Los riesgos inherentes a las operaciones de perforación de petróleo y gas son enormes, siendo el más grave la incertidumbre sobre la presión del fondo del pozo. Según la Asociación Internacional de Contratistas de Perforación,Perforación a presión gestionada (MPD)es una técnica de perforación adaptativa que se utiliza para controlar con precisión la presión anular en todo el pozo. Durante los últimos cincuenta años, se han desarrollado y perfeccionado muchas tecnologías y métodos para mitigar y superar los desafíos que plantea la incertidumbre de la presión. Desde la introducción del primer dispositivo de control giratorio (RCD) a nivel mundial en 1968, Weatherford ha sido pionero en la industria.
Como líder en la industria MPD, Weatherford ha desarrollado de manera innovadora diversas soluciones y tecnologías para ampliar la gama y la aplicación del control de presión. Sin embargo, el control de la presión no se trata sólo de controlar la presión anular. Debe tener en cuenta innumerables condiciones operativas especiales en todo el mundo, formaciones complejas y desafíos en diferentes ubicaciones de los pozos. Con décadas de experiencia acumulada, los expertos técnicos de la empresa se dan cuenta de que un excelente proceso de control de presión debe adaptarse para abordar diferentes desafíos en lugar de ser un sistema único para cualquier aplicación. Guiados por este principio, se han desarrollado tecnologías MPD de diferentes niveles para satisfacer las diversas necesidades de las empresas operativas, independientemente de cuán desafiantes puedan ser sus condiciones o entornos.
01. Creación de un sistema de circuito cerrado utilizando RCD
RCD proporciona garantía de seguridad y desviación de flujo, y sirve como tecnología de nivel de entrada para MPD. Desarrollados originalmente en la década de 1960 para operaciones terrestres, los RCD están diseñados para desviar el flujo sobreGOLPEARpara crear un sistema de circulación de circuito cerrado. La empresa ha innovado y mejorado continuamente la tecnología RCD, logrando un éxito comprobado en el campo durante varias décadas.
A medida que las aplicaciones MPD se expanden a campos más desafiantes (como nuevos entornos y desafíos), se imponen mayores demandas a los sistemas MPD. Esto ha impulsado el avance continuo en la tecnología RCD, que ahora presenta presiones y temperaturas nominales más altas, e incluso ha obtenido calificaciones para su uso en condiciones de gas puro del Instituto Americano del Petróleo. Por ejemplo, los componentes de sellado de poliuretano de alta temperatura de Weatherford tienen una temperatura nominal un 60 % más alta en comparación con los componentes de poliuretano existentes.
Con la madurez de la industria energética y el desarrollo de los mercados marinos, Weatherford ha desarrollado nuevos tipos de RCD para abordar los desafíos únicos de los entornos de aguas poco profundas y profundas. Los RCD utilizados en plataformas de perforación de aguas poco profundas se colocan sobre el BOP de la superficie, mientras que en los buques de perforación ubicados dinámicamente, los RCD generalmente se instalan debajo del anillo de tensión como parte del conjunto del elevador. Independientemente de la aplicación o el entorno, RCD sigue siendo una tecnología crítica, ya que mantiene una presión anular constante durante las operaciones de perforación, forma barreras resistentes a la presión, previene los peligros de perforación y controla la invasión de fluidos de formación.
02. Agregar válvulas de estrangulamiento para un mejor control de la presión
Si bien los RCD pueden desviar los fluidos que regresan, la capacidad de controlar activamente el perfil de presión del pozo se logra mediante equipos de superficie aguas abajo, en particular válvulas de estrangulamiento. La combinación de este equipo con RCD habilita la tecnología MPD, que proporciona un mayor control sobre las presiones en boca de pozo. La solución de presión administrada PressurePro de Weatherford, cuando se usa junto con RCD, mejora las capacidades de perforación y al mismo tiempo evita incidentes relacionados con la presión en el fondo del pozo.
Este sistema utiliza una única interfaz hombre-máquina (HMI) para controlar las válvulas de estrangulamiento. La HMI se muestra en una computadora portátil en la cabina del perforador o en el piso de la plataforma, lo que permite al personal de campo controlar virtualmente las válvulas de estrangulamiento mientras monitorea parámetros cruciales de perforación. Los operadores ingresan el valor de presión deseado y luego el sistema PressurePro mantiene automáticamente esa presión controlando el SBP. Las válvulas de estrangulamiento se pueden ajustar automáticamente en función de los cambios en la presión del fondo del pozo, lo que permite correcciones del sistema rápidas y confiables.
03. Respuesta automática para reducir los riesgos de perforación
La solución MPD inteligente Victus es uno de los productos MPD más importantes de Weatherford y una de las tecnologías MPD más avanzadas del mercado. Basada en las tecnologías maduras de válvulas de estrangulación y RCD de Weatherford, esta solución eleva la precisión, el control y la automatización a niveles sin precedentes. Al integrar el equipo de la plataforma de perforación, permite la comunicación entre máquinas, el análisis en tiempo real de las condiciones del pozo y respuestas automáticas rápidas desde una ubicación centralizada, manteniendo así con precisión la presión del fondo del pozo.
En el frente del equipo, la solución Victus mejora las capacidades de medición de flujo y densidad al incorporar medidores de flujo másico Coriolis y un colector con cuatro válvulas de estrangulamiento controladas independientemente. Los modelos hidráulicos avanzados consideran las temperaturas del fluido y de la formación, la compresibilidad del fluido y los efectos de los cortes del pozo para determinar con precisión la presión de fondo de pozo en tiempo real. Los algoritmos de control de inteligencia artificial (IA) identifican anomalías en el pozo, alertan al perforador y a los operadores de MPD y envían automáticamente comandos de ajuste al equipo de superficie de MPD. Esto permite la detección en tiempo real de afluencias/pérdidas en el pozo y permite ajustes apropiados al equipo basados en modelado hidráulico y control inteligente, todo sin la necesidad de intervención manual de los operadores. El sistema, basado en controladores lógicos programables (PLC), puede integrarse fácilmente en cualquier ubicación de la plataforma de perforación para proporcionar una infraestructura MPD confiable y segura.
Una interfaz de usuario simplificada ayuda a los usuarios a mantenerse enfocados en parámetros clave y emitir alertas para eventos repentinos. El monitoreo basado en estado rastrea el desempeño del equipo MPD, lo que permite un mantenimiento proactivo. Los informes automatizados confiables, como resúmenes diarios o análisis posteriores al trabajo, optimizan aún más el rendimiento de la perforación. En operaciones en aguas profundas, el control remoto a través de una única interfaz de usuario facilita la instalación automática del tubo ascendente, el cierre completo del dispositivo de aislamiento anular (AID), el bloqueo y desbloqueo del RCD y el control de la trayectoria del flujo. Desde el diseño del pozo y las operaciones en tiempo real hasta los resúmenes posteriores al trabajo, todos los datos permanecen consistentes. La gestión de los aspectos de visualización/planificación de ingeniería y evaluación de ingeniería en tiempo real se realiza a través de la plataforma CENTRO Well Construction Optimization.
Los desarrollos actuales incluyen el uso de medidores de flujo de alta presión (instalados en el tubo ascendente) para reemplazar los simples contadores de carreras de bombas para mejorar la medición del flujo. Con esta nueva tecnología, las propiedades reológicas y las características de flujo másico del fluido que ingresa al circuito de perforación de circuito cerrado se pueden comparar con las mediciones del fluido que regresa. En comparación con los métodos tradicionales de medición de lodo manual con frecuencias de actualización mucho más bajas, este sistema ofrece modelado hidráulico superior y datos en tiempo real.
04. Proporcionar control de presión y adquisición de datos sencillos y precisos
Las tecnologías PressurePro y Victus son soluciones desarrolladas para aplicaciones de control de presión de nivel básico y avanzado, respectivamente. Weatherford reconoció que existen aplicaciones adecuadas para soluciones que se encuentran entre estos dos niveles. La última solución Modus MPD de la empresa llena este vacío. Diseñado para diversas aplicaciones, como entornos de alta o baja temperatura, en tierra y en aguas poco profundas, el objetivo del sistema es sencillo: centrarse en las ventajas de rendimiento de la tecnología de control de presión, lo que permite a las empresas operadoras perforar de manera más eficiente y reducir las presiones relacionadas. asuntos.
La solución Modus presenta un diseño modular para una instalación flexible y eficiente. Tres dispositivos están alojados dentro de un único contenedor de envío y solo requieren un levantamiento durante la descarga en el sitio. Si es necesario, se pueden retirar módulos individuales del contenedor de envío para colocarlos específicamente alrededor del sitio del pozo.
El colector de estrangulamiento es un módulo independiente, pero si es necesario instalarlo dentro de la infraestructura existente, el sistema se puede configurar para cumplir con los requisitos específicos de cada plataforma de perforación. Equipado con dos válvulas de estrangulamiento de control digital, el sistema permite el uso flexible de cualquiera de las válvulas para aislamiento o uso combinado para caudales más altos. El control preciso de estas válvulas de estrangulamiento mejora la presión del pozo y el control de la densidad circulante equivalente (ECD), lo que permite una perforación más eficiente con densidades de lodo más bajas. El colector también integra un sistema de protección contra sobrepresión y tuberías.
El dispositivo de medición de flujo es otro módulo. Utilizando medidores de flujo Coriolis, mide los caudales de retorno y las propiedades de los fluidos, reconocidos como un estándar de precisión de la industria. Con datos continuos de balance de masa, los operadores pueden identificar inmediatamente los cambios de presión en el fondo del pozo que aparecen en forma de anomalías de flujo. La visibilidad en tiempo real de las condiciones del pozo facilita respuestas y ajustes rápidos, abordando los problemas de presión antes de que afecten las operaciones.
El sistema de control digital se instala dentro del tercer módulo y se encarga de gestionar los datos y funciones de los dispositivos de medida y control. Esta plataforma digital opera a través de la HMI de una computadora portátil, lo que permite a los operadores ver las condiciones de medición con tendencias históricas y controlar la presión a través de un software digital. Los gráficos que se muestran en la pantalla proporcionan tendencias en tiempo real de las condiciones del fondo del pozo, lo que permite una mejor toma de decisiones y respuestas más rápidas basadas en los datos. Cuando se opera en modo de presión de fondo de pozo constante, el sistema puede aplicar presión rápidamente durante los períodos de conexión. Con solo presionar un botón, el sistema ajusta automáticamente las válvulas de estrangulamiento para aplicar la presión requerida al pozo, manteniendo constante la presión en el fondo del pozo sin flujo. Los datos relevantes se recopilan, almacenan para el análisis posterior al trabajo y se transmiten a través de la interfaz del Sistema de transmisión de información del pozo (WITS) para su visualización en la plataforma CENTRO.
Al controlar automáticamente la presión, la solución Modus puede responder rápidamente a los cambios de presión en el fondo del pozo, protegiendo al personal, el pozo, el medio ambiente y otros activos. Como parte del sistema de integridad del pozo, la solución Modus controla la densidad circulante equivalente (ECD), proporcionando un método confiable para mejorar la seguridad operativa y proteger la integridad de la formación, logrando así una perforación segura dentro de ventanas de seguridad estrechas con múltiples variables e incógnitas.
Weatherford se basa en más de 50 años de experiencia, miles de operaciones y millones de horas de operación para resumir métodos confiables, lo que atrajo a una empresa operativa con sede en Ohio para implementar la solución Modus. En el área de Utica Shale, la empresa operadora necesitaba perforar un pozo de 8,5 pulgadas hasta la profundidad de diseño para cumplir con los objetivos de costos de gastos autorizados.
En comparación con el tiempo de perforación planificado, la solución Modus acortó el tiempo de perforación en un 60 %, completando toda la sección del pozo en un solo viaje. La clave de este éxito fue el uso de la tecnología MPD para mantener densidades de lodo ideales dentro de la sección horizontal diseñada, minimizando las pérdidas de presión circulante en el pozo. El objetivo era evitar posibles daños a la formación causados por lodo de alta densidad en formaciones con perfiles de presión inciertos.
Durante las fases de diseño básico y diseño de construcción, los expertos técnicos de Weatherford colaboraron con la empresa operadora para definir el alcance del pozo horizontal y establecer los objetivos de perforación. El equipo identificó los requisitos y creó un plan de prestación de servicios de calidad que no solo coordinó la ejecución y la logística del proyecto, sino que también redujo los costos generales. Los ingenieros de Weatherford recomendaron la solución Modus como la mejor opción para la empresa operadora.
Después de completar el diseño, el personal de campo de Weatherford realizó un estudio del sitio en Ohio, lo que permitió al equipo local preparar el lugar de trabajo y el área de ensamblaje e identificar y eliminar peligros potenciales. Mientras tanto, expertos de Texas probaron el equipo antes de enviarlo. Estos dos equipos mantuvieron una comunicación continua con la empresa operadora para coordinar la entrega oportuna del equipo. Después de que el equipo Modus MPD llegó al sitio de perforación, se llevó a cabo una instalación y puesta en marcha eficientes, y el equipo de Weatherford ajustó rápidamente el diseño de operación del MPD para adaptarse a los cambios en el diseño de perforación de la compañía operadora.
05. Solicitud exitosa en el sitio
Sin embargo, poco después de que se aterrizara el pozo, aparecieron signos de bloqueo en el pozo. Después de hablar con la empresa operadora, el equipo MPD de Weatherford proporcionó el plan operativo más reciente para abordar el problema. La solución preferida fue aumentar la contrapresión mientras se elevaba lentamente la densidad del lodo en 0,5 ppg (0,06 SG). Esto permitió que la plataforma de perforación continuara perforando sin esperar los ajustes del lodo y sin aumentar significativamente la densidad del lodo. Con este ajuste, se utilizó el mismo conjunto de perforación de fondo de pozo para perforar hasta la profundidad objetivo de la sección horizontal en un solo viaje.
A lo largo de la operación, la solución Modus monitoreó activamente la entrada y las pérdidas del pozo, lo que permitió a la empresa operadora utilizar fluidos de perforación con densidades más bajas y reducir el uso de barita. Como complemento al lodo de baja densidad en el pozo, la tecnología Modus MPD aplicó activamente contrapresión en la boca del pozo para manejar fácilmente las condiciones continuamente cambiantes del fondo del pozo. Los métodos tradicionales suelen tardar horas o un día en aumentar o disminuir la densidad del lodo.
Mediante la aplicación de la tecnología Modus, la empresa operadora perforó hasta la profundidad objetivo nueve días antes de los días de diseño (15 días). Además, al reducir la densidad del lodo en 1,0 ppg (0,12 SG) y ajustar la contrapresión para equilibrar las presiones del fondo del pozo y de la formación, la empresa operadora redujo los costos generales. Con esta solución de Weatherford, la sección horizontal de 18.000 pies (5486 metros) se perforó en un solo viaje, aumentando la Tasa Mecánica de Penetración (ROP) en un 18% en comparación con cuatro pozos convencionales cercanos.
06.Perspectivas sobre el futuro de la tecnología MPD
Los casos descritos anteriormente, en los que se crea valor mediante la mejora del rendimiento, son sólo un ejemplo de la aplicación más amplia de la solución Modus de Weatherford. Para 2024, se implementará un lote de sistemas en todo el mundo para ampliar aún más el uso de la tecnología de control de presión, lo que permitirá a otras empresas operativas comprender y lograr valor a largo plazo con situaciones menos complejas y una mayor calidad de construcción de pozos.
Durante muchos años, la industria energética sólo ha aplicado tecnología de control de presión durante las operaciones de perforación. Weatherford tiene una visión diferente sobre el control de la presión. Es una solución de mejora del rendimiento aplicable a numerosas, si no a todas, las categorías de pozos petroleros, incluidos pozos horizontales, pozos direccionales, pozos de desarrollo, pozos multilaterales y más. Al redefinir los objetivos que puede lograr el control de presión en el pozo, incluida la cementación, el funcionamiento del revestimiento y otras operaciones, todos se benefician de un pozo estable, evitando el colapso del pozo y el daño a la formación, al tiempo que se aumenta la eficiencia.
Por ejemplo, controlar la presión durante la cementación permite a las compañías operadoras abordar de manera más proactiva eventos en el fondo del pozo, como afluencias y pérdidas, mejorando así el aislamiento zonal. La cementación controlada por presión es particularmente efectiva en pozos con ventanas de perforación estrechas, formaciones débiles o márgenes mínimos. La aplicación de herramientas y tecnología de control de presión durante las operaciones de terminación permite un fácil control de la presión durante la instalación de las herramientas de terminación, lo que mejora la eficiencia operativa y reduce los riesgos.
Mejor control de la presión dentro de ventanas operativas seguras y aplicable a todos los pozos y operaciones. Con la aparición continua de soluciones Modus y sistemas de control de presión diseñados para diferentes aplicaciones, ahora es posible controlar la presión en más pozos petroleros. Las soluciones de Weatherford pueden proporcionar un control integral de la presión, reducir los accidentes, mejorar la calidad del pozo, aumentar la estabilidad del pozo y mejorar la producción.
Hora de publicación: 20-mar-2024