estado del arte en la tecnología direccionalKsensor es un conjunto de tres magnetómetros de saturación ortogonales ( tres acelerómetros. 0unque en circunstancias normales& los sensores direccionales estándar proporcionan encuestas acepta$les& cualquier aplicación en la que e5iste incertidum$re en la u$icación de fondo de poo puede ser pro$lemático. Las tendencias recientes para perforar poos más ( más complejas centraron la atención en la necesidad de un modelo de error estándar. "l tra$ajo realiado por el *omit' Directivo de la Sndustria de Precisión del poo )S%*G0- tuvo como o$jetivo proporcionar un m'todo estándar para la cuantificación de las incertidum$res posicionales con niveles de confiana asociados. Las principales fuentes de error se clasificaron! "rrores en los sensores Las interferencias magn'ticas de la 3H0 Desalineación Herramienta *ampo magn'tico incertidum$re Xunto con las incertidum$res en la profundidad medida& las incertidum$res de la encuesta de fondo de poo son un contri$u(ente a errores en la profundidad a$soluta. enga en cuenta que todos los m'todos de corrección de aimut en tiempo real
requieren datos en $ruto para ser transmitida a la superficie& lo que impone carga en el canal de telemetría. "l desarrollo del giroscopio )giroscopio- Knavigated MGD ofrece ventajas significativas so$re los sensores de navegación e5istentes. 0demás de una ma(or precisión& giroscopios no son suscepti$les a la interferencia de campos magn'ticos. ecnología de giroscopio actual se centra en la incorporación de ro$uste mecánica& reduciendo al mínimo el diámetro e5terno& ( la superación de sensi$ilidad a la temperatura. La principal aplicación de la tecnología está en el ahorro del tiempo de equipo utiliado por giroscopios de telefonía fija en el ejercicio de patadas de salida de las onas afectadas por la interferencia magn'tica. "ntorno operativo Herramienta ( fia$ilidad herramienta %istemas MGD se utilian en los entornos operativos más duros. *ondiciones evidentes& tales como alta presión ( temperatura son mu( familiares a los ingenieros ( dise#adores. La industria de la telefonía fija tiene una larga historia de superar con '5ito estas condiciones. emperatura La ma(oría de las herramientas MGD pueden funcionar de forma continua a temperaturas de hasta +@7 W *& con algunos sensores disponi$les con puntuaciones de hasta +B@ W *. emperaturas MGDKherramienta puede ser ,7 W * más $aja que las temperaturas de formación medidos por registros por ca$le& de$ido al efecto de enfriamiento de la circulación del fango& por lo que las temperaturas más altas encontradas por herramientas MGD son los medidos mientras se ejecuta en un agujero en el que el volumen del fluido de perforación Jo se ha distri$uido durante un período prolongado. "n tales casos& es recomenda$le para romper la circulación periódicamente mientras se ejecuta en el agujero. Usando un matra De1ar para proteger los sensores ( la electrónica de las altas temperaturas es com
choques de apro5imadamente @77 4 durante 7&@ ms durante una vida
MGD
La evaluación de las propiedades físicas& generalmente la presión& la temperatura ( la tra(ectoria del poo en el espacio tridimensional& durante la e5tensión de un poo. La adquisición de mediciones durante la perforación )MGD- es ahora una práctica estándar en los poos direccionales marinos& en los que el costo de las herramientas es compensado por el tiempo de equipo de perforación ( las consideraciones asociadas con la esta$ilidad del poo si se utilian otras herramientas. Las mediciones se adquieren en el fondo del poo& se almacenan un cierto tiempo en una memoria de estado sólido ( posteriormente se transmiten a la superficie. Los m'todos de transmisión de datos varían entre una compa#ía ( otra& pero generalmente consisten en la codificación digital de los datos ( su transmisión a la superficie como pulsos de presión en el sistema de lodo. "stas presiones pueden ser ondas senoidales positivas& negativas o continuas. 0lgunas herramientas MGD poseen la capacidad para almacenar las mediciones para su recuperación posterior con ca$le o cuando la herramienta se e5trae del poo si el enlace de transmisión de datos falla. Las herramientas MGD que miden los parámetros de una formación )resistividad& porosidad& velocidad sónica& ra(os gamma- se conocen como herramientas de adquisición de registros durante la perforación )LGD-. Las herramientas LGD utilian sistemas similares de almacenamiento ( transmisión de datos& ( algunas poseen más memoria de estado sólido para proporcionar registros de ma(or resolución despu's de e5traer la herramienta& que la que es posi$le con el sistema de transmisión de pulsos a trav's del lodo con un ancho de $anda relativamente $ajo.
La herramienta LGD )Loggig Ghile DrillingK 2egistro durante la perforación-& se utilia para registrar el poo mientras se está perforando& de este modo& se o$tiene información a tiempo real. "sta herramienta& relativamente nueva& la cual inicio su comercialiación en la d'cada de los ochenta& ha incremento su utiliación alrededor del mundo con mucho '5ito a tal grado que su uso es cada día más com
Las herramientas LGD& en forma general están compuestas $ásicamente por! a- %ección se sensores! toma los registros. $- %ección de Snterfaces )modelo de control-! codifica los registro ( manda a la sección de transmisión c- %ección de ransmisión! envía los datos a superficie. d- "quipo de superficie! se interpretan los datos ( leen en soft1are a tiempo real.
/"J0X0% Y2educción del tiempo de perforación. Y0horro en los costos de operación. Yoma de decisiones de tiempo real. YProducción anticipada. YMejora la productividad en poos horiontales.
