Tecnología Anti-Atasco para aplicaciones de perforación de sub-suelo
ROCA INTERCALADA
AGRANDAMIENTO
MAR AGITADO
RENDIMIENTO
INTERVENCIÓN
TECNOLOGÍA ANTI-ATASCO Los sistemas autónomos para la optimización de estabilidad en situaciones extremas se han convertido en una tecnología común en los automóviles modernos. Tomax AS ha trasladado el núcleo de esta tecnología para aplicaciones de perforación de pozos petroleros a través de la Tecnología Anti-Atasco (Anti-Stall Technology AST) patentada por la compañía.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO El AST consiste en un convertidor mecánico-hidráulico colocado en la parte inferior de la sarta de perforación. En condiciones normales, estables, la unidad transfiere torque y peso a la broca como una parte pasiva del conjunto de fondo de pozo (BHA). Sin embargo, si la broca se vuelve inestable, la AST actuará para regular la fuerza y la profundidad de corte de la broca. En términos prácticos, esto significa que la función de respuesta inmediata en circuito-cerrado de la herramienta AST impide que la inestabilidad de la fuerza sobre la broca escale hasta niveles de vibraciones destructivas. La herramienta funciona de forma continua y no necesita ser reajustada durante la operación.
www.anti-stall.com
ESTABILIDAD DE FONDO DE POZO El valor de la herramienta AST se ha demostrado a través de una extensa variedad de condiciones de perforación, donde la herramienta AST ha mantenido las vibraciones destructivas bajo control, mejorando las tasas de penetración a través de una mayor eficiencia en broca. La tecnología está disponible para todos los tipos de operaciones de perforación y fresado, y es igualmente adecuada para el uso en pozos verticales y pozos desviados.
Sin AST
Con AST BIT TORQUE
BIT TORQUE
PsB
PsB
El aumento de torque del cortador de la broca hará que la herramienta AST se contraiga, reduciendo peso sobre la broca y por consiguiente, reduciendo la profundidad de corte. La herramienta enseguida se extenderá y volverá a aplicar peso generando una carga constante.
www.anti-stall.com
IMPLEMENTACIÓN El uso de la herramienta AST no requiere de ningún cambio en las prácticas de perforación normales. Esta herramienta tiene un amplio rango de parámetros de perforación, eliminando así la necesidad de interrupciones para ajustar los parámetros de perforación. Esto significa también que la inclusión de la herramienta AST en el BHA no requiere la presencia de un especialista en el sitio.
www.anti-stall.com
MAXIMO BENEFICIO DE BROCAS PDC Las vibraciones de fondo de pozo, incluyendo movimientos stick-slip (deslizamiento), tienen una amplia variedad de efectos, desde grandes variaciones de la velocidad de rotación (RPM) generadas por fricción, hasta alta frecuencia y efectos conexos típicamente producidos por Cortadores de Diamante Policristalino (PDC). La herramienta AST tiene como objetivo principal la eliminación y/o contención de vibraciones destructivas que se producen en la broca, así como vibraciones laterales indirectas producidas durante el proceso de perforación.
En la mayoría de los casos, las nuevas capas de formación aparecerán desalineadas con relación a la broca. Esto significa que pueden ocurrir fuertes variaciones de torsión y otras relacionadas, durante el paso de los cortadores PDC.
www.anti-stall.com
MOTORES DE FONDO SIN ATASCAMIENTO Con la herramienta AST incluida encima de un motor de perforación, cualquier rotación brusca en el estator comprimirá la herramienta AST inmediatamente aliviando la broca/fresa evitando un atascamiento. Esta función ahorra tiempo y daños al equipo. El valor adicional de la tecnología se observa en la reducción de ciclos de fatiga en las operaciones de tubería flexible y la fácil orientación de los motores dirigibles.
Con un sistema eficaz de prevención de atascamientos, el margen de seguridad en la presión diferencial del motor se puede reducir, permitiendo así mayores límites de carga para lograr corridas más largas y eficientes.
www.anti-stall.com
VENTAJAS DE LA HERRAMIENTA AST Las ventajas obtenidas mediante el uso de la herramienta AST dependerán del nivel original de problemas asociados a vibración. Con el fin de encontrar los valores nominales para el efecto de la tecnología, un operador del campo petrolífero offshore llevo a cabo una prueba comparativa en el Instituto Internacional de Investigación de Stavanger (IRIS). La prueba fue realizada en conformidad con estándares científicos con validación de datos por consultores externos. Se realizaron corridas comparativas con brocas y BHA idénticos. El peso sobre la broca se incrementó en etapas durante un intervalo de litología continua.
Un vídeo de la prueba está disponible en YouTube.com. Titulo: “AST Comparison”
Broca después de la corrida
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
ROP SSLIP WOB
850
1350
1850
2876
3350
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
SSLIP delta RPM
ROP (m/hr) WOB (mT)
Ulrigg - Corrida de Referencia
Corrida de referencia
Tiempo (segundos)
ROP SSLIP WOB
1980
2480
2980
6660
Tiempo (segundos)
7080
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
SSLIP delta RPM
ROP (m/hr) WOB (mT)
Ulrigg - Corrida con AST 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 1490
Broca usando la herramienta AST
Los resultados de las pruebas indicaron una reducción en la vibración promedio a la mitad de los niveles de referencia, en cuanto a la tasa de penetración fue elevada en 20-115%, dependiendo de los parámetros
www.anti-stall.com
VALORES ESPECÍFICOS DE POZO El trabajo preventivo realizado por la herramienta AST a fin de mantener un progreso constante, rápido en una aplicación específica se puede determinar mediante el uso de una versión instrumentada de la herramienta de AST. Esta herramienta tiene un sensor incorporado calibrado para medir el movimiento de la herramienta AST en operación.
El movimiento de la herramienta medido en pulgadas versus tiempo revela el desempeño de la herramienta AST a fin de evitar el inicio de vibraciones severas.
www.anti-stall.com
POSICIONAMIENTO EN EL BHA La herramienta AST funciona mejor siendo posicionada en la parte superior de la porci贸n no magn茅tica del BHA. Funciona de igual manera para los sistemas rotarios direccionales, motores de fondo de pozo, y BHA rotarios.
Ejemplos de configuraciones de BHA para: RSS / Underreamer BHA RSS / LWD BHA motor Para formaciones de rocas duras y de alta fricci贸n, se recomienda un escariador de rodillos sobre la herramienta AST.
www.anti-stall.com
EJEMPLO TÍPICO: PERFORACIÓN CON ESCARIADOR La inclusión de un escariador (underreamer), el BHA añade complicaciones significativas en términos de predicción de estabilidad en el BHA. Esto se debe a la disposición de los cortadores PDC en diferentes niveles, lo que puede producir vibraciones y reducir la eficiencia de perforación, a menos que la formación sea totalmente homogénea. Por esta razón, la Tecnología AST fue aplicada en una serie de secciones tangentes de 12 1/4 “x 13 1/2”. En una de las secciones, la herramienta AST no fue utilizada para verificar el efecto sobre las vibraciones y la influencia en la eficiencia de perforación.
Stick-slip Sección Media Sin AST AST
Consumo de Energía Sin AS AST
* MSE (Mechanical Specific Energy/ Energía Mecánica Específica) proporciona la energía necesaria para perforar un volumen de roca. La reducción de energía necesaria para perforar puede ser convertida directamente un incremento de la tasa de perforación o la reducción de la carga rotaria.
www.anti-stall.com
CALIFICADA PARA NUEVAS FRONTERAS La perforación exploratoria expone la tecnología de fondo de pozo a crecientes cargas. Por esta razón la tecnología AST está calificada para trabajar a temperaturas de hasta 220 grados C (425 F) y presiones hidrostáticas de hasta 30.000 psi. Para mejorar la capacidad dinámica en los pozos, se usa la herramienta AST con un área de bombeo reducida. Esta herramienta manipula la profundidad de corte, incluso bajo el efecto de grandes fuerzas gravitacionales producto de sartas de MWD largas.
La capacidad dinámica ideales requieren de baja fricción mecánica. Por esta razón, las pilas del sello dinámico están diseñadas para fricción mínima y durabilidad extrema. Desde su introducción en 2008, el sistema de sello actual ha superado el objetivo del diseño.
www.anti-stall.com
CASO PRÁCTICO: PERFORACION EXPLORATORIA La exploración de prospectos profundos con HTHP (alta temperatura/ alta presión) implica costos significativos, así como el riesgo de intercalaciones, altas temperaturas y formaciones duras. Un operador internacional importante decidió utilizar la AST en una sección de 12 ¼” hasta la profundidad final de un pozo exploratorio, situado en la parte central del Mar del Norte. El BHA consistía de un moderno sistema MWD, motor de fondo dirigible y brocas con cortadores de PDC. Se tomaron registros de las vibraciones en el fondo del pozo y se compararon con algunos pozos similares en la zona, así como el registro de la broca.
x+y Axis Vibración Vs. Distancia Pozo de correlación 2 Pozo de correlación 1
Distancia Perforada (m)
Pozo de correlación 2
Pozo de correlación 1
La reducción de vibraciones resultó en un mejor desempeño de la broca y duración del BHA. También se encontró una reducción significativa de los costos. Además, los datos de MWD pudieron ser transmitidos sin interrupciones durante todo el pozo.
www.anti-stall.com
DISEÑO DE LA HERRAMIENTA Las herramientas Tomax AST están diseñadas y fabricadas de acuerdo a los estándares más exigentes y normas técnicas de la industria. Dado que las herramientas son utilizadas en operaciones desafiantes; una intensa inspección y análisis se lleva a cabo para la mejora continua de su desempeño.
Todas las filiales de Tomax están certificadas de acuerdo con norma ISO 9001:2008 - Det Norske Veritas
www.anti-stall.com
9½” X-series AST™ Especificaciones: Parámetros
Sistema Métrico
Sistema de Unid. Inglés
Longitud
3.44m
11.29’
Stroke (batida)
0.15m
6”
Max. OD
241mm
9.5”
Min. ID
72mm
2 13/16”
Masa
1 110 kg
2 470 lbs
Max. WOB Operacional
45 kdaN
100 klbs
Max. torque/fondo de pozo
48 kNm
35 kftlbs
Max. RPM
Recomendado por el fabricante de la broca
Recomendado por el fabricante de la broca
Max. carga de tensión
536 kdaN
1180 klbs
Carga de tensión operacional
280 kdaN
616 klbs
Max. presión interna
690 bar
10 000 psi
Max. presión hidrostática
2000 bar
30 000 psi
Max. tasa de bombeo
6000 lpm
1600 GPM
Max. contenido de arena
1%
1%
Max. DLS operacional
14 deg/30m
14 deg/100ft
Max. temp. operacional
200 C
390 F
Conexión superior
API 7 5/8 REG box
API 7 5/8 REG box
Torque de apretado
100 000 Nm
74 000 ftlbs
Conexión inferior
API 7 5/8 REG pin
API 7 5/8 REG pin
Torque de apretado
100 000 Nm
74 000 ftlbs
Configuración: XD = Standard XB = Presión balanceada
www.anti-stall.com
9” H-series AST™ Especificaciones: Parámetros
Sistema Métrico
Sistema de Unid. Inglés
Longitud
3.25m
10.66’
Stroke (batida)
0.18m
7”
Max. OD
229mm (241mm upset)
9” (9.5” upset)
Min. ID
76mm
3”
Masa
950 kg
2 090 lbs
Max. WOB Operacional
45 kdaN
100 klbs
Max. torque/fondo de pozo
48 kNm
35 kftlbs
Max. RPM
Recomendado por el fabricante de la broca
Recomendado por el fabricante de la broca
Max. carga de tensión
536 kdaN
1 180 klbs
Carga de tensión operacional
260 kdaN
572 klbs
Max. presión interna
690 bar
10 000 psi
Max. presión hidrostática
2000 bar
30 000 psi
Max. tasa de bombeo
5 650 lpm
1500 GPM
Max. contenido de arena
1%
1%
Max. DLS operacional
14 deg/30m
14 deg/100ft
Max. temp. operacional
150C (HT 200C)
300 F (HT 390F)
Conexión superior
API 6 5/8 REG box
API 6 5/8 REG box
Torque de apretado
65 000 Nm
48 000 ftlbs
Conexión inferior
API 6 5/8 REG pin
API 6 5/8 REG pin
Torque de apretado
65 000 Nm
48 000 ftlbs Configuración: XD = Standard HB = Presión balanceada
www.anti-stall.com
6 ¾” X-series AST™ Especificaciones: Parámetros
Sistema Métrico
Sistema de Unid. Inglés
Longitud
3.96m
13,0’
Stroke (batida)
0.20m
0.6’
Max. OD
171mm
6.75”
Min. ID
62mm
2.4”
Masa
625 kg
1375 lbs.
Max. WOB Operacional
30 kdaN
66 klbs
Max. torque/fondo de pozo
41 kNm
30 kftlbs
Max. RPM
Recomendado por el fabricante de la broca
Recomendado por el fabricante de la broca
Max. carga de tensión
327 kdaN
720 klbs
Carga de tensión operacional
170 kdaN
375 klbs
Max. presión interna
690 bar
10 000 psi
Max. presión hidrostática
2000 bar
30 000 psi
Max. tasa de bombeo
3500 lpm
925 GPM
Max. contenido de arena
1%
1%
Max. DLS operacional
20 deg/30m
20 deg/100ft
Max. temp. operacional
200C (XT 220C)
390 F (XT 425F)
Conexión superior
NC 50 box
NC 50 box
Torque de apretado
40 000 Nm
29 500 ftlbs
Conexión inferior
NC 50 pin
NC 50 pin
Torque de apretado
40 000 Nm
29 500 ftlbs Configuración: XD = Standard XB = Presión balanceada XT = Alta Temp. (220C)
www.anti-stall.com
4 ¾” X-series AST™ Especificaciones: Parámetros
Sistema Métrico
Sistema de Unid. Inglés
Longitud
3.68m
12.07’
Stroke (batida)
0.25m
10”
Max. OD
121mm
4.75”
Min. ID
35mm
1.38”
Masa
300 kg
660 lbs
Max. WOB Operacional
15 kdaN
33 klbs
Max. torque/ fondo de pozo
13 kNm
9 kftlbs
Max. RPM
Recomendado por el fabricante de la broca
Recomendado por el fabricante de la broca
Max. carga de tensión
180 kdaN
400 klbs
55 kdaN
121 klbs
Carga de tensión operacional Max. presión interna
690 bar
10 000 psi
Max. presión hidrostática
2000 bar
30 000 psi
Max. tasa de bombeo
1500 lpm
400 GPM
Max. contenido de arena
1%
1%
Max. DLS operacional
25 deg/30m
25 deg/100ft
Max. temp. operacional
200C (XT 220C)
390 F (XT 425F)
Conexión superior
NC 38 box
NC 38 box
Torque de apretado
13 300 Nm
9 800 ftlbs
Conexión inferior
NC 38 pin
NC 38 pin
Torque de apretado
13 300 Nm
9 800 ftlbs Configuración: XD = Standard XT = Alta Temp. (220C)
www.anti-stall.com
TT-series AST™ Especificaciones: Parámetros/Dimensiones O.D. Pulgadas
1-11/16
2-1/8
2-7/8
3-1/2
I.D. Pulgadas (mm)
0.62 (16)
0.67 (17)
0.78 (20)
0.98 (25)
Extensión pies (metro)
4.9 (1.49)
4.6 (1.40)
4.3 (1.31)
4.4 (1.34)
Peso libra (kg)
27 (12)
42 (19)
62 (28)
106 (48)
Acoplamiento Auxiliar
1” AMMT
1-1/2” AMMT
2-3/8” PAC
2-7/8” REG
Max torque Oper. pies-lbs (Nm)
200 (275)
400 (550)
1000 (1370)
1315 (1800)
Ultimate Tensión libra (kN)
49 000 (223)
54 400 (247)
124 000 (563)
207 900 (945)
Max. DLS Deg/100 pies (30m)
24
24
24
24
Temperatura Max. F (C)
390 (200)
390 (200)
390 (200)
390 (200)
Sour Service
Yes
Yes
Yes
Yes
Aire/Espuma
Yes
Yes
Yes
Yes
www.anti-stall.com
MONITOREO DE LA HERRAMIENTA EN EL CAMPO En general la herramienta AST produce parámetros de funcionamiento constantes y un progreso en la perforación satisfactorio, visto desde la superficie. La herramienta puede, sin embargo, operar intensamente en el fondo del pozo manteniendo constante la rotación de la broca. Un chequeo del desgaste para determinar el estado del sistema interno helicoidal es recomendado en caso de que la perforación sea interrumpida antes de alcanzar profundidad total y la herramienta sea sacada a superficie.
Med
ición
de h
olgu
ra
Rotar En el Manual de Usuario se describen los límites de desgaste de acuerdo con las dimensiones de la herramienta, lo que facilita el control de la condición del equipo. El intervalo de mantenimiento habitual es de 200 horas de perforación.
www.anti-stall.com
NUEVA TECNOLOGIA PARA UNA NUEVA ERA La continua b煤squeda de hidrocarburos lleva a la industria de la perforaci贸n a nuevos territorios. Con esta expansi贸n, la incertidumbre inherente de las formaciones del subsuelo implica un mayor riesgo econ贸mico. La herramienta AST es una forma efectiva de reducir este riesgo.
www.anti-stall.com
render.no
OFICINAS Estados Unidos Anti-Stall Technology LLC 4103 Chance Lane Rosharon, TX 77583 USA Tel: +1 281 431 7800 Fax: +1 281 431 7801
Noruega Tomax AS Travbaneveien 1, Forus P.O. Box 332, Forus NO-4067 STAVANGER NORUEGA
Reino Unido Tomax UK Ltd. Unit 11 Greenrole Estate Howe Moss Drive Kirkhill Dyce Aberdeen AB21 0GL UK
Tel: +47 51 95 11 70 Fax: +47 51 95 11 71
Tel: +44 (0) 1224 774 925 Fax: +44 (0) 1224 773 510
Brasil Tomax do Brasil Av. Das Américas 3500/328 Bloco Toronto 4 Cep: 22640 - 102 Barra da Tijuca Rio de Janerio - RJ Brasil Tel: +51 21 3497 5083
Oficinas en Bakú, Damman y Kuala Lumpur. Otras localidades se están agregando.
Contactos por e-mail disponibles en nuestro sitio web: www.tomax.no E-mail para contactos generales: post@tomax.no