En les operacions de perforació de pous verticals, incidents com ara desviacions excessives d'inclinació del forat, trajectòries errades fora de les zones objectiu i costoses operacions de desviament segueixen sent reptes persistents a la indústria del petroli i el gas. Tradicionalment, els equips de camp sovint atribueixen aquestes fallades a errors operatius com ara un pes excessiu a la broca, alimentació desigual de canonades o orientacions de cara de l'eina desalineades. Tanmateix, els informes d'incidents de diverses regions operatives revelen un patró consistent: els mateixos perforadors aconsegueixen trajectòries totalment compatibles quan operen sota règims de paràmetres optimitzats. El problema no és l'error humà, sinó l'absència d'un marc sistemàtic de control de paràmetres que integri correctament el disseny del conjunt del fons del forat, la mesura durant la utilització de la perforació i l'optimització dels paràmetres de perforació.
Comprensió de la mecànica de la desviació
La inclinació del forat no es produeix instantàniament; s'acumula progressivament a mesura que avança la perforació a través de diferents tipus de formacions i litologies. Els principals motors de desviació inclouen les forces de deflexió de la formació natural, on en formacions d'immersió amb angles d'immersió superiors als 10 graus, el bit tendeix a derivar al llarg de la direcció normal del pla de l'estrat. Les formacions suaus-dures intercalades agreugen aquest efecte, ja que la broca perfora preferentment les capes més toves. Les estadístiques de diversos blocs indiquen que en intervals amb caigudes de formació de 15 a 30 graus, l'angle del forat augmenta de 2 a 4 graus per cada 100 metres perforats sense cap mesura de mitigació. La sinergia subòptima de WOB-RPM agreuja encara més aquest problema, ja que un pes excessiu a la broca indueix el panyament de la corda de perforació i un augment de les forces laterals que allunyen la broca de la vertical.
Forces de formació natural: els angles d'inclinació superiors als 10 graus provoquen una deriva progressiva de 2 a 4 graus per 100 metres.
WOB-Desequilibri de RPM: un WOB excessiu indueix un pandeig mentre que les altes RPM desencadenen el remolí de la corda.
Rigidesa BHA: els estabilitzadors desgastats que superen els 3 mm d'espai lliure eliminen els punts de pivot crítics.
Selecció del BHA adequat: pèndol vs.-forat complet
L'elecció de la configuració incorrecta del conjunt del fons del forat condueix a resultats de control de trajectòria contraproduents. El pèndol BHA utilitza la gravetat per generar una força del pèndol restauradora que empeny la broca cap a la part baixa del forat, contrarestar la deflexió induïda per la formació-. Aquesta configuració és ideal per a forces de formació moderades amb angles d'inclinació inferiors a 20 graus, i és especialment eficaç per corregir la inclinació existent que ja s'ha desenvolupat. El rendiment òptim requereix un estricte control WOB entre 60 i 80 kN, amb desviacions fora d'aquesta finestra que redueixen l'eficàcia del pèndol fins a un 40 per cent.
En canvi, el-forat complet o el BHA empaquetat empra de tres a quatre estabilitzadors molt espaiats per centralitzar la sarda de perforació i bloquejar la trajectòria de manera efectiva al seu lloc. Tot i que aquest conjunt és excel·lent per mantenir l'angle en seccions verticals i tangents, no pot corregir la desviació existent. Un error de camp crític i que s'observa amb freqüència és desplegar un conjunt de-forat complet per estabilitzar un forat ja desviat, que bloqueja efectivament l'error i evita qualsevol correcció natural. La pràctica correcta dicta l'ús seqüencial d'un conjunt de pèndol per a la correcció activa, seguit d'un conjunt de-forat complet per a l'estabilització passiva un cop restablida la vertical.
MWD: de la mesura reactiva al control proactiu
Tot i que els sistemes de mesurament durant la perforació són ara equips estàndard a la majoria de les plataformes, la seva utilitat sovint es limita a la validació posterior a la-perforació o al que els operadors anomenen autòpsia del pou. El canvi del sector ha d'avançar cap a la-vigilància en temps real i la predicció de tendències. Llegint les dades d'inclinació i azimut cada 3 a 5 metres durant la perforació, les tripulacions poden traçar tendències de desviació i intervenir quan la gravetat del dogleg s'acosta als 0,5 graus per 30 metres, evitant les grans correccions que costarien de 12 a 24 hores de temps de plataforma. A la secció de construcció, l'orientació de la cara de l'eina s'ha de verificar cada 0,5 a 1 metre d'avanç, ja que un sol grau d'error d'orientació es pot traduir en 2 a 3 metres de desplaçament horitzontal a la profunditat de la zona objectiu.
Optimització de la finestra operativa WOB-RPM
Els ajustos d'un sol paràmetre-com ara augmentar la velocitat de rotació només per millorar la taxa de penetració són generalment ineficaços en trajectòries de pous complexes. Els operadors han d'identificar un punt dolç acoblat on coexisteixen simultàniament tant el ROP com l'estabilitat de la trajectòria. Això implica augmentar gradualment el WOB en passos de 10 kN mentre es controla les tendències d'inclinació del MWD per identificar el límit superior abans que la desviació comenci a accelerar. A les seccions de construcció on el camí del pou passa de vertical a desviat, la finestra operativa s'estreny significativament. Les millors pràctiques de la indústria suggereixen reduir el WOB entre un 70 i un 80 per cent del límit de secció vertical i reduir simultàniament la velocitat de rotació entre un 10 i un 15 per cent per mantenir un control fiable de la trajectòria.
Conclusió: creació d'un sistema de control de-bucle tancat
El control eficaç de la trajectòria es basa en un cicle tancat-d'optimització de paràmetres, un seguiment-en temps real i una acció correctiva oportuna. Un operador que va implementar un sistema d'avís estructurat de tres-colors basat en llindars de severitat de dogleg va elevar les seves taxes d'èxit objectiu del 78% al 96% i va eliminar completament els incidents de desviament en un període de sis-mesos.
Per obtenir més informació, poseu-vos en contacte amb China Vigor al info@vigorpetroleum.com o truqueu al +0086 29 81161513.
