Registros Con Guaya y Lwd

7/31/2019 Registros Con Guaya y Lwd

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Evaluacin de formacionesdurante la perforacin

Bob Adolph

Chris Stoller

Princeton, Nueva Jersey, EUA

Mike Archer

ChevronLafayette, Luisiana, EUA

Daniel Codazzi

Tamir el-Halawani

Patrick Perciot

Geoff Weller

Clamart, Francia

Mike Evans

Sugar Land, Texas, EUA

Jeff Grant

Houston, Texas

Roger Griffiths

Abu Dhabi, Emiratos rabes Unidos

Don Hartman

Gerald Sirkin

Devon Energy CorporationHouston, Texas

Makoto Ichikawa

Japan Oil, Gas and Metals NationalCorporation (JOGMEC)Chiba, Japn

Graham Scott

Nexen Petroleum U.K. LimitedAberdeen, Escocia

Ian TribeAberdeen, Escocia

David White

Cambridge, Inglaterra

Por su colaboracin en la preparacin de este artculo, seagradece a Franoise Allioli, Clamart, Francia; Sonny Auld,Emma Jane Bloor y Sonny Johnston, Sugar Land, Texas;Zoila Cedeo, Ivor Gray, Bart Hughes y Russ Neuschaefer,Houston; y a Chatham Grimmer, Youngsville, Luisiana.adnVISION, APS (Sonda de Porosidad de Acelerador deNeutrones), arcVISION, DecisionXpress, DSI (herramientade generacin de Imgenes Snica Dipolar), EcoScope,EcoView, ECS (Espectroscopa de Captura Elemental),ELANPlus, GeoFrame, geoVISION, GVR (resistividadgeoVISION), Minitron, Orion, Platform Express, RAB(Resistividad frente a la Barrena), RST (herramienta deControl de Saturacin del Yacimiento), SpectroLith, TDT(Tiempo de Decaimiento Termal), TeleScope y WellEye sonmarcas de Schlumberger.

La evaluacin de formaciones precisa y oportuna constituye un elemento esencial del

negocio de exploracin y produccin. En el pasado, los operadores deban adoptar

soluciones intermedias entre las ventajas de las herramientas de adquisicin de

registros durante la perforacin en tiempo real y la evaluacin de formaciones ms

global de las tcnicas aplicadas en herramientas operadas con cable. Una nueva

herramienta integrada de adquisicin de registros durante la perforacin, junto con

un potente programa de interpretacin, establece un nuevo estndar en trminos de

seguridad y eficiencia y reduce la incertidumbre asociada con la evaluacin de

formaciones.

Las compaas de exploracin y produccin hanestado anticipando una forma ms rpida, mssegura y ms global de evaluar el potencial pro-ductivo de los yacimientos de petrleo y gas yposicionar correctamente los pozos productivos

mediante la utilizacin de herramientas deadquisicin de registros durante la perforacin(LWD, por sus siglas en ingls). Hasta no hacemucho, las propiedades bsicas de las formacio-nes, tales como la resistividad y la porosidad,adems de las mediciones relacionadas con lasoperaciones de perforacin, tales como la incli-nacin, la vibracin y la presin anular, seadquiran apilando las herramientas de medi-cin individuales en largos arreglos de fondo de

pozo (BHAs, por sus siglas en ingls). La cone-xin y desc onexin de estos arreglos puedenimplicar un tiempo considerable durante los via-

jes de entrada y salida de un pozo. Quiz msimportante es el hecho de que las distancias

ms largas existentes entre la barrena y los sen-sores provocan demoras con las mediciones yobligan a los ingenieros y geocientficos a espe-rar la informacin que, en muchos casos, podraincidir en forma inmediata en los procedimien-tos de perforacin y en la identificacin deobjetivos.

Entre las prioridades de la tcnica de adqui-sicin de registros durante la perforacin,identificadas durante una encuesta llevada a

1. Weller G, Griffiths R, Stoller C, Allioli F, Berheide M,Evans M, Labous L, Dion D y Perciot P: A NewIntegrated LWD Platform Brings Next-GenerationFormation Evaluation Services, Transcripciones del 46Simposio Anual de Adquisicin de Registros de la SPWLA,Nueva Orlens, 26 al 29 de junio de 2005, artculo H.


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Invierno de 2005/2006 5

cabo en la industria petrolera, se encuentra justa-mente la reduccin de la distancia existenteentre la barrena y los sensores LWD. La reduccinde esta distancia mitiga los efectos ambientalessobre las mediciones y reduce el tiempo deespera para la adquisicin e interpretacin de los

datos necesarios para la toma de decisionesclave.1Adems del mejoramiento de la confiabili-dad de la herramienta y del incremento de las

velocidades de transmisin de los datos a lasuperficie en tiempo real, los encuestados mani-festaron su deseo de eliminar las fuentesradioactivas qumicas de las herramientas LWD.

El tiempo que debimos esperar para vermejoradas estas capacidades ha llegado a su fin.

Los cientficos e ingenieros de Schlumberger handesarrollado una herramienta LWD integrada quesatisface estas necesidades y provee importantesmediciones de perforacin y adquisicin de regis-tros. stas incluyen mediciones ya obtenidas conlas herramientas LWD existentes, previamente

slo provistas mediante el empleo de herramien-tas operadas con cable que proporcionaninformacin sobre la litologa y los fluidos de lasformaciones. Un innovador diseo de herra-mienta reduce la longitud de toda la seccin demedicin a un solo collar de 7.9 m [26 pies] yofrece una opcin de adquisicin de registros sinfuentes radioactivas que mitiga el riesgo para elpersonal, el medio ambiente y el pozo.

Este artculo examina brevemente la historiade las tecnologas de adquisicin de medicionedurante la perforacin (MWD, por sus siglas eningls) y LWD, junto con sus ventajas y limitaciones. Adems introducimos el nuevo serviciomultifuncin de adquisicin de registros durante

la perforacin EcoScope y describimos sus mediciones y los obstculos superados durante sudesarrollo. Algunos ejemplos de campo demuestran los primeros impactos de esta tecnologa ydel programa de interpretacin que trae asociado en la explotacin de yacimientos del Golfode Mxico, el Mar del Norte y Medio Oriente.


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Avances encima de la barrena

La progresin tecnolgica de la obtencin demediciones durante la perforacin ha sido cons-tante pero se ha visto un tanto limitada por lasdificultades que implica la transmisin de datos

a la superficie en el ambiente del pozo. Normal-mente, los datos analgicos de los sensores LWDson convertidos en datos binarios en el fondo delpozo. A travs de la utilizacin de un mecanismode restriccin del flujo en la corriente de flujodel fluido de perforacin, los datos son transmi-tidos mediante la generacin de pulsos depresin positivos o negativos. Estos pulsos depresin que se transmiten a travs de lacolumna de lodo, en el interior de la columna deperforacin, son ledos en la superficie por lossensores de presin y luego son registrados yprocesados.

Otro tipo de mecanismo de transmisin dedatos utiliza vlvulas rotativas con un moduladorque genera una onda de presin continua paratransmitir la informacin.2 Los avances recientesregistrados en esta tecnologa se tradujeron en

velocidades de transmisin de datos que llegan acuadruplicar el promedio de la industria y sonmucho menos susceptibles al ruido de las opera-ciones de perforacin y las bombas de lodo, y a lasprdidas de velocidad de los motores de fondo.

Esta tecnologa se aplica en la plataforma de tele-metra de alta velocidad Orion y en el servicio detelemetra durante la perforacin, de alta veloci-dad, TeleScope (arriba).

Las primeras herramientas MWD fueron desa-

rrolladas a comienzos de la dcada de 1970 paramedir las propiedades relacionadas con la perfo-racin, tales como la inclinacin y el azimut, queson esenciales en las operaciones de perforacindireccional.3 Importantes mediciones adicionales,tales como el esfuerzo de torsin, el peso sobre labarrena (WOB, por sus siglas en ingls) y la tem-peratura, permiten a los perforadores y a losingenieros de perforacin vigilar rutinariamente(monitorear) los parmetros de desempeo de laperforacin en el fondo del pozo, en tiempo real,en lugar de inferirlos a partir de las mediciones desuperficie. En general, las mediciones MWD obte-

nidas en tiempo real son monitoreadas paraayudar a optimizar el proceso de perforacin, evi-tar problemas de perforacin y monitorear latrayectoria del pozo para asegurar que se alcanceel presunto objetivo.4

Estas primeras mediciones mejoraron el cono-cimiento de los procesos de perforacin dinmicaque posea la industria. Como resultado, las ope-raciones de perforacin se volvieron ms eficaces,menos riesgosas, y a menudo menos costosas.

Por ejemplo, ahora existen menos fallas catas-trficas de pozos que obliguen a las compaas aperforar pozos de re-entrada o a abandonarpozos existentes. La calidad de los pozos hamejorado, reducindose los costos y los proble-mas asociados con la cementacin. La reduccinde la rugosidad del pozo tambin mejora la cali-dad de la evaluacin de formaciones tanto condispositivos operados con cable como con herra-

mientas LWD.Las primeras mediciones LWD fueron desa-

rrolladas a comienzos de la dcada de 1980 paraidentificar los estratos penetrados y, en muchoscasos, para confirmar la posicin de la barrenacon respecto a la formacin, en lugar de basarsenicamente en la profundidad medida. Estacapacidad facilit la implementacin de cam-bios en la trayectoria del pozo para sortearpeligros y penetrar el yacimiento objetivo.5 Latecnologa LWD serva adems como forma alter-nativa de adquirir datos de formaciones bsicosen zonas en las que la adquisicin de registroscon herramientas operadas con cable resultabadificultosa, tales como en pozos altamente des-

viados y horizontales , o en pozos con agujerosproblemticos. Otro objetivo importante de latcnica de registracin del pozo durante la per-foracin era medir las propiedades de los fluidosde formacin antes de que el proceso de perfora-cinparticularmente la invasin de los fluidosde perforacinperturbara significativamenteel yacimiento, en la zona vecina al pozo.

Las tcnicas de generacin de imgenes dela pared del pozo han sido desplegadas con

herramientas operadas con cable desde ladcada de 1960. Con el mejoramiento de lasvelocidades de transmisin de datos durante laperforacin, que tuvo lugar durante la ltimadcada, tcnicas similares se han convertido enuna parte importante de las operaciones LWD.6

Por ejemplo, las imgenes en tiempo real prove-nientes de las herramientas LWD, tales como laherramienta de Resistividad frente a la BarrenaRAB y la herramienta de resistividad geoVISIONGVR, se utilizan para evaluar la estratificacinde las formaciones, identificar fracturas, asistiren la evaluacin de formaciones y dirigir las ope-

raciones de geonavegacin y geodetencin.7 Amedida que mejoraron y aumentaron en nmerolas mediciones LWD, se increment tambin suutilizacin para ayudar a los operadores a tomardecisiones de perforacin cruciales y determinarel estado de esfuerzos alrededor del pozo.8Ade-ms, la tecnologa LWD est desempeando unrol importante tanto en el diseo de las opera-ciones de terminacin como en el diseo de lostratamientos de estimulacin de pozos.

6 Oilfield Review

Mdulo de generacin de potencia

Mdulo de dispositivos electrnicos

Mdulo de transmisin

> Tecnologa de telemetra de ondas continuas LWD y MWD. El collar de telemetra durante la perfo-racin, de alta velocidad, TeleScope contiene una turbina que genera la potencia para la herramientamultifuncin de adquisicin de registros durante la perforacin EcoScope y elimina la necesidad dedisponer de bateras de litio. Cuando la vlvula rotativa del modulador TeleScope gira, restringe yabre alternadamente el flujo del lodo de perforacin a travs del collar, generando una onda depresin continua que transmite la seal telemtrica.


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Desafos durante la perforacin

Los cambios producidos en el ambiente de lazona vecina al pozo desde el momento en que seinicia la perforacin hasta el momento de laadquisicin de registros con herramientas ope-radas con cable, y las diferencias propias de losdiseos de las herramientas, deben tomarse encuenta cuando se comparan las mediciones LWDcon las de los registros adquiridos con herra-mientas operadas con cable.9 No obstante, existecomnmente un hecho indiscutido: la regin

vecina al pozo es menos perturbada inmediata-mente despus de la penetracin de la barrenaque luego de transcurridos varios das o sema-nas, cuando tiene lugar la adquisicin de

registros con herramientas operadas con cable.El nmero de mediciones LWD contina cre-ciendo, pero en muchas reas an se prefierenlos registros adquiridos con herramientas opera-das con cable, especialmente cuando los costosde los equipos de perforacin son moderados, lainclinacin del pozo es baja y las condiciones depozo son satisfactorias. Adems, el rango y la

versatilidad de las capacidades de medicin ymuestreo de las herramientas operadas concable constituyen razones imperiosas para la uti-lizacin de tales herramientas.

Hasta hace poco, muchas mediciones que

ayudan a identificar los fluidos de formacingas, petrleo y aguano se desplegaban en lossistemas LWD. Un ejemplo lo constituye la medi-cin de la seccin transversal de captura deneutrones termales que determina la probabili-dad de que un neutrn termal sea capturado porlos ncleos de la formacin. La captura de neu-trones produce la emisin de rayos gamma. Lamedicin del decaimiento de la seal de rayos

gamma con el tiempo se utiliza comnmentepara determinar la seccin transversal de cap-tura de neutrones termales promedio, oparmetro sigma, de la formacin, lo que ayuda acaracterizar los fluidos del espacio poroso en lasproximidades del pozo.10 Las formaciones quecontienen un porcentaje considerable de aguade alta salinidad poseen valores de sigma, , ele-

vados porque el cloro [Cl] tiene una seccintransversal de captura de neutrones termalesgrande, mientras que las formaciones que con-tienen petrleo, gas o agua dulce exhiben valoresde sigma ms bajos. Se trata de algo similar a larespuesta de la conductividad tpica, lo que per-mite a los petrofsicos utilizar el valor de sigma

para el clculo de la saturacin de agua, Sw.

Esto resulta de particular utilidad en las zonasproductivas de baja resistividad, donde los clculos basados en la resistividad son a menudoengaosos y pueden hacer que se omita la zonaproductiva (arriba).

La medicin del parmetro sigma es relativamente somera, comparada con las medicionede resistividad profunda, de manera que la invasin del filtrado de lodo con frecuencia reducesu efectividad. Por lo tanto, la medicin deparmetro sigma antes de que se produzca unainvasin significativa da como resultado una descripcin ms representativa de los fluidos de

yacimiento y, en consecuencia, un mejor puntode referencia para el valor de sigma, informa

cin muy conveniente para los petrofsicos.2. Los generadores de pulsos de presin con vlvulas

rotativas, que en forma alternada restringen y abren elflujo del fluido de perforacin, hacen que se generenondas de presin variables en el fluido de perforacin, auna frecuencia de onda portadora que es proporcional ala tasa de interrupcin. Los datos de respuesta de lossensores de fondo son transmitidos a la superficie a

travs de la modulacin de esta frecuencia de ondaportadora acstica.

3. http://www.oilonline.com/news/features/dc/20050118.BACK_TO_.16901.asp (Se accedi el 17 de agosto de 2005).Bonner S, Burgess T, Clark B, Decker D, Orban J,Prevedel B, Lling M y White J: Measurements at theBit: A New Generation of MWD Tools, Oilfield Review5,no. 2/3 (Abril/Julio de 1993): 4454.

4. http://www.oilonline.com/news/features/oe/20050314.

Scope_of.17389.asp asp (Se accedi el 17 de agosto de2005).5. Bargach S, Falconer I, Maeso C, Rasmus J, Bornemann T,

Plumb R, Codazzi D, Hodenfield K, Ford G, Hartner J,Grether B y Rohler H: LWD en tiempo real: Registrospara la perforacin, Oilfield Review12, no. 3 (Invierno de2001): 6484.Borland W, Codazzi D, Hsu K, Rasmus J, Einchcomb C,Hashem M, Hewett V, Jackson M, Meehan R y TweedyM: Real-Time Answers to Well Drilling and DesignQuestions, Oilfield Review9, no. 2 (Verano de 1997): 215.

(volumtrico grano) + (grano HC)

(agua HC)Sw = .

Litologa

Fluido Gas Petrleo Agua Aumento de la salinidadDulce

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Arenisca = 4.3

Doloma = 4.7

Calcita = 7.1

Anhidrita = 12

Arcillas

6. Cheung P, Hayman A, Laronga R, Cook G, Flournoy G,Goetz P, Marshall M, Hansen S, Lamb M, Li B, Larsen M,Orgren M y Redden J: Imgenes claras en lodos baseaceite, Oilfield Review13, no. 4 (Primavera de 2002):227.Pike B: Logging History Rich with Innovation,Harts E&P75, no. 9 (Septiembre de 2002): 5255.

7. Rohler H, Bornemann T, Darquin A y Rasmus J: The Useof Real-Time and Time-Lapse Logging-While-DrillingImages for Geosteering and Formation Evaluation in theBreitbrunn Field, Bavaria, Germany, artculo de la SPE71733, presentado en la Conferencia y ExhibicinTcnica Anual de la SPE, Nueva Orlens, 30 deseptiembre al 3 de octubre de 2001.

8. Bargach et al, referencia 5.9. Hansen P y Shray F: Unraveling the Differences

Between LWD and Wireline Measurements,Transcripciones del 37 Simposio Anual de Adquisicinde Registros, Nueva Orlens, 16 al 19 de junio de 1996:T1T12.

10. Para ms informacin sobre la medicin del parmetrosigma, consulte: Adolph B, Stoller C, Brady J, Flaum C,Melcher C, Roscoe B, Vittachi A y Schnorr D: SaturationMonitoring With the RST Reservoir Saturation Tool,Oilfield Review6, no. 1 (Enero de 1994): 2939.

> Utilizacin de la seccin transversal de captura de neutrones termales promedio, o parmetro sigma, para calcular la satura-cin de agua. El valor de sigma aumenta al aumentar el contenido de cloro [Cl] presente en la formacin, por ejemplo en aguasde formacin de alta salinidad. El parmetro sigma resulta til para el clculo de la saturacin de agua, Swporque ofrece uncontraste en las lecturas, entre el hidrocarburo y el agua de formacin tpica (extremo superior). Mientras la ecuacin de Archiese obtuvo empricamente y utiliza exponentes que deben ser estimados, la ecuacin de respuesta del parmetro sigma es simple ylineal (extremo inferior). El parmetro sigma volumtrico, volumtrico, se mide, y el parmetro sigma para el agua, agua, puede sercalculado a partir de la concentracin de Cl en el agua de formacin. El parmetro sigma para el hidrocarburo, HC, normalmentese estima o se toma de los datos del anlisis de petrleo. El parmetro sigma para los granos slidos, grano, puede determinarsesi se conocen las diversas fracciones de minerales. La porosidad, , se calcula a partir de los datos de los registros. La utiliza-cin de los datos de espectroscopa de captura obtenidos de los registros provee informacin sobre la fraccin de minerales.


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Otro mtodo de evaluacin de los fluidos deformacin es la medicin del ndice de hidr-geno (IH); el fundamento de las mediciones delregistro de porosidad neutrn. El tamao delagujero, su temperatura y las propiedades dellodo pueden tener efectos significativos sobre laslecturas del registro de porosidad neutrn. Lastcnicas aplicadas en las herramientas operadascon cable utilizan dispositivos excntricos para

minimizar estos efectos de pozo. No obstante, lasherramientas LWD tpicamente se centran en elpozo, lo que hace que las correcciones por losefectos del pozo se vuelvan an ms importantesen lo que respecta a la determinacin del valorde porosidad neutrn correcto. En ausencia dedatos precisos de calibre o de separacin de laherramienta (standoff), las correcciones por eltamao del agujero son imprecisas en el mejorde los casos, lo que hace que el valor de porosi-dad neutrn calculado sea demasiado bajo.

A partir de una fuente confiable

Hasta hace poco tiempo, las fuentes qumicas deamericio-241 berilio [AmBe] eran la nica fuentede neutrones de las herramientas LWD. A medidaque la industria de perforacin alcanza velocida-des de penetracin (ROP, por sus siglas en ingls)ms altas, la precisin estadstica de las medicio-nes nucleares LWD y las velocidades deregistracin asociadas pueden ser factores limi-tantes en la explotacin de los incrementospotenciales de la ROP. Adems, la utilizacin defuentes qumicas conlleva problemas relacionadoscon la salud, la seguridad y el medio ambiente.11

Las primeras fuentes radioactivas fueron utili-zadas en la adquisicin de registros de pozos amediados del siglo XX para medir las propiedadesde las formaciones subterrneas y permitir el cl-culo de la porosidad.12 Durante los ltimos 50aos, las compaas de servicios de campos petro-leros adoptaron medidas extraordinarias paralimitar la exposicin a emisiones radioactivas atravs del desarrollo de procedimientos detalla-dos de almacenamiento, manipuleo y utilizacinde fuentes radioactivas.13 El almacenamiento,

verificacin regular y disposicin futura de estasfuentes son temas intensamente regulados por las

autoridades nucleares.14Ocasionalmente, las herramientas de adqui-

sicin de registros que alojan estas fuentes seatascan en los pozos debido a la presencia deproblemas o irregularidades en los mismos, talescomo la formacin de canaletas (enchaveta-mientos). Cuando las fuentes radioactivas nopueden ser recuperadas y quedan en el pozo, serequiere que los operadores empleen procedi-mientos de taponamiento y monitoreo de pozosespeciales para minimizar el impacto ambiental.

La prdida del pozo y las operaciones en s,incluyendo la eventual perforacin de un pozode observacin, pueden resultar extremada-mente costosas. Se prev que la regulacinmundial de las fuentes de adquisicin de regis-tros radioactivas se volver ms rigurosa y quese incrementarn los costos asociados con suutilizacin.

La utilizacin de fuentes de adquisicin de

registros radioactivas en los collares LWD planteaotros problemas ms complicados. El proceso decarga y descarga de la fuente es ms lento quecon las herramientas operadas con cable, lo queincrementa el tiempo de operacin. Adems,habitualmente se requiere ms personal paraconectar y desconectar el equipo LWD.

Los diseos de las herramientas LWD deSchlumberger incluyen un sistema de carga anu-lar que permite que las fuentes sean recuperadasa travs de la columna de perforacin utilizandocable, lo que elimina la necesidad de dejar lasfuentes en la herramienta cuando sta se atascaen el fondo del pozo. Si bien este procedimientosuma tiempo a las operaciones de recuperacin,tambin reduce el riesgo de dao de la fuente,mitigando as el riesgo para el medio ambiente.Este diseo anular permite la recuperacin de un85% de las fuentes, mientras que los BHAs slo serecuperan un 35% de las veces.15 An con lareduccin de este riesgo, los operadores debieronoptar entre recuperar las fuentes y pasar mstiempo tratando de recuperar todo el BHA.

Aprendizaje durante la perforacin

El avance tecnolgico es bsicamente un procesoevolutivo pero a veces resulta revolucionario.16

Los dispositivos operados con cable y las herra-mientas LWD mejoran con cada generacin amedida que se desarrollan tecnologas habilita-doras y se captan y aplican conocimientos.

A diferencia de los disposit ivos de adquisi-cin de registros con herramientas operadas concable, los sensores y dispositivos electrnicos delas herramientas LWD deben tolerar las enormes

fuerzas de choque y vibracin asociadas con lasoperaciones de perforacin. La confiabilidad delas herramientas ha mejorado en forma continuaa travs de los aos porque los sofisticados mto-dos de prueba redujeron considerablemente lasfallas de las herramientas causadas por choques

y vibraciones. Hoy en da, el monitoreo de cho-ques y vibraciones en tiempo real permite a losingenieros de perforacin modificar los parme-

tros de perforacin y las configuraciones de losBHAs con el fin de reducir estas fuerzas, prolon-gando as la vida til de la barrena y evitandodaos al BHA, incluyendo el equipo LWD.17 Otraforma en que los responsables del desarrollo deherramientas reducen las fallas de los equiposLWD es a travs de la reduccin del nmero decollares LWD, lo que a su vez minimiza elnmero de puntos dbiles y las conexionesrequeridas en la sarta. Esto puede lograrse a tra-

vs de diseos que integren los sensores parareducir las longitudes de las herramientas, loque posibilita la inclusin de mltiples sensoresen un solo collar.

Los avances en materia electrnica y elmayor conocimiento de la fsica de las medicio-nes se tradujeron en logros importantes entrminos de eficiencia y confiabilidad, tales comoson los avances registrados con la herramientaintegrada de adquisicin de registros con herra-mientas operadas con cable Platform Express.Recientemente, las tecnologas LWD tambinevolucionaron hacia la integracin de ms medi-ciones en herramientas ms cortas. Losresultados incluyen la confiabilidad mejorada de

las herramientas, los avances en lo que respectaa eficiencia en la colocacin del pozo y las medi-ciones obtenidas ms cerca de la barrena.

La brecha existente en trminos de tiempo ydistancia entre la barrena y los sensores LWD amenudo obliga a los petrofsicos y los gelogos aesperar horas para poder utilizar los datos detodos los sensores disponibles con el fin de efec-tuar una interpretacin exhaustiva. Adems, seplantean cuestiones importantes en relacin con

8 Oilfield Review

11. Kurkoski PL, Holenka JM y Evans ML: Radiation Safetyand Environment for Measurement-While-Drilling: ADifferent Approach, artculo de la SPE 23264, presen-

tado en la Conferencia sobre Salud, Seguridad y MedioAmbiente en la Exploracin y Produccin de Petrleo yGas de la SPE, La Haya, 11 al 14 de noviembre de 1991.

12. http://www.spe.org/spe/jsp/basic/0,,1104_1714_1003934,00.html (Se accedi el 9 de agosto de 2005).

13. Aitken JD, Adolph R, Evans M, Wijeyesekera N,McGowan R y Mackay D: Radiation Sources in DrillingTools: Comprehensive Risk Analysis in the Design,Development and Operation of LWD Tools, artculo de laSPE 73896, presentado en la Conferencia Internacionalsobre Salud, Seguridad y Medio Ambiente en laExploracin y Produccin de Petrleo y Gas de la SPE,Kuala Lumpur, 20 al 22 de marzo de 2002.

14. http://www.nssihouston.com/disposal.html (Se accediel 17 de agosto de 2005).

15. Aitken et al, referencia 13.16. Zimmerman T: The Innovators Choice, Oilfield Review

14, no. 1 (Primavera de 2002): pgina editorial.

17. Ashley DK, McNary XM y Tomlinson JC: Extending BHALife with Multi-Axis Vibration Measurements, artculode las SPE/IADC 67696, presentado en la Conferencia dePerforacin de las SPE/IADC, msterdam, 27 de febreroal 1 de marzo de 2001.


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Porosidad, espectroscopa

y parmetro sigma

Los neutrones de alta energa emitidos por elgenerador de neutrones pulsados (PNG, porsus siglas en ingls) pierden energa a travsde la difusin elstica e inelstica con losncleos de la formacin. Si bien la difusininelstica desempea un rol importante en lamoderacin inicial de los neutrones, laprdida de energa subsiguiente es dominadapor la presencia de hidrgeno. Los neutronespierden rpidamente una gran fraccin de suenerga en las colisiones con el hidrgeno y sereducen a niveles de energa trmica, que sonnueve rdenes de magnitud menores que susniveles de energa iniciales.

Los neutrones de baja energa dispersadosson contados por dos equipos de detectoresde neutrones, con diferentes espaciamientoscon respecto a la fuente. Estos detectoresregistran su nmero como una funcin deltiempo. El contenido de hidrgeno de laformacin domina las velocidades de conteodel detector.

Un neutrn termal contina migrando atravs de la formacin, experimentandomltiples colisiones con los ncleos de la

formacin. Finalmente, una colisinproducir la absorcin del neutrn por unncleo de la formacin, lo que se conocecomo captura de neutrones, y conducir a laemisin de rayos gamma de captura.

Las energas de los rayos gamma decaptura dependen del tipo de ncleo quecaptur el neutrn. Por lo tanto, las energasde los rayos gamma medidos por los dosdetectores de rayos gamma reflejan loselementos presentes en la formacin. Losdatos de estos detectores son registradoscomo una funcin del tiempo y la energa. Los

espectros de rayos gamma de captura,registrados por el detector de rayos gammaposicionado ms cerca de la fuente, seanalizan y se obtienen as las concentracionesde los elementos de la formacin.

El espectro de decaimiento de tiempo delos rayos gamma de captura del mismo

detector se utiliza para determinar elparmetro sigma. A diferencia de la mayorade las herramientas operadas con cable queutilizan un mtodo consistente en dosdetectores para la correccin por los efectosdel pozo, el revestimiento y la cementacin, elnuevo mtodo LWD emplea un solo detector.Esto es posible porque el collar LWDbsicamente llena el pozo y desplaza el fluidode perforacin, reduciendo los efectos delpozo. Adems, la mayora de las herramientasoperadas con cable de obtencin de sigma secorren fundamentalmente en pozos entubados

y, en consecuencia, requieren procedimientosde correccin y compensacin por lapresencia del revestimiento y la cementacin.

Herramientas de rayos

gamma, densidad y neutrn

La fsica de las mediciones de rayos gamma,densidad y neutrn (NGD, por sus siglas eningls) es similar a la de las mediciones delos registros gamma-gamma densidad. En elcaso de las mediciones NGD, los neutrones dealta energa emitidos desde el PNG crean una

fuente secundaria, o nube, de rayos gamma apartir de las reacciones inelsticasproducidas en la formacin que rodea a lafuente. Esto sirve como fuente de rayosgamma para una medicin convencional degamma-gamma densidad. Estos rayos gammason detectados por un detector lejano. Dosefectos dominantes, que compiten entre s,inciden en la seal de rayos gamma observadaen el detector de rayos gamma lejano.

El primer efecto se relaciona con eltransporte de los neutrones rpidos desdela fuente hasta los puntos de generacin de

rayos gamma en la formacin. En consecuen-cia, el alcance de la fuente de rayos gamma

vara como una funcin del tamao de la nubede neutrones rpidos en torno a la fuente deneutrones. El tamao de esta nube es deter-minado fundamentalmente por el contenidode hidrgeno de la formacin. Por lo tanto, esnecesario corregir las velocidades de conteoobservadas en el detector de rayos gamma por

el alcance variable de la nube de neutrones.Esto se realiza midiendo el flujo de neutronesepitermales a una distancia que escomparable a la longitud de moderacin delos neutrones provenientes del PNG.1 El flujoepitermal es un excelente indicador deltamao de la nube de neutrones.

El segundo efecto se asocia con eltransporte de los rayos gamma en la formacin

(arriba). Una vez que los rayos gamma hansido generados en la formacin, son atenuadosa medida que viajan hacia el detector lejano atravs del mismo mecanismo fsicodifusinComptonque determina la respuesta en lasmediciones de los registros gamma-gammadensidad tradicionales. En consecuencia, estarespuesta es afectada fundamentalmente porla densidad de la formacin.

1. La longitud de moderacin es la distancia promediocon respecto a la fuenteen este caso el PNGenla que los neutrones alcanzan niveles de energa

trmica.

Nuevas mediciones LWD obtenidas con un PNG

> Mediciones de rayos gamma, densidad yneutrn. La fsica de las mediciones NGD es

similar a la de las mediciones de los registrosgamma-gamma densidad tradicionales. Losneutrones rpidos provenientes del PNG creanuna fuente secundaria de rayos gamma inels-

ticos en la formacin que rodea a la fuente.Esto sirve como fuente de rayos gamma paralas mediciones de los registros gamma-gammadensidad. El tamao de la fuente secundariadepende del transporte de los neutrones rpi-dos hacia el interior de la formacin. En conse-cuencia, la seal de rayos gamma observadaen el detector lejano exhibe efectos de trans-porte de neutrones que deben ser compensa-dos cuando se obtiene una medicin de rayosgamma, densidad y neutrn. Esta compensa-cin se obtiene midiendo la velocidad de conteode los neutrones epitermales a una distanciacomparable con la longitud de moderacin

tpica de los neutrones de alta energa.

Detector de

rayos gamma

Rayos gamma

Fuente deneutrones PNG

Detector deneutronesNeutrn


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la evaluacin de formaciones. Las grandes diferen-cias existentes entre los tiempos en que los

diversos sensores atraviesan una profundidaddada pueden conducir a discrepancias de profun-didad entre las mediciones y a ambigedades enlas interpretaciones. Adems, los efectos de lainvasin cambian durante el perodo en que lasdiversas mediciones escalonadas pasan un deter-minado punto del pozo. Los cambios producidosen la regin vecina al pozo por la invasin de losfluidos de perforacin pueden volverse significati-

vos en pocos minutos, lo que torna ms atractivala posibilidad de posicionar las mediciones. Lasmediciones adquiridas a la misma profundidad, enel mismo tiempo y bajo las mismas condiciones,

posibilitan una comparacin directa ms vlida ycon menos incertidumbre asociada con los efectosambientales. Las operaciones de geonavegacin ygeodetencin tambin mejoran cuando los senso-res se ubican ms cerca de la barrena.

La geonavegacin efectiva depende de la dis-ponibilidad de informacin oportuna, provenientede los sensores del subsuelo, para guiar las deci-siones relacionadas con la trayectoria del pozo.Por ejemplo, durante las operaciones destinadas

a mantener un pozo horizontal por encima delcontacto agua/petrleo, la perforacin de varias

decenas de pies sin disponer de informacin cru-cial puede hacer que se perfore en el agua, loque se traduce en la produccin prematura deagua. Por otra parte, cuando un pozo alcanza laprofundidad total (TD, por sus siglas en ingls),la gran distancia existente entre la barrena y lossensores superiores extremos exige la perfora-cin de pies adicionales para alojar el largo BHAde modo de poder adquirir todas las mediciones.Si bien esta prctica permite la registracin deestratos importantesa menudo roca yaci-mientotambin suma tiempo, riesgo y costos alas operaciones de perforacin.

Una de las principales motivaciones que lle-van a correr los dispositivos LWD es la obtencinde informacin sobre el yacimiento lo ms tem-prana posible. No obstante, en el pasado secareca de programas de computacin que efec-tan el control de calidad de los datos y laevaluacin integral de formaciones utilizandodatos LWD en tiempo real. Igualmente impor-tante es la necesidad de utilizar los parmetrosde las formacionesprofundidad, espesor neto,

porosidad,Sw y permeabilidadpara caracteri-zar los yacimientos potenciales, incluyendo elespesor productivo neto, as como las estimacio-nes de reservas y la definicin de los intervalosde terminacin.

Desde el desarrollo de las primeras medicio-nes LWD, se han hecho avances sostenidos en loque respecta a encarar las limitaciones de lasherramientas. Muchos de estos problemas fue-

ron superados recientemente mediante eldesarrollo de la innovadora tecnologa LWD.

Mediciones nucleares LWD sin fuentes

En el ao 1995, Schlumberger y Japan Oil, Gasand Metals National Corporation (JOGMEC),previamente Japan National Oil Corporation(JNOC), colaboraron para desarrollar una medi-cin de neutrones pulsados extremadamenteinnovadora para aplicaciones LWD.18 El diseodel generador de neutrones pulsados (PNG, porsus siglas en ingls) fue robustecido a comienzosde la dcada de 1990. Adems de la posibilidadde eliminar una fuente de adquisicin de regis-tros nucleares, el PNG provee numerosasmediciones LWD importantes, muchas de lascuales fueron establecidas en la evaluacin deformaciones utilizando herramientas operadascon cable (izquierda). A partir de esta colabora-cin, se posibilit la obtencin de nuevasmediciones LWD, incluyendo la medicin delparmetro sigma, las mediciones de las herra-mientas de rayos gamma, densidad y neutrn(NGD, por sus siglas en ingls) y la espectrosco-pa de captura para calcular en forma precisa las

fracciones de minerales (vase Nuevas medicio-nes LWD obtenidas con un PNG,pgina 9).Los cinco aos de colaboracin entre

Schlumberger y JOGMEC comenzaron con elmodelado nuclear, un modelo a escala y unaherramienta operada con cable experimental,que imitaban en conjunto un sistema de neutro-nes pulsados en la geometra del collar oportabarrena. Se ejecutaron unas 12 pruebas decampo en agujero descubierto de la herramientaoperada con cable experimental para verificar eldesempeo modelado y explorar las capacidadesde la herramienta. En base al xito del esfuerzo

de investigacin, el equipo de colaboraciningres en la etapa siguienteel desarrollo deuna herramienta LWD prototipo experimental.El ambiente exigente que se genera durante laperforacin requiere un desarrollo de ingenierasignificativo, incluso para las herramientas pro-totipo experimentales. El equipo de desarrolloprodujo la herramienta de Evaluacin de laPorosidad Experimental LWD (xPET) utilizandoun PNG como fuente de neutrones.

10 Oilfield Review

np+

Deuterio

Depsitode deuterio

2H1

n np+

Tritio3H1

Helio4He2

n np+ p++ + +

Energacintica

n

Neutrn1n0

Fuente de iones Columna de aceleracin Objet ivo

Altovoltaje

e-D+

Haz de iones

Ctodo Retcula

14MeV

n

> Generador de neutrones pulsados. En lugar de una fuente AmBe radio-activa, en ciertos dispositivos de adquisicin de registros se utiliza un gene-rador de neutrones pulsados (PNG, por sus siglas en ingls) para generarneutrones de alta energa. Dentro del PNG, el dispositivo generador deneutrones Minitrn (extremo superior) comprende un depsito de deu-

terio, una fuente de iones, una columna de aceleracin y un objetivo. Elyacimiento libera gas de deuterio al ser calentado. La fuente de iones uti-liza una fuente de electrones catdicos de alta energa y una grilla pulsa-da para ionizar y disociar en forma parcial el deuterio y el tritio. El altovoltaje acelera los iones, obligndolos a colisionar con un objetivo impreg-nado con tritio. Cuando el deuterio bombardea el tritio, la reaccin de fusinresultante (extremo inferior) produce neutrones de 14-MeV. El alto voltajede aceleracin, del orden de 100 kV, requiere tcnicas especiales paraproteger al PNG de los arcos elctricos destructivos y los choquesmecnicos. Para evitar la formacin de arcos, el espacio que rodea al dis-positivo Minitrn en el arreglo PNG se llena con hexafluoruro de azufre.


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El PNG xPET genera 100,000,000 de neutro-nes por segundo con energas de 14 MeV, unasalida aproximadamente cinco veces superior yenergas que llegan a triplicar a las de lasfuentes de adquisicin de registros AmBe tradi-

cionales. Este generador utiliza una reaccin defusin para producir neutrones a travs de laaceleracin de los iones de tritio y deuterio paraformar un objetivo cargado de tritio. El PNG nogenera neutrones sin energa elctrica y ha sidoeximido por la Comisin Reguladora Nuclear(NRC, por sus siglas en ingls) de la adopcin deprecauciones especiales para su abandono en lospozos de EUA.

Para la caracterizacin de la herramientaxPET, se utiliz el modelado de Monte Carlo y seemplearon mediciones de laboratorio y pruebasde campo para generar extensivas bases dedatos. Estas bases de datos resultaron esencialesen lo que respecta al desarrollo de los algoritmospara las mediciones del IH, NGD, sigma y espec-troscopa (arriba).19

> Comparacin entre los datos obtenidos con laherramienta xPET y los datos derivados de lasherramientas operadas con cable. En un pozo deprueba (arriba), las mediciones xPET se aproxi-man significativamente a las mediciones de laherramienta Platform Express y de la sonda dePorosidad de Aceleracin de Neutrones APS, enlas areniscas de porosidad media y en las calizasde porosidad baja (extremo superior derecho). Enel mismo pozo de prueba, los datos de espectros-copa xPET se ajustan bastante a las salidas de laherramienta de Espectroscopa de CapturaElemental ECS (extremo inferior derecho). Laestrecha coincidencia observada entre losconjuntos de datos alent a los cientficos deSchlumberger y de JOGMEC.

Porosidadneutrn,

%

20

0

40

Porosidad neutrn epitermal APSPorosidad neutrn epitermal xPET

Porosidad neutrn termalPlatform Express

Densidaddela

formacin,

g/cm3

2.5

3.0

2.0

Densidad Platform ExpressRayos gamma, densidad y neutrn xPET

Sigma,

uc

(unidadesdecaptura)

25

50

0540 560 580 600 620 640 660 680

Profundidad, pies

Rayosgamma,

API

0

100

200Rayos gamma Platform ExpressParmetro sigma APSParmetro sigma xPET

Calcio40

20

0

Silicio40

20

0

Aluminio40

20

0

Azufre20

10

0

Hierro

0

20

10

Tipodemineral,%

enpeso

Herramienta xPETHerramienta ECS

Mineraloga,

%e

npesoseco

100

80

60

40

20

0300 400 500 700 800 900 1,000 1,100 1,200 1,300600

Profundidad, pies

ArcillaCuarzo + feldespato + micaCarbonato

18. Evans M, Adolph R, Vild L, Morriss C, Fisseler P, SloanW, Grau J, Liberman A, Ziegler W, Loomis WA,Yonezawa T, Sugimura Y, Seki H, Misawa RM, HolenkaJ, Borkowski N, Dasgupta T y Borkowski D: ASourceless Alternative to Conventional LWD NuclearLogging, artculo de la SPE 62982, presentado en laConferencia y Exhibicin Tcnica Anual de la SPE,Dallas, 1 al 4 de octubre de 2000.

19. Evans et al, referencia 18.


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Evaluacin de riesgos

Para poder trasladar la tecnologa PNG alambiente de alto riesgo del BHA LWD, las consi-deraciones de seguridad radioactiva requirieronuna evaluacin extensiva y un anlisis de riesgocompleto. Entre las dos fuentes de adquisicinde registros ms comunesla fuente AmBe queemite neutrones y la fuente de cesio que emiterayos gamma [137Cs]la fuente AmBe plante-

aba un riesgo significativamente mayor durantelas operaciones (arriba).20 La vida media delamericio [241Am] es de 432 aos, comparadoscon los 30.2 aos del 137Cs. Adems, el 241Amdecae en neptunio [Np], que contina emitiendopartculas alfa de alta energa y posee una vidamedia de ms de 2 millones de aos.

En casos excepcionales, las herramientasque contienen fuentes de adquisicin de regis-tros radioactivas deben abandonarse en el pozo.

La fuente, o su istopo radioactivo, se convierte enun problema ambiental de consideracin cuandosu vida media excede la resistencia a la corrosin

y al dao a largo plazo de la cpsula de proteccinde la fuente y el BHA. Los neutrones emitidos porla fuente AmBe son ms difciles de proteger yresultan ms perjudiciales para las clulas vivasque los rayos gamma y las partculas beta de bajaenerga emitidos por el 137Cs. Por estos motivos,

la fuente de neutrones AmBe presenta mayoresriesgos para el medio ambiente en las operacio-nes LWD que la fuente de rayos gamma 137Cs. Porlo tanto, el reemplazo de la fuente AmBe por elPNG constituye una gran ventaja.

Si bien este reemplazo requiri el desarrollode una medicin de la porosidad con la mismarespuesta que la medicin de porosidad neutrnbasada en la fuente AmBe LWD estndar, tam-bin posibilit la incorporacin de mediciones

nuevas que mejoran significativamente la eva-luacin de formaciones. Como qued claramentedemostrado con el esfuerzo de colaboracinentre Schlumberger y JOGMEC, el PNG exhibaun buen desempeo en el ambiente LWD. Ade-ms, la densidad de la formacin ahora podamedirse utilizando slo una fuente PNG, lo queproporciona evaluaciones de formaciones nucle-ares para LWD, sin fuentes de adquisicin de

registros qumicas.

Adquisicin de registros ms segura,

ms rpida y ms inteligente

En enero de 2001, un equipo de Schlumbergerpuso en marcha un proyecto para incorporareste concepto de adquisicin de registros LWDsin fuentes en un collar de medicin LWD inte-grado. Esta nueva herramienta LWD ahoraprovee datos en tiempo real para lograr evalua-

12 Oilfield Review

Cs137

Ba*137

Ba137 (662 keV)

_Reaccin de la fuente de cesio

(60 keV)

(4.4 MeV)

Am241

Np*237

Np237

(5.5 MeV)

Be9

C*13

C*12

C12

n (4 MeV promedio)

Reaccin de la fuente de americio-berilio

> Fuentes qumicas radioactivas utilizadas en la adquisicin de registros de pozos. La mayora de las herramientasde adquisicin de registros de densidad utilizan una fuente qumica 137Cs, con una vida media de 30.2 aos. En unaprimera etapa, el 137Cs decae a un estado excitado de 137Ba a travs de la emisin beta de un electrn del ncleo(extremo superior). El estado excitado resultante del bario [137Ba*], con una vida media de 2.6 minutos, decae hastaalcanzar su estado estable a travs de la emisin de un rayo gamma con una energa de 662 keV. La mayora de lasherramientas de adquisicin de registros de neutrn utilizan una fuente qumica de 241AmBe (extremo inferior). Estafuente se basa en una reaccin nuclear entre las partculas alfa de alta energancleos 4Hey 9Be para generarneutrones energticos. El 241Am sirve como fuente de las partculas alfa cuando decae al estado excitado del nep-

tunio [237Np*]. El ncleo 237Np* alcanza su estado fundamental mediante la emisin subsiguiente de un rayo gammade 60-keV. Una pequea fraccin de las partculas alfa emitidas por el 241Am reacciona con el 9Be que rodea al ncleode 241Am. Esta reaccin conduce a la formacin de un breve estado excitado de carbono 13C [13C*], que emite unneutrn y se convierte en un estado excitado de 12C [12C*]. 12C* alcanza su estado estable a travs de la emisin de

un rayo gamma de alta energa. La produccin de neutrones en esta fuente es muy ineficaz. Una fuente tpica emiteaproximadamente 4x1010 partculas alfa en un segundo y genera aproximadamente 2x107 neutrones/s.


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20. Aitken et al, referencia 13.21. El PNG contiene tritio y existen pequeas fuentes de

estabilizacin en algunos de los detectores. Estaspequeas fuentes no requieren ningn tratamientoespecial mientras se encuentran en el interior de laherramienta.

22. Weller G, el-Halawani T, Tribe I, Webb K, Stoller C, GalvinS y Scott G: A New Integrated LWD Platform Delivers


ciones de formaciones globales, operaciones deperforacin eficientes y seguras y colocacionesprecisas de los pozos.21 El servicio multifuncinde adquisicin de registros durante la perfora-cin EcoScope elimina muchas de lasdesventajas asociadas con las tecnologas LWDprevias. Este servicio permite la adquisicin denuevas mediciones para petrofsicos y gelogos yproporciona un nivel de seguridad y eficiencia

inigualable para el personal de perforacin(derecha).22 El collar LWD EcoScope mide 26pies de largo y posee un dimetro nominal de17.15 cm [634 pulgadas]. Su tasa de flujo mximaes de 3.03 m3/min [800 galones americanos/min],puede tolerar una severidad de pata de perromxima durante la rotacin de 8/30.5 m [100pies], una severidad de pata de perro mximadurante el deslizamiento de 16/100 pies y puedeoperar en tamaos de pozos que oscilan entre21.3 y 25.1 cm [838 a 978 pulgadas].

Los especialistas de Schlumberger compren-dieron la importancia de establecer unacompatibilidad retroactiva para lograr la acepta-cin industrial, de manera que la opcin deadquirir una medicin de densidad estndar fueincluida en el diseo de la herramienta.23 Laopcin de medicin de la densidad basada en lafuente Cs permite la medicin del factor fotoe-lctrico (PEF, por sus siglas en ingls) para ladeterminacin de la litologa. Tambin seadquieren un registro de calibre de densidadpara el control de la calidad de los registros y el

volumen del pozo e imgenes de densidad y PEFpara el anlisis estructural. La medicin de

rayos gamma, densidad y neutrn es una medi-cin nueva que se ajusta a las mediciones dedensidad previas.

Los riesgos asociados con la utilizacin defuentes qumicas LWD, especialmente la fuente

AmBe, ponen de manifiesto la importancia decontar con una fuente PNG viable. La seguridaddel PNG es inherente al diseo de la herra-mienta EcoScope, ya que el PNG es alimentadoen forma directa y exclusiva por un turbo gene-rador de la herramienta TeleScope que esenergizada mediante circulacin de lodo.

Los desafos del desarrollo de este tipo de

dispositivo eran considerables. En una primeraetapa, los cientficos e ingenieros de Schlumberger

analizaron los riesgos y decidieron incluir unafuente 137Cs en la herramienta EcoScope paraproporcionar mediciones de densidad y PEFestndar y las imgenes de pozo asociadas. Laposicin de la fuente 137Cs se modific para facili-tar la carga rpida de la fuente y mejorar laprecisin y la exactitud de las mediciones de den-sidad. La fuente 137Cs se carga desde el costadodel collar EcoScope, procedimiento que insume,

en promedio, un tercio del tiempo necesario parala carga con el mtodo anular. Adems, no existefuente AmBe alguna para cargar. La posicin dela fuente 137Cs ha sido optimizada para incremen-tar las velocidades de conteo y mejorar larespuesta de la densidad a ROP elevadas.24

El PNG produce los neutrones de alta energanecesarios para medir la porosidad neutrnicatermal (TNPH, por sus siglas en ingls), la mejorporosidad neutrnica termal (BPHI, por sus siglasen ingls) y el parmetro sigma de la formacin ovolumtrico. Para lograr consistencia y compatibi-lidad retroactiva, la respuesta TNPH de laherramienta EcoScope es similar a la respuestaTNPH de la herramienta adnVISION (Densi-dadNeutrn Azimutal) y estas dos medicionesmostraron buena concordancia durante las prue-bas. No obstante, dado que el PNG produce elquntuplo de neutrones con el triple de energade la fuente AmBe, la medicin TNPH de laherramienta EcoScope es estadsticamente msprecisa, provee una lectura ms profunda de laformacin y resulta menos afectada por la rugosi-dad del pozo. Tanto las porosidades neutrnicasTNPH de la herramienta EcoScope como las de la

herramienta adnVISION exhiben los mismosefectos de densidad de la formacin. sta es lacausa principal de las conocidas lecturas de poro-sidad neutrnica alta de la lutita.

Debido a la mayor energa neutrnica y elincremento de la distancia del detector lejanocon respecto a la fuente neutrnica, las medicio-nes de la porosidad neutrnica de la herramientaEcoScope son ms influenciadas por la densidadde la formacin que las mediciones adnVISION.En el clculo BPHI, la mayor parte de los efectosde la densidad se eliminan, lo que se traduce enuna medicin del IH que posee un rango din-

mico ms amplio, es ms precisa ante laexistencia de altas porosidades y posee efectos

Rayos gamma,densidad y neutrn

EspectroscopaParmetro sigmaPorosidad

Calibre ultrasnico

Densidad azimutal,factor fotoelctricoy calibre de densidad

InclinacinPresin anular duranla perforacin

Choques y vibracionestriaxiales

Rayo gammanatural azimutal

> Collar de mediciones integrado EcoScope. Lasnuevas mediciones EcoScope incluyen medicio-nes sin fuentes radioactivas de rayos gamma,densidad y neutrn, datos de espectroscopa,mediciones del parmetro sigma, y medicionesde choques y vibraciones, inclinacin, presinanular y rayos gamma azimutales. El collarposee una longitud de 26 pies y la medicin ms

lejana se encuentra a menos de 4.9 m [16 pies]de distancia de la base del collar.

Improved Drilling Efficiency, Well Placement andFormation Evaluation Services, artculo de la SPE 96652,presentado en la Conferencia de reas Marinas deEuropa, Aberdeen, 6 al 9 de septiembre de 2005.

23. Aitken et al, referencia 13.24. Weller et al, referencia 1.


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litolgicos ms limitados que la respuesta TNPH(arriba). La medicin BPHI de la herramientaEcoScope coincide con la respuesta TNPH en las

zonas limpias y muestra mayor consistencia entreun pozo y otro. Los datos de entrada requeridospara la correccin de la densidad BPHI, puedenobtenerse ya sea a partir de la densidad de lafuente Cs o a partir de las mediciones NGD. Lasmediciones de neutrones avanzadas de la nuevaherramienta LWD otorgan a los operadores msflexibilidad en lo que respecta al diseo de losprogramas de adquisicin de registros LWD. ElPNG provee la opcin de eliminar las fuentes deadquisicin de registros radioactivas qumicas detoda la operacin.

La herramienta EcoScope incluye adems

una medicin de la resistividad de la propaga-cin, que posee el mismo principio de medicinque la herramienta de resistividad LWD de pre-

via generacin, la herramienta de Resistividadde Arreglo Compensada arcVISION. La medicinse obtiene en dos frecuencias diferentes2 MHz

y 400 kHzutil izando dos receptores y cincotransmisores con espaciamientos que oscilanentre 41 y 102 cm [16 y 40 pulg]. La similitudexistente entre la medicin de la resistividad de

la herramienta EcoScope y las de las herramien-tas previas, ofrece claras ventajas en lo querespecta a la evaluacin de formaciones y permite

que la industria explote los avances existentes entrminos de modelado de la resistividad. En laherramienta EcoScope, las secciones de medicinde la resistividad y las secciones de medicionesnucleares se intercalan, lo que constituye unainnovacin importante en cuanto al diseo queposibilit la implementacin del collar integradoms corto.

La interpretacin de los datos de resistividades mucho ms compleja en los pozos altamentedesviados y horizontales que en los pozos ver-ticales. Por este motivo, se ha dedicado unenorme esfuerzo al desarrollo de tcnicas de

procesamiento de avanzada para la obtencin dedatos de resistividad LWD, tales como la aplica-cin de tcnicas de inversin para resolver laresistividad de la formacin verdadera (Rt) ymejorar el clculo de las fracciones de volumende fluidos presentes en el yacimiento.25

La resistividad de la formacin se puedecombinar con las mediciones nucleares nuevas ytradicionales de la herramienta EcoScope paragenerar una evaluacin de formaciones integral

y ms cuantitativa. Esto se realiza en el programade interpretacin EcoView, especficamente dise-ado para la interpretacin asistida porcomputadora de los datos de la herramientaEcoScope. El programa EcoView soporta la visua-lizacin bidimensional (2D) y tridimensional(3D) de la geometra del pozo y los datos geolgi-cos o de las imgenes de la pared del pozo.

Adems, el programa contiene la metodologa

robusta del sistema de evaluacin petrofsicaDecisionXpress.26

La interpretacin petrofsica en el programaEcoView asume que los datos de la herramientaEcoScope se obtienen inmediatamente despusde la perforacin y que la invasin es, por lotanto, insignificante. Los datos EcoScope adqui-ridos en una etapa posterior del proceso deperforacin, por ejemplo, durante una pasadacon fines de ensanchamiento del pozo, puedenrequerir aplicaciones de interpretacin de regis-tros ms sofisticadas para validar los resultadospetrofsicos. Esto incluye la utilizacin delsistema de caracterizacin de yacimientos inte-grado GeoFrame de Schlumberger.

La integracin de datos geolgicos y petrofsi-cos con datos de la geometra del pozo en unaplataforma, otorga a los equipos a cargo de losactivos de las compaas operadoras informacinmejorada para la evaluacin de formaciones. Enla localizacin del pozo, el programa EcoViewutiliza las mediciones relacionadas con la perfo-racin obtenidas con la herramienta EcoScope,para ayudar a mejorar el proceso de toma dedecisiones destinadas a optimizar las colocacio-

nes de pozos y las operaciones de perforacin.

Operaciones de perforacin ms seguras,

ms rpidas y ms inteligentes

La herramienta LWD EcoScope adquiere datosde choques y vibraciones triaxiales, datos depresin anular, datos de inclinacin continua ydatos de calibre ultrasnico y de densidad. Estasmediciones son monitoreadas en tiempo real, loque permite la evaluacin constante del desem-peo de la perforacin y la calidad del pozo.

El anlisis de las vibraciones y choques defondo de pozo resulta esencial para la optimiza-

cin de las operaciones de perforacin y para laextensin de la vida til de los componentes delBHA, incluyendo barrenas, motores de fondo ysistemas LWD y MWD. En las herramientasMWD, los medidores de deformacin miden elesfuerzo de torsin mientras que los acelerme-tros miden el choque axial y lateral, lo que enconjunto permite el clculo de la vibracin.27 Losdatos de las vibraciones ayudan a caracterizar elmecanismo de vibracin, o la combinacin de

14 Oilfield Review

> Comparacin de las mediciones de porosidad neutrnica termal obtenidascon la herramienta adnVISION previa y la nueva herramienta EcoScope. Laporosidad neutrnica termal de la herramienta EcoScope, TNPH, se ajusta ala medicin TNPH de la herramienta adnVISION, incluso en las lutitas densas,que son simuladas por la formacin de almina (extremo superior). La mejorporosidad neutrnica termal, BPHI, es una medicin del IH que exhibe un rangodinmico ms amplio que la medicin TNPH previa (extremo inferior) y propor-cionar una lectura ms baja en las lutitas que la medicin TNPH estndar.

1.5

1.0

2.0

0.5

0

2.5

3.0

Mejorp

orosidad

neutrn

icaterm

al(BPHI)

Relacinentredetectores

cercanoylejanocorregida

Relacinentredetectores

cercanoylejanocorregida

1.5

1.0

2.0

0.5

0

2.5

3.0

0 10 20 30 40 50 60 70

Porosidad, %

Herramienta EcoScope en calizasHerramienta adnVISION en calizasHerramienta EcoScope en Al2O3Herramienta adnVISION en Al2O3


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mecanismos, que provocan los choques. Estosmecanismos pueden incluir el rebote de labarrena, su atascamiento/deslizamiento, el girode la barrena y el giro del BHA. Una vez identifi-cada la causa principal de la vibracin, sepueden modificar los procedimientos o los par-metros de perforacin para corregir losproblemas. Por ejemplo, la modificacin delpeso sobre la barrena (WOB, por sus siglas en

ingls) o de la velocidad de rotacin puede tenerun efecto enorme sobre las vibraciones. Las

vibraciones tambin pueden ser reducidas modi-ficando el BHA, por ejemplo a travs de lautilizacin de una barrena diferente o del agre-gado de ensanchadores a rodillo, o modificandoel sistema de inyeccin a travs del incrementode la lubricidad del lodo. Los esfuerzos por mini-mizar las vibraciones y los choques a menudomejoran la ROP y la calidad del pozo.

La medicin de la presin anular con laherramienta EcoScope ayuda a los perforadores

y a los ingenieros de perforacin a identificar yevitar potenciales problemas de perforacin.28

En ambientes de perforacin complejos, talescomo los pozos de alcance extendido y de aguasprofundas, los datos de presin anular en tiemporeal ayudan a manejar la densidad de circula-cin equivalente (ECD, por sus siglas en ingls).Manteniendo el valor de la ECD dentro de una

ventana tolerable, los ingenieros de perforacinpueden prevenir los problemas de prdida decirculacin e inestabilidad del pozo. Estos pro-blemas pueden ocasionar costos superiores a losprevistos y la prdida potencial de un pozo. Ade-

ms, el monitoreo continuo de la presin anularprovee informacin sobre suspensin de slidos,golpes de presin y presiones de flujo y oleadainicial, lo que fomenta la implementacin deprcticas especficas para optimizar adicional-mente las operaciones de perforacin.29

Las mediciones del dimetro del pozo (cali-bre) obtenidas durante la perforacin ofrecenretroalimentacin inmediata y crucial sobre laestabilidad del pozo y la forma del agujero. Losdatos de calibre tambin se utilizan para evaluarlas condiciones del agujero antes de la entuba-

cin y para los clculos del volumen del pozoque se utilizan para estimar el volumen decemento requerido. Histricamente, ha sido dif-cil adquirir datos del tamao del agujero a partirde una plataforma LWD porque los medidores decalibre mecnicos, como los utilizados por lasherramientas operadas con cable, no resultanprcticos en el ambiente de perforacin.

La herramienta EcoScope adquiere dos con-

juntos de datos de calibre independientes. Dossensores ultrasnicos obtienen una medicin dela separacin de la herramienta, de 16 sectores,que se utiliza para proveer el dimetro azimutaldel pozo mientras rota el BHA. Cuando la herra-mienta se encuentra en modo de deslizamiento,la medicin se obtiene en direcciones opuestas,perpendiculares al eje de la herramienta. Tam-bin se genera una medicin azimutal de calibre,de 16 sectores, a partir de la medicin de la sepa-racin de la herramienta, basada en la densidad,que se adquiere durante la rotacin de lacolumna de perforacin. La medicin del calibrebasada en la densidad requiere la utilizacin deuna fuente de 137Cs.

Adems de evaluar el desempeo de la perfo-racin, el equipo de desarrollo de la herramientaEcoScope se concentr en la colocacin del pozo.Las necesidades de exploracin hoy en da exi-gen que los perforadores accedan a los objetivosde los yacimientos con precisin y eviten los ries-gos de perforacin y produccin y que lo haganen forma eficiente. Dadas estas demandas, lasmediciones MWD ms importantes estn relacio-nadas con la posicin del pozo. Los datos de

azimut e inclinacin del pozo resultan crucialespara permitir que los perforadores direccionalesajusten las trayectorias de los pozos para darcabida a la informacin geolgica nueva prove-niente de las mediciones LWD en tiempo real.30

Para un control direccional ptimo, las medi-ciones de la trayectoria del pozo debenobtenerse lo ms cerca posible de la barrena. Lareduccin del retraso de tiempo existente entrela adopcin de acciones y la visualizacin de losefectos cuantitativos de esas acciones, otorgaretroalimentacin inmediata a los perforadores

direccionales y mejora el control de la perforacin. Por este motivo, la nueva herramientaEcoScope mide la inclinacin continua, a 2.1 m[7 pies] encima de la base del collar. Los datosde orientacin del agujero ahora llegan msrpido y son ms relevantes con respecto a laposicin de la barrena, lo que se traduce en unmejor control de la perforacin direccional.

Nueva tecnologa LWD en el Golfo de Mxico

El impacto positivo de las tecnologas LWD en eGolfo de Mxico es indiscutible. Con los altoscostos de los equipos de perforacin, el mejoramiento de la eficiencia logrado en todos losaspectos de las operaciones de perforacin produce enormes dividendos para los operadores.

La tecnologa EcoScope representa un importante paso adelante porque expande y mejora lasoperaciones de evaluacin de formacionedurante la perforacin. Adems, reduce etiempo de equipo de perforacin asociado con laconexin y desconexin del BHA, posibilita ROPsms altas sin comprometer la calidad de losdatos e incrementa las velocidades de transmisin de datos en tiempo real con la herramientaTeleScope. El diseo de la herramienta EcoScopecoloca un vasto arreglo de mediciones muchoms cerca de la barrena que antes, lo que minimiza los efectos del ambiente y la invasin sobrelos datos de los registros, y reduce el tiemporequerido para que los datos cruciales lleguen amanos de los especialistas.

En el Golfo de Mxico, Devon Energy Corporation corri la herramienta LWD EcoScope para

investigar su impacto operacional en pozosdireccionales del Golfo de Mxico. Despus deperforar un pozo, Devon corri las herramientasoperadas con cable de Schlumberger para comparar las mediciones equivalentes con los datode la herramienta EcoScope.

Las mediciones de las herramientas operadacon cable incluyeron registros de induccin dearreglo, densidad estndar, porosidad neutrnicaepitermal, parmetro sigma y espectroscopa decaptura de neutrones. Una comparacin detallada de los conjuntos de datos mostr una

25. Li Q, Liu CB, Maeso C, Wu P, Smits J, Prabawa H yBradfield J: Automated Interpretation for LWDPropagation Resistivity Tools Through Integrated ModelSelection, Transcripciones del 44. Simposio Anual deAdquisicin de Registros de la SPWLA, Galveston,Texas, 22 al 25 de junio de 2003, artculo UU.

26. Barson D, Christensen R, Decoster E, Grau J, Herron M,Herron S, Guru UK, Jordn M, Maher TM, Rylander E yWhite J: Spectroscopy: The Key to Rapid, ReliablePetrophysical Answers, Oilfield Review17, no. 2(Verano de 2005): 1433.

27. Ashley el al, referencia 17.28. Hutchinson M y Rezmer-Cooper I: Using Downhole

Annular Pressure Measurements to Anticipate Drilling

Problems, artculo de la SPE 49114, presentado en laConferencia y Exhibicin Tcnica Anual de la SPE,Nueva Orlens, 27 al 30 de septiembre de 1998.Aldred W, Cook J, Bern P, Carpenter B, Hutchinson M,Lovell J, Rezmer-Cooper I y Leder PC: Using DownholeAnnular Pressure Measurements to Improve DrillingPerformance,Oilfield Review10, no. 4 (Invierno de1998/1999): 4055.

29. Las mediciones de la presin anular obtenidas con laherramienta EcoScope incluyen una medicin de lapresin dinmica en tiempo real mientras las bombasestn operando y una medicin de la presin estticacuando las bombas estn fuera de servicio. Una baterade reloj en tiempo real suministra la potencia para la

medicin esttica. Los datos estticos son enviados a lasuperficie una vez que las bombas se vuelven a poneren funcionamiento.

30. Inaba M, McCormick D, Mikalsen T, Nishi M, Rasmus J,Rohler H y Tribe I: El auge de las imgenes de la pareddel pozo, Oilfield Review15, no. 1 (Verano de 2003):2439.Breton P, Crepin S, Perrin J-C, Esmersoy C, Hawthorn A,Meehan R, Underhill W, Frignet B, Haldorsen J, HarroldT y Raikes S: Mediciones ssmicas bien posicionadas,Oilfield Review14, no. 1 (Verano de 2002): 3463.Bargach et al, referencia 5.


13/22

excelente concordancia en las secciones de luti-tas. La comparacin de los registros en lasareniscas permeables arroj diferencias que,segn se interpret, fueron causadas por la inva-sin del filtrado de lodo a base de aceitesinttico en las areniscas acuferas. Esta inva-sin se produjo durante el tiempo transcurridoentre la perforacin y la adquisicin de registroscon herramientas operadas con cable (arriba).

En otro pozo, las mediciones de la herra-mienta EcoScope se compararon con las de laherramienta adnVISION, colocada a 15 m [50pies] encima del collar EcoScope de 26 pies.Durante la perforacin de este pozo, se extrajoel BHA por problemas de prdida de circulacin.La proximidad de los datos nucleares de laherramienta EcoScope con respecto a la barrenapermiti al operador correr una tubera de

revestimiento corta sin tener que efectuar lospreparativos para la ejecucin de una carrera deadquisicin de registros con herramientas ope-radas con cable con el fin de identificar quhaba en las areniscas de fondo, lo que se tra-dujo en un ahorro de US$ 250,000 (prximapgina, arriba). Las herramientas nucleares

LWD previas no habran estado suficientementecerca de la barrena como para caracterizar todoel intervalo de areniscas.

Perforaciones desviadas en el Mar del Norte

En el sector central del Mar del Norte, NexenPetroleum U.K. Limited prob la gama completade mediciones de perforacin y evaluacin deformaciones de la tecnologa EcoScope.31 Pararecuperar los hidrocarburos atrapados en eltecho del yacimiento, Nexen dise una re-entrada echado (buzamiento) arriba de un pozoexistente para penetrar las areniscas pros-

pectivas con un ngulo de 35 y producir loshidrocarburos sin explotar, desde un pozo de21.6 cm [812 pulgadas]. La alta calidad de laevaluacin de formaciones result crucial paracolocar el pozo dentro del yacimiento y terminarlos intervalos ms productivos. Otro de los obje-tivos de Nexen era evaluar la calidad de lasnuevas mediciones EcoScope, as como determi-nar y cuantificar cualquier ventaja observada entrminos de seguridad y eficiencia.

16 Oilfield Review

X,050

X,100

X,150

X,200

X,250

X,300

X,350

0 200API

Rayos gamma EcoScope

0 200API

Rayos gamma Herramienta con cable

6 16Pulgadas

Calibre6 16Pulgadas

Tamao de la barrena

0.2 200ohm.m

Resistividad verdadera EcoScope

0.2 200ohm.m

Resistividad verdadera Herramienta con cable

0.2 200ohm.m

Resistividad de la zona

lavada Herramientacon cable

1.85 2.85g/cm3

Densidad volumtrica EcoScope

1.85 2.85g/cm3

Densidad volumtrica Herramienta con cable

0.45 -0.15Relacin de volumen

ndice de hidrgeno EcoScope

0.45 -0.15Relacin de volumen

ndice de hidrgeno Herramienta con cable

60 0uc

Parmetro sigma EcoScope

60 0uc

Parmetro sigma Herramienta con cable

Profundidad,

pies

< Comparacin entre los datos obtenidos con laherramienta EcoScope y los datos obtenidos conherramientas operadas con cable en el Golfo deMxico. Las mediciones obtenidas con la herra-mienta EcoScope y con herramientas operadascon cable se superponen en las lutitas donde losefectos de la invasin son insignificantes. Noobstante, en las areniscas ms porosas y perme-ables, los datos de la herramienta EcoScope y losdatos de las herramientas operadas con cablemuestran diferencias resultantes de la invasin

del filtrado de lodo a base de aceite. Las lecturasde resistividad verdadera, Rt, de ambos mtodosde adquisicin de registros son similares porqueesas mediciones trascienden el volumen afec-

tado por la invasin. El efecto del filtrado de lodoa base de aceite se observa en la densidad volu-mtrica obtenida con las herramientas operadascon cable y en las curvas de resistividad some-ras. Las mediciones de la porosidad neutrnicade las herramientas operadas con cable y laherramienta EcoScope exhiben una buena coin-cidencia. El Carril 1 muestra una comparacinentre las lecturas de rayos gamma y una curva decalibre, el Carril 2 exhibe una comparacin entrelos datos de Rty la curva de resistividad de lazona lavada obtenida con herramientas operadas

con cable, y el Carril 3 contiene superposicionesde mediciones del parmetro sigma, el ndice dehidrgeno y la densidad, efectuadas con la herra-mienta EcoScope y con herramientas operadascon cable.


14/22

Profundidad,

pies

10,500

10,450

10,400

10,350

10,300

10,550

10,60010,650

10,700

Tiempo despus de la barrena, horas0 1 2 3 4 5

HerramientaEcoScope

HerramientaadnVISION


Para efectuar una comparacin vlida entre losdatos de la herramienta EcoScope y las medicionede la porosidad LWD previas, Nexen y Schlumbergerincluyeron una herramienta adnVISIO N porencima de la herramienta TeleScope, emplazadapor sobre el collar EcoScope. La herramientaEcoScope adquiri mediciones estndar de rayogamma, resistividad en las frecuencias de 2 MHz

y 400 kHz y mediciones de atenuacin, mediciones de densidad Cs y datos de porosidad neutrn

y calibre, para caracterizar el yacimiento y comparar esas mediciones con las medicionescorrespondientes obtenidas con la herramientaadnVISION. El objetivo de la operacin LWD eraevaluar las mediciones LWD estndar de la herramienta EcoScope y estimar el valor potencial delas modernas mediciones EcoScope, tales como eparmetro sigma, los datos espectroscpicos decaptura, porosidad neutrn, y densidad neutrngenerados por el PNG.

El pozo de re-entrada penetr dos areniscasgasferas, que fueron registradas una o dos horasdespus de la penetracin de la barrena con los

sensores EcoScope y nuevamente con la sarta deherramientas adnVISION, una o dos horasdespus de que el collar EcoScope pasara eintervalo (izquierda). Los datos de los registromostraron comparaciones favorables pero exhibieron diferencias debido a la rpida invasinproducida en el yacimiento. Si bien el lapso de

31. Weller et al, referencia 22.

> Tiempo transcurrido desde la perforacin hasta la adquisicin de registrospara dos herramientas LWD. Los sensores EcoScope estuvieron desfasadoscon respecto a la barrena en 1 a 2 horas. La herramienta adnVISION paslas profundidades correspondientes entre 2.5 y 4 horas despus que labarrena. La diferencia de tiempo entre las dos herramientas vara debido alos cambios de la ROP.

X,000

Profundidad,

pies

X,050

X,100

0 150API

Rayos gamma

500 0pies/h

0.2 200ohm.m

Resistividad de cambiode fase 40 pulgadas

0.2 200ohm.m


0.2 200ohm.m


0.2 200ohm.m


0.2 200ohm.m


0.02 20ohm.m

Resistividad deatenuacin 40 pulgadas

0.02 20ohm.m


0.02 20ohm.m


0.02 20ohm.m


0.02 20ohm.m


0 100

Factor fotoelctrico de fondo

1.65 2.65g/cm3Densidad volumtrica de fondo

0.6 0pies3/pies3

Porosidad neutrnica termal

-0.8 0.2

Correccin por densidadde fondo

g/cm3

Herramienta adnVISION

100

2.65g/cm3Densidad volumtrica de fondo

0pies3/pies3

Porosidad neutrnica termal

0.2

Correccin por densidadde fondo

g/cm3

Herramienta EcoScope

0

1.65

0.6

-0.8

5 25Pulgadas

Dimetro del pozo horizontal

5 25Pulgadas

Dimetro del pozo vertical

Herramienta EcoScope

Factor fotoelctrico de fondo

Cruce Densidad-Neutrn Cruce Densidad-Neutrn

ROP5 pies de promedio

< Mediciones ms cerca de la barrena. Un ope-rador del Golfo de Mxico corri las herramien-

tas adnVISION y EcoScope para comparar lasmediciones de estas herramientas LWD. Los pro-blemas de prdida de circulacin obligaron alperforador a extraer el BHA antes de que la are-nisca de inters ms profunda pudiera ser regis-

trada con la herramienta adnVISION. Sin laherramienta EcoScope en el BHA, la tecnologaprevia hubiera omitido la arenisca ms profundasituada a X,100 pies. Dado que las mediciones

EcoScope se obtuvieron cerca de la barrena,esta herramienta logr caracterizar la areniscacorrectamente y se evit una carrera de adqui-sicin de registros con herramientas operadascon cable. La herramienta EcoScope indica lapresencia de un volumen de gas significativa-mente superior (sombreado amarillo) en las are-niscas gasferas aparentes, que la herramientaadnVISION corrida aproximadamente cuatrohoras despus que la herramienta EcoScope. ElCarril 1 contiene datos de rayos gamma, calibrey velocidad de penetracin (ROP). En el Carril 2se comparan las mediciones de resistividad dela herramienta EcoScope. El Carril 3 muestra lasmediciones nucleares de la herramientaadnVISION, mientras que en el Carril 4 se exhi-

ben las mediciones nucleares de la herramientaEcoScope.


15/22

tiempo inherente que existe entre los collares demedicin durante la perforacin ayud a caracte-rizar el proceso de invasin, 20 horas despus dela perforacin durante una pasada para ensan-char el pozo, se realiz otra comparacin msdefinitiva. Esta pasada mostr coincidenciasentre las mediciones (arriba).

El anlisis petrofsico y el anlisis de produc-tividad se llevaron a cabo en la zona de inters

utilizando el programa de interpretacin Eco-View. Di cho pr ograma ut il iz a la apli cacinSpectroLith para el procesamiento litolgico delos espectros de la herramienta de espectrosco-pa de rayos gamma inducidos por neutrones. Lainformacin de rendimiento elemental prove-niente de los datos espectroscpicos EcoScopepermite la determinacin de la litologa, inclu-

ye ndo el c lc ul o pr ec is o de la s fr ac cion esarcillosas.32 El conocimiento de la litologa posi-

bilita el cmputo de las propiedades de lamatrizpor ejemplo los valores de densidad degranos, PEF de granos, parmetro sigma de gra-nos y neutrn de granosque se utilizan en laevaluacin petrofsica33

El anlisis EcoView ayud a identificar dosintervalos de areniscas productivas con un escaso

volumen de arcilla. La arenisca superior, situadaa una profundidad de 3,158 m [10,360 pies],

posee un espesor de 38 m [125 pies] y el espesorde la arenisca inferior, situada a una profundi-dad de 3,249 m [10,660 pies], es de 19 m [63pies]. Las areniscas exhiben porosidades de un15% como mnimo, permeabilidades mximascalculadas superiores a 1 Darcy y una buena pro-ductividad estimada. Luego de la terminacindel pozo, la arenisca inferior fue disparada y pro-dujo 1,748 m3 [11,000 bbl] de condensado porda y 1.5 milln de m3 [54 millones de pies3] de

gas por da. La arenisca superior ser terminadadespus de que el intervalo inferior comience aproducir un volumen de agua excesivo.

El collar LWD EcoScope tambin registrimgenes de la pared del pozo para determinarel echado estructural del intervalo. Tanto lasimgenes de rayos gamma como las de densidadse computaron e interpretaron utilizando lascapacidades de picado de echados del programa

de visualizacin tridimensional de datos depozos WellEye, que se emplea para examinarimgenes de la pared del pozo y calcular losechados estructurales. Durante la perforacinde este pozo de re-entrada, los perforadoresdebieron enfrentarse con problemas de atasca-miento/deslizamiento y vibraciones excesivas.Estos episodios fueron captados en el monitordel perforador, lo que ayud a Nexen a correla-cionar los problemas de perforacin conlitologas especficas presentes en la seccin y amitigar potencialmente los problemas quepodran surgir en pozos futuros (prxima pgina).

La seguridad y la eficiencia de las operacio-nes son extremadamente importantes paraNexen. La herramienta EcoScope sustenta estameta; a diferencia de otros collares LWD, norequiere personal que manipule las bateras delitio, porque el turbogenerador TeleScope, ener-gizado mediante la circulacin del lodo deperforacin, suministra su potencia. Adems, elnuevo diseo integrado del collar unitario hapermitido eliminar la necesidad de manipularotros collares durante los viajes de entrada ysalida del pozo. La fuente unitaria puede remo-

verse rpidamente porque el acceso a la mismase realiza desde un costado del collar y el collarunitario puede enderezarse cuando se extrae delpozo. La incorporacin del PNG redujo la exposi-cin del personal a la radiacin durante la carga

y descarga de la fuente. La utilizacin de unasarta LWD que no contenga fuentes de adquisi-cin de registros qumicas sigue siendo unaopcin atractiva para Nexen en el futuro.

Si se extrapolan los ahorros de tiempo logra-dos en este pozo de re-entrada a operacionesfuturas tpicas, la herramienta EcoScope permi-tir un ahorro total de tiempo de equipo de

perforacin estimado en 6 horas. El principal aho-rro de tiempo identificado incluye una horadebido a que los ingenieros LWD ya no tienen quecargar y descargar la fuente radioactiva de AmBe.

Adems, el collar EcoScope unitario y ms cortoreduce los tiempos de recuperacin y desarmado,lo que posibilita un ahorro de aproximadamenteuna hora y media, y las secciones de repeticinms cortas, registradas a razn de 137 m/h[450 pies/h], ahorran otra hora por carrera.34

18 Oilfield Review

10,400

10,450

10,500

Profundidadmedida,

pies

150

Rayos gamma

API

0 150

Rayos gamma

300

API

6

Calibre

Pulgadas 16

1.95 2.95g/cm3

1.95 2.95g/cm3

1.95 2.95g/cm3

1.95 2.95g/cm3

Densidad volumtrica,adnVISION perforacin

0.45 -0.15pies3/pies3

0.45 -0.15

0.45 -0.15

0.45 -0.15

Porosidad neutrnica,EcoScope perforacin

Imagen delregistro dedensidad

Baja Alta

Densidad volumtrica,EcoScope ensanchamiento

Densidad volumtrica,adnVISION ensanchamiento

Densidad volumtrica,EcoScope perforacin

pies3/pies3

pies3/pies3

pies3/pies3

Porosidad neutrnica,adnVISION ensanchamiento

Porosidad neutrnica,EcoScope ensanchamiento

Porosidad neutrnica,adnVISION perforacin

> Adquisicin de registros con la tcnica de lapsos de tiempo (tcnica de repe-ticin). Comparacin entre los datos de los registros EcoScope y adnVISION,obtenidos de una pasada de perforacin y de una pasada de ensanchamien-

to del pozo, realizada 20 horas ms tarde. Mientras la diferencia entre losdos conjuntos de datos provenientes de la pasada de perforacin muestraclaramente los efectos de un proceso de invasin dinmico, los datos de lapasada de ensanchamiento del pozo se superponen. Esto indica que la inva-sin del filtrado de lodo se ha estabilizado en el momento en que se realiz lapasada de ensanchamiento. Adems, la diferencia de tiempo entre la pasadade la herramienta EcoScope y la pasada de la herramienta adnVISION fuesustancialmente menor durante la pasada de ensanchamiento porque el BHAse haba desplazado por la zona en forma ms rpida durante el proceso deensanchamiento que durante la perforacin. El Carril 1 muestra los datos delregistro de rayos gamma y de calibre. Los Carriles 2 y 3 ilustran la compara-cin de las lecturas de densidad volumtrica y de porosidad neutrn, respec-

tivamente. Se exhiben adems los datos de registros de las pasadas deperforacin y ensanchamiento del pozo. El Carril 4 contiene la imagen delregistro de densidad EcoScope.


16/22


Nexen considera significativas estas nuevas efi-ciencias, que totalizan ms de US$ 65,000 deahorro en tiempo de equipo de perforacin.

Descubrimiento de arenisca

en el Golfo de Mxico

Chevron ha desplegado la tecnologa EcoScopepara mejorar la evaluacin de formaciones y laeficiencia operativa en una estructura fallada,

estratigrficamente compleja del Golfo deMxico, en profundidades de agua de ms de 122m [400 pies]. El campo se caracteriza por poseeruna falla que inclina hacia el este y un acua-miento estratigrfico hacia el norte. El

yacimiento principal comprende lbulos de are-niscas de edad Pleistoceno que pueden sercontinuos, estar conectados, o no. A pesar delmapeo detallado con extensivos levantamientosssmicos 3D, esta heterogeneidad lateral de granescala complica las estrategias de perforacin,desarrollo y recuperacin para Chevron. Se hanperforado seis pozos de produccin direccionalesa partir de una sola plataforma, interceptandolas areniscas con ngulos de 30 y 60 para dre-nar la mayor cantidad de areniscas productivasposibles.

Los desafos que plantean las operaciones deperforacin y terminacin son significativos eneste campo. Existen presiones anormales y zonasde prdida de circulacin porque las areniscasprospectivas son areniscas permeables y no con-solidadas. Para complicar an ms las cosas, laslutitas son proclives a la dilatacin y causan exce-sivo esfuerzo de torsin y arrastre, lo que

frecuentemente produce problemas de atasca-miento de las herramientas. Chevron continabuscando el sistema de lodo ptimo para mitigarestos problemas y ha empleado tres sistemas delodo diferentes, incluyendo tanto sistemas delodo a base de agua como sistemas de lodo a basede aceite. Adems, Chevron instala terminacionescon tratamientos de fracturamiento y empaquepara el control de la produccin de arena porquese trata de areniscas no consolidadas.35

En esta rea, el programa de adquisicin deregistros depende de una variedad de factoresincluyendo las complejidades de los yacimientos

locales, el control en base a los datos de pozos

vecinos y los problemas de pozo anticipadosysuele ser una combinacin del mtodo LWD conel mtodo utilizado en herramientas operadascon cable. Las mediciones LWD que se correnms comnmente son las mediciones de rayosgamma y resistividad, mientras que las tcnicasutilizadas en herramientas operadas con cablese emplean para adquirir datos de registros deneutrn y densidad, as como para medir las pre-siones de los yacimientos, adquirir muestras defluidos de formacin y recolectar ncleos latera-

les. Un objetivo clave de Chevron, cuando corre

las herramientas operadas con cable, consisteen identificar los tipos de fluidos y los niveles decontacto de los mismos dentro de los diversoslbulos de areniscas, ya que ambos varan considerablemente entre una arenisca y otra.

En febrero de 2005, Chevron corri el collarEcoScope durante la perforacin, adems de unconjunto estndar de registros adquiridos conherramientas operadas con cable, una herramienta de generacin de Imgenes SnicaDipolar DSI y de obtencin de ncleos laterales

una vez que el pozo alcanz la profundidad final

500 pies/h

ROP5 pies promedio

6 Pulgadas

Calibre de densidadDimetro promedio

6 Pulgadas

Tamao de la barrena

0 API

Rayos gamma

Pulgadas

Calibre de densidad,vertical

Pulgadas

Calibre de densidad,vertical

Mineraloga yforma del agujero

EcoScope

Efecto fotoelctrico c/min

Mnima velocidad derotacin instantnea

del collar

c/min

Mxima velocidad derotacin instantnea

del collar

c/min

Velocidad de rotacin

gn

Vibracin RMS del eje S

pies-lbf

Vibracin RMS detorsin (de rotacin)

gn

Vibracin lateral

lpc

Presin anular defondo de pozo

F

Temperatura anularde fondo de pozo

6 Pulgadas

Calibre ultrasnicoDimetro promedio

0

16

16

150

-16 16

16 -16

0 200

0 200

0 200

0 10

0 5,000

0 10

0 1,500

0 250

10,600

10,650

10,700

10,750

10,800

10,850

16

> Abundancia de datos de pozos. La presentacin de los datos de perforacinjunto con la informacin litolgica permite a los perforadores identificar for-maciones problemticas y mitigar problemas futuros, si se perforan estratosequivalentes. Los datos de calibre y forma del pozo se presentan junto con lacurva de rayos gamma en el Carril 1. El carril correspondiente a la profundi-dad contiene la informacin litolgica de los datos de espectroscopa decaptura. El Carril 2 muestra los datos de las imgenes PEF, adquiridos a partirde la seccin estndar de mediciones de densidad basadas en Cs del collarEcoScope. El Carril 3 contiene informacin de la rotacin del BHA y el Carril4 muestra los datos de los niveles de vibracin de las herramientas. Es in-

teresante observar que los niveles de vibracin disminuyen en las areniscasy aumentan en las lutitas. El ltimo carril exhibe los datos de temperatura ypresin anular.

32. Herron SL y Herron MM: Quantitative Lithology: AnApplication for Open and Cased Hole Spectroscopy,Transcripciones del 37 Simposio Anual de Adquisicinde Registros de la SPWLA, Nueva Orlens, 16 al 19 dejunio de 1996, artculo E.Grau JA, Schweitzer JS, Ellis DV y Hertzog RC: AGeological Model for Gamma-Ray Spectroscopy LoggingMeasurements, Nuclear Geophysics3, no. 4 (1989):351359.

33. Herron MM, Herron SL, Grau JA, Seleznev NV, Phillips J,El Sherif A, Farag S, Horkowitz JP, Neville TJ y Hsu K:

Real-Time Petrophysical Analysis in Siliciclastics fromthe Integration of Spectroscopy and Triple-ComboLogging, artculo de la SPE 77631, presentado en laConferencia y Exhibicin Tcnica Anual de la SPE, SanAntonio, Texas, 29 de septiembre al 2 de octubre de 2002.Herron SL y Herron MM: Application of NuclearSpectroscopy Logs to the Derivation of Formation MatrixDensity, Transcripciones del 41 Simposio Anual deAdquisicin de Registros de la SPWLA, Dallas, 4 al 7 dejunio de 2000, artculo JJ.

34. La herramienta EcoScope obtiene dos puntos demedicin por pie, con una ROP de 137 m/h [450 pies/h].

35. Gadiyar B, Meese C, Stimatz G, Morales H, Piedras J,Profinet J y Watson G: Optimizacin de los tratamientosde fracturamiento y empaque, Oilfield Review16, no. 3(Invierno de 2004): 1831


17/22

Las herramientas operadas con cable fueron

corridas 48 horas despus que los sensoresEcoScope, lo que proporcion a Chevron conoci-mientos acerca de los procesos de invasinacaecidos en las areniscas de edad Pleistoceno(arriba).

El petrofsico de Chevron responsable de

Registros Con Guaya y Lwd

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