Carga del gancho y peso sobre la broca “Hookload y WOB”

 Conociendo el peso de la sarta de perforación que es soportada por el gancho y el bloque viajero nos permite que determinemos información importante cuando perforamos o corremos tubería.

El peso total de la sarta de perforación (BHA y tubería) es conocido como peso del gancho. Esto es fácil de determinar multiplicando la densidad de la tubería componente Kg/m o lbs/pie, por la longitud de cada sección. Un sensor colocado abrazando el cable de perforación que soporta el bloque viajero y el gancho mide este peso. Esto es conocido como carga del gancho hookload (i.e. es decir, nosotros estamos midiendo la carga en el gancho).

Cuando la sarta esta fuera de fondo y sin movimiento, la carga del gancho es igual al peso efectivo de la sarta cuando el bloque soporta todo el peso de la misma. El peso efectivo de la sarta será ligeramente diferente al calculado o teórico pues se debe a un factor de flotación o boyancia en el lodo.

Cuando la broca toca el fondo del hueco, la carga del gancho disminuirá, parte del peso de la sarta se apoyara en el fondo del hueco. Esto es conocido como el peso sobre la broca.

Peso de la sarta = carga del gancho + peso sobre la broca

El peso que se transfiere desde el gancho soportado, al fondo del pozo, es controlado por el perforador. Este opera un freno con el cual puede controlar la descarga de la línea del taladro desde el malacate, mientras levanta o baja el bloque y el gancho. Por el descenso del bloque cuando la broca esta en fondo, mayor peso de la sarta será transferida al fondo del hueco, por consiguiente nosotros veremos un aumento en el peso sobre la broca.

Como vimos en la sección anterior, mientras se aumenta el WOB se producirá una rata de penetración mayor. Datalog mide los cambios en la tensión de la la línea de perforación que es debidos a las diferentes cargas.

MUD LOGGING - Profundidad y Rata de Penetración - Perforación controlada

 Además de las consideraciones de seguridad (que es la importancia superior) y el objetivo de alcanzar el blanco, uno de los factores mas importantes de la perforación es el costo. Los costos operacionales de los taladros de perforación, personal de compañías de servicio, productos y equipos son muy costosos, mientras menos tiempo tome perforar será más económico.

Las excepciones son los contratos entre el operador (Compañía de Hidrocarburos) y el contratista (compañía de perforación) eso esta en una mutua confianza. Aquí el contratista determinara un costo para todo el funcionamiento que normalmente incluirá todos los servicios operacionales en lugar de un costo diario.

Salvo eventos imprevistos o problemas, el criterio principal que afecta la duración de un pozo, será cuanto tiempo toma perforar el pozo – otras operaciones tales como revestimientos toma de perfiles toman un periodo de tiempo que no puede hacerse más rápido.

Por consiguiente, todos los factores que afectan la ROP se tendrán en cuenta y se perfeccionaran para una mayor velocidad de perforación, esto mientras se mantiene la seguridad y la condición del hueco. Las brocas mas convenientes serán seleccionadas para la litología esperada, el peso del lodo optimo y las velocidades de rotaria, la densidad del fluido se supervisara y se mantendrá cuidadosamente, se diseñaran igualmente los programas de hidráulica meticulosamente, etc.

Hay varias consideraciones que se tienen que ser equilibradas al perforar, tan rápido como sea posible:

• La seguridad del personal, particularmente durante las conexiones y viajes operacionales, cuando equipo pesado y tubería esté siendo maniobrados, especialmente con personal inexperto.
• La estabilidad del hueco tiene que ser mantenida. Al perforar pozos muy rápidamente, el riesgo de derrumbamiento es muy alto. Esto puede producir una pega de tubería, y ciertamente cueste mucho tiempo reparar el daño.
• Una efectiva limpieza del hueco para evitar la carga de cortes en el anular, particularmente en secciones de hueco largas.
• Mantenimiento del sistema y propiedades del lodo, controlando los sólidos retenidos por el mismo.
• Mantenimiento de los equipos de superficie.
• Presiones altas inducidas por velocidades altas en los viajes (ver presiones de surgencia y suabeo in la sección 4.)

Ciertas situaciones harán necesario el control de la rata de perforación (perforación controlada):

• Determinación especifica de topes de formaciones, puntos de revestimiento, puntos de corazonamiento, etc.,
• Mientras se perforan huecos de superficie. Formaciones blandas y tamaños de broca grandes (altos pesos pueden ser aplicados) puede resultar en perforar muy rápidamente pero también puede llevar a:
• Derrumbamiento del hueco por perdidas, formaciones inconsolidadas.
• Sobrecarga en el anular por los cortes. Esto se controla típicamente limpiando el hueco con lodo viscosos que alzaran y limpiaran los cortes del anular.
• Problemas del hueco con las arcillas blandas particularmente en perforaciones costa afuera
• Control pobre de los sólidos debido a la cantidad de sólidos de la formación y a limitaciones de los equipos de superficie
• Perforación direccional, para lograr el ángulo y la dirección correctas.

Mantener una Buena estabilidad del hueco también se logra con buenas practicas de perforación, particularmente en formaciones tales como arenas sueltas arcillas blandas, domos salinos etc.

• Trabajando la tubería, arriba abajo y limpiando el hueco después de que cada sencillo o cada parada es perforada, esto asegura que el hueco esta estable no se derrumba colapsa o derrumba.
• Frecuentes viajes de limpieza – viajes de tubería particularmente fuera del pozo o en puntos previos a los revestimientos antes de continuar perforando ayudaran a mantener el hueco y a la estabilidad del mismo.

MUD LOGGING - Profundidad y Rata de Penetración - Aumentos de penetración (Drilling Breaks)

 Un marcado aumento en la rata de penetración es conocido como un –drilling break- (igualmente una reducción es conocida como un drilling break negativo) y es responsabilidad de ambos del personal de registro y del perforador identificar lo más rápido posible que esta causando este rompimiento rápido.

Cuando el personal de registro identifica un drilling break, el o ellos deben notificar al perforador inmediatamente y también deben dejar registro de que esto se ha hecho.

La importancia de la forma del drilling break, es que si el cambio de la ROP no fuera debido a un cambio en los parámetros de perforación tales como WOB o RPM, entonces es debido a un cambio en la formación. Simplemente puede ser un cambio litológico (más suave, menos consolidado, más débil o nada de cemento, una porosidad mayor, etc.), en tal caso el personal de registro debe “lagear el break” y recoger cortes adicionales, cuando llegue a superficie para identificar el cambio.

Sin embargo, lo que siempre tiene que ser considerado como una posibilidad de que un drilling break resulte de un incremento de la porosidad, también puede resultar por un aumento en la presión de la formación que podría llevar a una entrada de fluidos de la formación (en otros términos, una arremetida) en el pozo.

Es usualmente conocida o usada la practica de seguridad de “chequeo de flujo”, cuando un inexplicado drilling break ocurre, para determinar si una patada o arremetida de pozo ha ocurrido. Esto exige al perforador para de perforar, levantar la broca y dejar de circular para supervisar bien cualquier señal de flujo. Esto puede ser hecho por el perforador que observe físicamente el lodo, a través de la mesa rotaria al tope del anular, o dirigiendo el retorno de lodo al tanque de viaje para determinar cuanto lodo es ganado en el tanque.

Si el nivel del lodo del anular sube, el pozo esta fluyendo con lodo desplazado en la parte superior del hueco debido a un influjo en el fondo del pozo. Igualmente si el lodo es pasado directamente al tanque de viaje y el nivel sube (después de que la “parada” ha sido considerada) entonces el pozo esta fluyendo. A estas alturas, el pozo debe ser cerrado (cerrando el preventor anular) para controlar el influjo.

Igualmente, un drilling break debido a una formación inconsolidada, particularmente arenas someras, puede ser un preludio de que los fluidos de perforación pueden ser perdidos en el la formación. Las consecuencias de tales perdidas de circulación se detallaran en la sección 6, pero de nuevo, observando el nivel del lodo en el anular, realizado por un chequeo de flujo determinara que si el nivel esta cayendo, el lodo se observa lejos del agujero y se asume como una perdida en el fondo del hueco.

MUD LOGGING - Profundidad y Rata de Penetración - Rata de Penetración - presión de formación

 Como hemos visto, una presión de formación alta, resultando en un diferencial de presión mayor, llevara a un ROP mas lento. Al mismo tiempo, altas presiones de formación como resultado de la retención o posesión anormal de fluidos de formación, esto necesariamente resulta en una alta porosidad lo cual también incrementa el ROP.

La ROP como un indicador de la litología es una ayuda valiosa para una correcta correlación. Cuando se grafica en un registro, con la ROP incrementándose a la izquierda puede usarse a menudo como una correlación directa con las medidas Gamma tomadas por las herramientas de guaya.

MUD LOGGING - Profundidad y Rata de Penetración - Rata de Penetración - Profundidad

 Con una profundidad y sobrecarga mayor, la litología se vuelve mas compacta, resultando en una reducción de la porosidad. Como la proporción de la roca aumenta, la litología se vuelve más difícil de perforar con profundidad.

MUD LOGGING - Profundidad y Rata de Penetración - Rata de Penetración - Litología

 Como ya se menciono, la rata de penetración es una de las herramientas interpretativas primarias usadas por el Geólogo y personal de registro para reconocer los cambios de formación. Sin embargo, todos los factores anteriores que pueden afectar la ROP tienen que ser tenidos en cuenta para determinar la razón del cambio. Si ninguno de estos factores puede explicar un aumento o disminución del ROP entonces el cambio tiene que ser el resultado de un cambio en las propiedades de la formación.

Las propiedades que afectan la ROP incluye la mineralogía y dureza (mas duro mas lento), la porosidad ( mayor – más rápido), consolidación contra cementación (bien consolidado – mas lento) inclusiones minerales como pirita y chert (mas lento), etc.

MUD LOGGING - Profundidad y Rata de Penetración - Rata de Penetración - Desgaste de la broca

 Como la broca se esta desgastando en una continua perforación, la rata de penetración obviamente disminuirá. Este cambio en la rata de penetración es una de las consideraciones primarias para determinar cuando la broca debe ser retirada y remplazada del hueco.