Los sistemas de medición durante la perforación (MWD) monitorean la posición del pozo, el rendimiento de la broca y la orientación de la sarta de perforación. Los instrumentos en un módulo en la herramienta de dirección de la sarta de perforación transmiten datos en tiempo real-al operador del MWD. Está relacionado con el registro-durante-la perforación (LWD).
Instrumentos resistentes-magnetómetros, giroscopios y acelerómetros que pueden soportar temperaturas de 400 grados F, presiones de 25 000 psi y 500 G durante 0,5 ms de impacto-están integrados en el conjunto del fondo del pozo (BHA). El BHA está equipado con una broca, un collar de perforación y estabilizadores de perforación que son los componentes funcionales responsables de la forma, dirección y penetración del pozo. Un BHA a menudo incluye un motor cuesta abajo y un sistema de dirección giratorio además de los sistemas MWD y LWD. La energía mecánica y eléctrica suele ser proporcionada por una turbina de fondo de pozo.
MWD cuantifica estrictamente el rendimiento de la sarta de perforación. LWD mide aspectos relacionados con formaciones geológicas, incluyendo:
- Rayos gamma emitidos por rocas o sedimentos.
- Densidad e índice fotoeléctrico.
- Porosidad de neutrones (para medir el índice de hidrógeno en un yacimiento)
- Calibre (tamaño y forma del pozo)
- Resistividad (ohmios-m)
- Registro sónico (capacidad del pozo para transmitir ondas sónicas)
- Imágenes de pozo
- Probador y muestreador de formaciones (para determinar fluidos y producción potencial)
- Resonancia magnética nuclear (para determinar la porosidad y permeabilidad de una formación geológica)
- Mediciones sísmicas durante la perforación que ayudan a determinar la ruta óptima del pozo
Los ingenieros de perforación utilizan los datos de los sistemas MWD y LWD para geoorientar la sarta de perforación y tomar decisiones informadas sobre la ruta del pozo y la producción esperada del pozo en aplicaciones de perforación terrestres y marinas. La reducción de los peligros de perforación que podrían disminuir la velocidad de penetración mejora la productividad de la sarta de perforación. Estos datos también se utilizan para garantizar que la perforación solo se realice en zonas autorizadas.
MWD también monitorea el funcionamiento de la broca y la sarta de perforación, incluidos parámetros como la velocidad y la suavidad de la rotación de la broca, la vibración y temperatura del fondo del pozo, el torque y la presión sobre la broca y el caudal del fluido de perforación. Mantener la sarta de perforación dentro de sus especificaciones operativas maximiza su vida útil y su rendimiento.
Recopilación y transmisión de datos
Tradicionalmente, el registro con cable conecta una delgada serie de instrumentos ubicados en la sarta de perforación a la superficie a través de un cable eléctrico duradero. Una vez que un pozo se desvía más de 60 grados, los instrumentos tradicionales con cable ya no se pueden empujar a través de la sarta de perforación, por lo que se utilizan tecnologías MWD a pesar de su mayor costo.
En los sistemas MWD, los datos se registran en una memoria de estado sólido y también se pasan a un controlador lógico que convierte los datos a binarios. En la mayoría de los casos, los datos se envían a una unidad de pulsación que hace fluctuar la presión del fluido de perforación dentro de la tubería de perforación de acuerdo con un código conocido como telemetría de pulso de lodo (MPT). Los transductores de presión y las computadoras en la superficie aíslan los ajustes de presión de onda sinusoidal positiva, negativa y continua y los decodifican para los operadores.
Positivo:Se activa una válvula para restringir el flujo de lodo en la tubería de perforación para producir un aumento en la presión que se identifica en la superficie del pozo. Los datos se codifican con códigos de línea de modulación de posición de pulso-.
Negativo:Se acciona una válvula que libera fluido de perforación desde el interior de la tubería de perforación hacia el espacio anular para producir una disminución de la presión que se reconoce en la superficie. Los datos se codifican con códigos de línea o modulación de posición-de pulso.
Continuo:una válvula se activa gradualmente para crear cambios de presión sinusoidales en el fluido de perforación. Los datos se codifican con cualquier formato de modulación digital, siendo el más común la modulación de fase continua.
Son comunes los anchos de banda MPT de hasta 40 bits por segundo; las velocidades de datos disminuyen a medida que aumenta la longitud del pozo y, a profundidades de 40 000 pies, pueden ser tan bajas como 1,5 bits por segundo. A menudo, no todos los datos se pueden transmitir a través de MPT, por lo que se pueden recuperar datos adicionales de la memoria a través de un cable o después de que la herramienta haya salido del pozo.
Sin embargo, durante la perforación bajo balance se inyecta gas comprimido en los fluidos de perforación para mantener la presión del pozo por debajo de la presión de la formación que se está perforando. Esto se hace para reducir los desafíos comunes de la perforación convencional (sobreequilibrada), como la pérdida de circulación, el atascamiento diferencial, las velocidades de perforación lentas, los daños a la formación y el sobrecalentamiento de la broca. La adición de gas aumenta la atenuación de las señales MPT, por lo que se utilizan técnicas de transmisión alternativas.
La telemetría electromagnética (EMT) integra un aislador eléctrico en la sarta de perforación que genera una diferencia de voltaje alterada en los componentes encima del aislador y los que están debajo de él. Los datos se insertan en el voltaje modulándolo. Los electrodos de una antena dipolo de superficie-están formados por un cable conectado a la cabeza del pozo y un cable conectado a una varilla clavada en el suelo. La diferencia de voltaje entre los electrodos recibe la señal de la sarta de perforación que es leída por una computadora. EMT también puede enviar datos a la sarta de perforación. Si bien EMT ofrece velocidades de datos de hasta 10 bits por segundo, las señales se degradan rápidamente según la profundidad del pozo y los materiales de la formación.
También está disponible tubo de perforación con hardware eléctrico. Se han logrado velocidades de datos superiores a 2 megabits por segundo. La desventaja de esta tecnología es el mayor gasto, desde la fabricación, el cuidado adicional y la protección del circuito.
Configuraciones
Los instrumentos MWD pueden montarse en el portamecha y recibir mantenimiento únicamente en instalaciones equipadas. Los sistemas MWD montados en collar-transfieren datos más rápido y pueden admitir más instrumentos. Si la sarta de perforación se atasca, se deben recuperar todas las herramientas juntas.
Los sistemas MWD también pueden estar contenidos en módulos internos conectados mediante cable. Estos módulos se pueden recuperar de la sarta de perforación según sea necesario, aunque deben ser delgados ya que están ubicados dentro de la sarta de perforación. La pequeña configuración limita los dispositivos que el sistema MWD puede admitir. En caso de que la sarta de perforación se atasque, se puede recuperar solo el MWD o toda la sarta de perforación.
La herramienta ProGuide™ es excepcionalmente adecuada para secciones de pozos desafiantes, incluidas aquellas con ángulos altos y tortuosidad. Proporciona información precisa sobre el fondo del pozo que permite a los perforadores navegar trayectorias complejas de manera segura y eficiente, reduciendo el riesgo de complicaciones.
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