Fisuras en la Sarta de perforación (Washouts) - Fisuras en la sarta de perforación (Drill String Washouts)

Una fisura o washout es cualquier rotura en la sarta de perforación ocasionada por la corrosión, por fatiga o por falla mecánica en dicha sarta.
Entre las causas y los factores que inciden en general están:
• Manejo incorrecto del equipo
• Patas de perro y huecos desviados
• Hacer trabaja a la tubería en compresión.
• Torque incorrecto en las conexiones.
• Gases y lodos corrosivos.
• Vibraciones o condiciones de perforación con “stick-slip”
• Torque errático.
• Altos esfuerzos mecánicos, uso de martillos (jars)
Las indicaciones más comunes son:
En las inspecciones de tubería, especialmente en pozos de alto riesgo, para identificar secciones debilitadas. La tubería se puede reemplazar antes que ocurra la falla.
Una pérdida gradual en la presión de bombeo pues el fluido de perforación escapa (cada vez en mayor cantidad!) al anular. Si no se corrige esta situación la fisura puede agrandarse y hasta fallar completamente la tubería.

Pesca - Vibración Lateral Parte 3

Algunos factores que contribuyen son :

• Tipo de broca – Las PDC se salen más fácilmente de su centro de giro.
• Estabilidad y centralización del BHA.
• Litología de dureza alternante.
• Asentamiento inicial de la broca.
La rotación excéntrica de la broca es mucho más difícil de detectar confiablemente que las vibraciones torsional y axial, especialmente si ocurre simultáneamente con los otros tipos de vibración.
• Se puede apreciar la presencia de torque alto y errático pero la oscilaciones del torque pueden no ser tan regularmente cíclicas como el “stick-slip” torsional.

• La combinación de vibraciones axiales y torsionales pueden indicar que hay rotación excéntrica. La vibración lateral debe mostrarse como variaciones de alta frecuencia en el peso sobre el gancho al tiempo con oscilaciones del torque. El período de la vibración será menor y menos cíclico que en “stick-slip” torsional. Si se detectan estas circunstancias, es posible que haya rotación excéntrica en fondo.
Aunque es difícil de detectar, es apropiado asumir que en un pozo vertical, con mala centralización del BHA, que use una broca tipo PDC, perforando litologías alternadas y habiendo vibraciones torsionales y axiales, habrá rotación excéntrica (whirl) en la broca y / o en el BHA.
Entre las medidas para solucionar esta situación están:

• Reducir las RPM, cambiar el WOB (se incrementa para la rotación excéntrica rotacional,
o se disminuye para la rotación excéntrica contrarotacional).
• Se pueden usar brocas “anti-whirl”, las cuales han sido modificadas para mejorar la estabilidad y la dirección.
• Ensamblajes de fondo (BHAs) empacados y centralizados.
Con el fin de eliminar la vibración lateral, se deben tomar medidas correctivas para reducir la vibración axial y torsional. La rotación excéntrica no parece ocurrir hasta que dichas vibraciones no aparezcan.

Nota : Para mayor información, consulte el manual de Datalog MONITOREO Y ANÁLISIS DE VIBRACION EN SUPERFICIE (SURFACE VIBRATION, MONITORING AND ANÁLISIS MANUAL ) DATALOG

Pesca - Vibración Lateral Parte 2

Cuando se trata de visualizar el mecanismo de vibración lateral, se puede hacer la analogía popular a una cuerda de saltar sostenida en posición vertical, pero esto obviamente da una impresión exagerada debido a la restricción que representa la pared del pozo.

La iniciación de la vibración lateral necesita de cargas y esfuerzos mayores de los que son necesarios para inducir vibraciones torsionales o axiales. Sin embargo se sabe que la vibración lateral es iniciada por la vibración torsional o por la vibración axial, y puede ser más destructiva que cualquiera de ellas, un hecho aún más grave por la dificultad en ser detectado.

Entre los problemas ocasionados están:
• ROP Reducida.
• Desgaste prematuro de la broca.
• Desgaste desigual en la sarta y en los estabilizadores – Además del metal erosionado que cae dentro del pozo debido al impacto contra la pared del pozo y contra el revestimiento.
• Fisuras y fallas en el BHA.
• Aumento del diámetro del pozo, inestabilidad del hueco, daños al revestimiento.
• Impactos laterales que inducen otras vibraciones.

Ocurre generalmente en las siguientes circunstancias:
• Litologías alternadas.
• Pozos verticales – Donde es más fácil estimular el movimiento circular excéntrico (Lo que es virtualmente imposible en pozos desviados por efecto de la gravedad)

Pesca - Vibración Lateral Parte 1

La rotación teórica de una sarta de perforación perfecta en un hueco vertical se conoce como movimiento simétrico axial, es decir movimiento simétrico alrededor de un eje.
La vibración lateral es contraria a esto y está definida como una rotación no central de la broca y / o el BHA, causando impactos laterales contra la pared del pozo. La rotación de la sarta genera y mantiene este movimiento.

La excentricidad resultante causa un desbalance dinámico el cual genera a su vez vibración torsional, axial y lateral. Puede tomar tres formas, cada una más severa que la anterior:

• Vibración Rotacional de la broca (Bit Whirl)

 Define la rotación excéntrica de la broca, lo cual es muy común en las brocas PDC.

• Vibración excéntrica Rotacional del BHA (Forward BHA Whirl) 

Describe la rotación excéntrica, cuyo eje gira en el mismo sentido de la sarta.(En sentido horario)

• Vibración excéntrica Contrarotacional del BHA (Backward BHA Whirl)

 Ocurre cuando la fricción contra la pared del pozo ocasiona una rotación en sentido antihorario, opuesto a la rotación de la sarta.

Pesca – Vibración Axial Parte 3

Entre los factores que contribuyen están :
• Dureza de la litología.
• Tipo de broca (si es tricónica o PDC).
• Angulo de hueco – En los pozos desviados la sarta amortigua la vibración axial.
• Longitud del BHA.
• Viscosidad del Fluido.
Las vibraciones axiales se pueden reconocer por lo siguiente:
• WOB Errático, la amplitud se incrementa con la severidad de la vibración.
• Vibración y sacudimiento en superficie.(obvio)
• Durante los rebotes de la broca, variaciones en la presión cuando la broca gana y pierde contacto con el fondo.
Una vez identificado el problema, la acción correctiva puede ser:
• Bajar lenta y pausadamente la broca hacia el fondo.
• Reducir el WOB, ajustando las RPM.
• Usar brocas PDC, y shock subs.
El WOB debe ajustarse en primer lugar, pero esto depende del tipo de formación.
En una formación blanda como en arenisca, aumentar el WOB aunque sea en cantidad mínima, incrementará la amplitud y la frecuencia de la vibración axial. Incrementar las RPM tendrá el efecto de reducir la severidad de la vibración torsional, la cual puede ocurrir al tiempo con la axial. Esto sería efectivo si es la vibración torsional la que induce principalmente la vibración axial, muy notablemente en litologías duras.

Comparando con las brocas tricónicas el uso de brocas PDC reduce la inducción de la vibración axial, pero no es tan efectivo como el uso de un shock-sub, el cual debe ser instalado directamente encima de la broca, o del motor de fondo, si lo hay.

Pesca – Vibración Axial Parte 2

Entre los problemas están :
• Brocas que fallan o se desgastan rápidamente, fallas mecánicas en el BHA.
• Reducción en ROP
• Se inducen otros modos de vibración por impacto.
Las vibraciones Axiales son más comunes en: -
• En regiones de perforación dura
• En pozos verticales donde es más fácil la propagación de energía por la sarta.
• Cuando se perfora con brocas tricónicas, pues tienen partes móviles y menor área de contacto.
Es común que exista algún grado de vibración axial, pero puede ser un problema en un ambiente de perforación difícil como cuando hay vibración torsional.

Pesca – Vibración Axial Parte 1

La vibración axial aparece durante la perforación en dos formas:
• Vibración Vertical cuando la broca está en contacto con la formación.
• Rebotes de la broca contra el fondo del pozo.
Así como las vibraciones torsionales, las vibraciones axiales se presentan durante todas las fases de la perforación. La fase de vibración axial en la sarta se produce por el impacto inicial de la broca con la formación en el fondo. La amplitud de estas vibraciones iniciales
generalmente desciende hasta un valor mínimo constante a no ser que sea interrumpido por rebote de la broca o alguna otra vibración. El rebote inicial de la broca se inicia al llegar al fondo con una velocidad excesiva. Esta amplitud puede ser reducida simplemente bajando la sarta a una velocidad menor.
También puede ocurrir a consecuencia de un cambio en litología ( lo cual puede elevar el impulso sobre la broca), o por un desgaste excesivo o desigual sobre la broca, o por vibración torsional y lateral.

Los incrementos en vibración axial comúnmente están acompañados de “stick-slip”, cambios repentinos en el WOB y en las RPM. Generalmente,
entre más dura sea la formación, más alta será la frecuencia de vibración axial de la broca. Los impulsos enviados a través de la sarta generarán mayores amplitudes de energía de vibración axial.