Análisis del uso de “La Planificación Inteligente” en la Perforación de Pozos
Es claro, que todo este tipo de problemas se podían evitar detectándolos en el momento justo, y así lograr una disminución de sorpresas (3). Esto combinado con una mejor predicción de las condiciones del pozo, podrían hacer más precisos los planes de perforación y permitirá planificar mejor las contingencias.
El objetivo de este trabajo es presentar un análisis de recientes investigaciones publicadas por la SPE acerca de la toma de data a tiempo real, denominada Planificación Inteligente. Este término es utilizado para describir un proceso de recolección continua y actualizada de datos a tiempo real; y se aplica con el fin de ser integrada con la planificación inicial del pozo.
Esta integración de datos, edición interactiva y flujo de trabajo cooperativo4 puede reducir enormemente los tiempos durante la perforación del pozo y mejorar la economía general del desarrollo. Esto se observa por ejemplo, en las capacidades de rastreo geológico en tiempo real que permiten recorrer interactivamente la trayectoria del pozo (2), así como también en el monitoreo hidrodinámico a tiempo real que identifica los puntos de fractura y permite la elección correcta de la hidráulica a utilizar en cada pozo (4).
Las mediciones tomadas en tiempo real usando distintas herramientas proporcionan la presión en el anular, presiones de formación, gamma ray y resistividad, todas estas mediciones son facilitadas a tiempo real en la superficie con el uso de la planificación inteligente. Esto es usado para actualizar y redefinir el modelo inicial con el uso de la simulación; en el caso del revestimiento del pozo, durante la perforación se pueden observar cambios en cuanto a las presiones y litologías esperadas, por lo cual el diseño sufre modificaciones (longitudes, diámetros, profundidad de asentamiento de los revestidotes) para adaptarse a las condiciones reales (4), logrando evaluar así los beneficios económicos que se pueden obtener a largo plazo.
El objetivo de la aplicación de la planificación inteligente es integrarla con el producto de la planificación básica del pozo, la información geofísica, geológica, del yacimiento y lograr que los ingenieros adquieran la capacidad de actualizar rápidamente los modelos de los yacimientos utilizando datos del campo en tiempo real. Al crear y editar los objetivos, las plataformas y los pozos en tiempo real, los equipos multidisciplinarios pueden trabajar en muchos escenarios de planificación, considerar todos los factores críticos y generar planes de alto nivel que puedan actualizarse fácilmente para considerar las condiciones cambiantes.
La planificación inteligente (PI) es un término utilizado para describir un proceso de recolección continua y actualizada de datos a tiempo real; con este método se obtiene un plan en la perforación del pozo que permite al equipo de perforación anticiparse a las contingencias.
Debido a la constante búsqueda de disminución de costos, las nuevas tecnologías pueden ser muy eficaces1, entre ellas tenemos el monitoreo del pozo 3D en tiempo real2. Actualmente, es posible transmitir mediciones de la formación adquiridas durante la perforación, tal como las relaciones de cambio de presiones de fondo con el tiempo (4) .Los parámetros pronosticados se pueden comparar con los valores medidos, este permanente diagnóstico del ambiente del pozo permite identificar mejor la aparición de peligros y riesgos durante la perforación.
Actualmente el desarrollo mundial de la industria busca un avance decisivo creando enfoques pormenorizados que aprovechan la actual y nueva tecnología de perforación, medición y comunicaciones. Un fiel ejemplo de ello es la toma de data a tiempo real, método en la que se basa la planificación inteligente.
El producto de la planificación básica de pozos, la información geofísica, geológica, del yacimiento y del pozo debe integrarse con la planificación de la plataforma (PI) y la perforación en un verdadero entorno en 3D (2,4). Con esta integración, los ingenieros adquieren la capacidad de actualizar rápidamente los modelos de los yacimientos utilizando datos del campo en tiempo real. Al crear y editar los objetivos, las plataformas y los pozos, los equipos multidisciplinarios pueden trabajar en muchos escenarios de planificación, considerar todos los factores críticos y generar planes de alto nivel que puedan actualizarse fácilmente para considerar las condiciones cambiantes.
Esta combinación de integración de datos, edición interactiva y flujo de trabajo cooperativo4 puede reducir enormemente los tiempos durante la planificación y mejorar la economía general del desarrollo.
Caracterización de la Planificación Inteligente
1. Planificación de contingencias
La PI nos permite realizar la planificación de contingencias identificando riesgos durante la perforación, se tienen registros de la reducción de problemas de hoyo a más de un 10% mejorando la toma de desiciones (5). Las actualizaciones del modelo en tiempo real a partir de datos operativos pueden utilizarse para administrar los costos de perforación en curso y tomar medidas correctivas según sea necesario. La edición en tiempo real de los objetivos, las plataformas y los pozos permite a los equipos de perforación (recursos humanos, maquinaria) trabajar con escenarios de planificación continua y considerar todos los factores críticos, con el fin de eliminar sorpresas mientras se perfora disminuyendo así la incertidumbre (2).
2. Integración con el modelo del subsuelo (2). Simulación.
Con el uso de la actualización constante de data se puede crear marcadores y características donde los horizontes crucen un pozo planificado y extraer registros sintéticos a partir de datos geológicos a lo largo de la trayectoria del pozo.
El visualizar los pozos planificados en 3D paralelamente con los datos geológicos, geofísicos, petrofísicos y los ya existentes del pozo es uno de los métodos aplicables para el de control de calidad. La intersección con las zonas y los resultados simulados del yacimiento, los horizontes y las fallas pueden mostrarse a lo largo de la nueva trayectoria del pozo. Las capacidades de rastreo geológico permiten recorrer interactivamente la trayectoria del pozo.
El monitoreo constante de la trayectoria permite la creación de los límites aceptables de la ubicación final del pozo, tomando en cuenta que la planificación geológica deducida podría ser constantemente modificada a medida que se van tomando los datos en tiempo real y permite crear un plan final del pozo como resultado del monitoreo 3D (ver Figura 1).
Figura 1. Visualización en ambiente 3D.(2)
Los modelos de simulación de pozos son herramientas que permiten analizar fenómenos físicos de cualquier tipo, apoyando la evaluación económica de un proyecto de esta naturaleza, permitiendo a su vez una mejor planificación que disminuya la incertidumbre involucrada.
Los modelos se construyen generalmente a partir de ecuaciones de conservación de masa, momentum y energía, las que son evaluadas a través de un método iterativo. Los resultados de las simulaciones son validados por medio de comparaciones con soluciones analíticas y con mediciones reales, obteniéndose una correlación satisfactoria.
Modelaciones desarrolladas con la herramienta de simulación permiten predecir cambios en la estructura del flujo, si son modificados parámetros físicos o geométricos del pozo. Al incorporar una simulación básica de agotamiento de reservorio, se construye una curva de productividad por pozo que compara el desempeño de distintas configuraciones de centrales geotérmicas.
El parámetro de control de todas las simulaciones realizadas es el flujo másico, y el comportamiento del flujo al interior de la tubería depende de la naturaleza del fluido, si este es monofásico o bifásico y de la fracción de vapor contenida.
3. Modelos de costos
Se deben definir los parámetros económicos iniciales a utilizar para evaluar el costo de las perforaciones del pozo creando para ello un plan económico. Si se considera el monto de la inversión para la planificación del pozo utilizando la PI, y se compara con el costo que genera una planificación convencional, esta ultima es mas económica puesto que no involucra alta tecnología, sin embargo, estamos hablando de una comparación a priori que no considera los gastos adicionales generados por los imprevistos y los problemas que pudieran generarse durante el proceso de la perforación del pozo, que pueden alcanzar valores descomunales. No obstante la implementación de la PI debe estar plenamente justificada, es decir, su aplicación debe realizarse en zonas principalmente exploratorias donde se tiene poco conocimiento de la geología, la sísmica, la litología entre otros. El plan económico inicial puede modificarse a lo largo de la perforación debido a los cambios que se producen en respuestas a las contingencias propias del pozo, un ejemplo de ello es la modificación de la trayectoria por el cambio de estructuras geológicas.
Con el empleo de la planificación inteligente se predice un modelo económico que se ajusta mejor a las condiciones reales de la perforación del pozo, lo que a la larga se traduce en una reducción de costos porque el equipo puede contar con la maquinaria y servicios necesarios para enfrentar las perturbaciones que se sucedan en la perforación. Este hecho representa una ventaja que compensa las altas inversiones iniciales que se requieren al emplear este modelo de planificación.
3. Aplicaciones
a) Determinación de presión de poro (4)
La introducción de las mediciones de presiones de poro en tiempo real, pueden reducir la incertidumbre del uso de la hidráulica en el pozo, ayudando a la estabilidad del pozo durante la construcción del mismo, manteniendo las presiones en el anular con la ayuda de la operación de la hidráulica y evitando la fractura en la zapata del revestidor, si esta limitación no se maneja apropiadamente puede aumentar el costo del proyecto porque se pueden generar pérdidas de circulación, arremetidas y posiblemente reventones.
El monitoreo hidrodinámico a tiempo real identifica los puntos de fractura y permite la elección correcta de la hidráulica a utilizar en cada pozo.
Entre los mecanismos utilizados para la recolección de datos a tiempo real se tienen los registros sónicos en los cuales se transmiten datos mientras se esta perforando usando indicador primario de presión de poro, se observan las condiciones reales de presiones y se hacen nuevas estimaciones realizando cambios de acuerdo al caso.
Usando la toma de mediciones a tiempo real se logra optimizar la perforación, el operador elimina las posibilidades de ruptura en la zapata del revestidor y permite cambiar las longitudes de la cementación de acuerdo al caso (ver Figura 3).
La aplicación de la planificación inteligente nos proporciona mediciones de presiones de poro y la incorporación de toda la nueva información adquirida mientras se perfora. En la Fig. 2 se observa el flujo del trabajo y como cambia la deducción de los datos de presión de poro. La mediciones de presión mientras se perfora y la data sónica a tiempo real son usadas para la actualización del modelo. La presión de poro es transformada sucesivamente hasta obtener la optimización de resultados.
b) Cambios de diseño de revestimiento (4)
Las mediciones tomadas en tiempo real usando distintas herramientas proporcionan la presión en el anular, presiones de formación, gamma ray y resistividad, todas estas observaciones son facilitadas a tiempo real en la superficie con el uso de la planificación inteligente. Esto es usado para actualizar y redefinir el modelo inicial; en el caso del revestimiento del pozo, se pueden observar cambios en cuanto a las presiones y litologías esperadas por lo cual el diseño puede modificarse (longitudes, diámetros, profundidad de asentamiento de los revestidotes) para adaptarse a las condiciones reales que se deben enfrentar mientras se perfora y reduce la incertidumbre de posibles resultados. En la Figura 3 se observa el cambio de longitudes del revestidor 95/8 progresando desde 7000 pies teniendo en el mejor caso 8500 pies, hasta obtener una planificación final de 8187 pies de profundidad de asentamiento, a su vez se observa el cambio del objetivo final, modificándose desde una profundidad final de 13400 pies a 12450 pies, también se observa el cambio de cantidad de revestidores a ser asentados en el modelo inicial se observan de 3 a 2 revestidores en e plan modificado, estas condiciones inducen al cambio total de la planificación inicial (4).
c) Cambios en la hidráulica (4)
Combinando el modelo inicial (pre- perforación) con la toma actual de data (PI) se tiene mayor entendimiento de las condiciones hidrodinámicas del pozo. La toma continua de data en el anular proporciona la Mínima Densidad Equivalente Estática (ESDmín) y máxima densidad estática equivalente (ESDmáx), además de proporcionar información de la velocidad con que una onda sónica traspasa la roca, la cual es usada para la definición futura de predicciones de zonas geopresurizadas y la actualización del modelo de pre- perforación (4).
En la Figura 4 se observa una actualización del modelo inicial usando información sónica a tiempo real e información de la presión de formación, se define la línea púrpura como la que señala el modelo inicial, en la parte menos profunda de la gráfica se confirman los datos iniciales, la discrepancia se observa a una profundidad entre 7000 y 8000 pies y esas presiones son un excelente ejemplo de la importancia de la aplicación de la planificación inteligente para la actualización del modelo pre-perforación y reducir la incertidumbre de la presión de poro logrando optimizar el proceso de perforación. En este caso el modelo se basa en la extracción del cubo 3D del Golfo de México (4).
Conclusiones
1. La Planificación inteligente permite la optimización del desempeño de la perforación y de la estabilidad del pozo (4,5)
2. La planificación inteligente puede reducir costos en el caso de pozos exploratorios así como también cuando se perforan formaciones anormales y que presenten dificultades geológicas. Optimiza las trayectorias para maximizar las posibilidades de éxito conociendo la incertidumbre de la posición del objetivo.(2,4)
3. Se logra el ahorro de tiempo no productivo, pero a su vez incrementa el tiempo de ejecución de la técnica.
4. La integración de las herramientas involucradas en la PI permite la determinación de la presiones de poro, densidades equivalente máximas y mínimas, presiones de fractura, lo cual ayuda a optimizar el proceso de perforación evitando perdidas de circulación, arremetidas, reventones.(4)
5. La PI mejora la seguridad del proceso de perforación. Permite identificar los riesgos geológicos y estructurales mediante la evaluación de los puntos de control de pozos. Las rutas y trayectorias óptimas de pozos se recalculan instantáneamente para facilitar la geodirección en tiempo real2. Evita la intersección con otras trayectorias de pozos desde la plataforma realizando un proceso iterativo que crea una trayectoria de pozo óptima (2).
6. La integración de la planificación inteligente con el plan inicial permite lograr que los ingenieros adquieran la capacidad de actualizar rápidamente los modelos de los yacimientos utilizando datos del campo en tiempo real. Al crear y editar los objetivos, las plataformas y los pozos en tiempo real, los equipos multidisciplinarios pueden trabajar en muchos escenarios de planificación, considerar todos los factores críticos y generar planes de alto nivel que puedan actualizarse fácilmente para considerar las condiciones cambiantes.
7. El modelo de simulación de pozos es una herramienta que permite analizar fenómenos físicos de cualquier tipo, apoyando la evaluación económica de un proyecto de esta naturaleza, permitiendo a su vez una mejor planificación que disminuya la incertidumbre involucrada.
Referencias
1. P.R. Hariharan, R.A. Judge and D.M. Nguyen, ‘ The Use of Probabilistic Análisis for Estimating Drilling Time and Costs While Evaluating Economic Benefits of New Tecnologies. Paper IADC/SPE 98695, presented at the IADC/SPE Drilling Conference held in Miami, Florida, U.S.A. 21-23 February 2006.
2. H. Thevoux-Chabuel, M. Fejerskov, ‘Geosteering Diagnosis: Anew Approach to Monitor the Well Posit Geological Model’, paper SPE 102602, presented at the 2006 SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in San Antonio, Texas, U.S.A., 24-27 September 2006.
3. Xueliang Bi, Tie Yan, Shurui Zhang, Changjiang Wang, ‘ Knowledge Discovery in Drilling Optimization for Eliminating Surprises', paper SPE 93187, presented at the 2005 Asia Pacific Oil Gas Conference.
4. E. Tollefsen, R.B. Goobie, S. Noeth, C. Sayers, L. den Boer, G. Akinniranye, J. Cooke, R. Thomas y E. Carter, ‘ Optimize Driling and Reduce Casing Strings Using Remote Real- Time Well Hydraulic Monitoring‘, paper SPE 103936, presented at the First International Oil Conference and Exibition in Mexico held in Cancun, Mexico, 31 August-2 September 2006.
5. Leendert – Jan Ursem, Jevon H. Williams, Nicholas M. Pellerin, Dean H. Kaminski, ‘ Real Time Operations Centers; the people aspects of Driling Decision Making‘, paper SPE/IADC 79893, presented at the SPE/IADC Drilling Conference held in Ansterdam, the Netherlands, 19-21 February 2003.
Figura 2. Flujo de trabajo Presión de Poro en Tiempo Real (4)
Figura 3. Modificación del plan inicial a partir de la PI.(4)
