Eliminando los riesgos de las corridas de revestimientos

Eliminando los riesgos de las corridas de revestimientos

Una mirada desde la visión técnica a desarrollos que optimizan las operaciones y guardan la seguridad física del equipo humano.

La mejora en la seguridad, el aumento de eciencia y la reducción de los costos impulsa a la búsqueda incesante por automatizar el proceso de la perforación. Se han logrado gradualmente éxitos en la automatización del manejo de tubería de perforación. Estos avances han progresado y se han continuado hacia la operación de corrida de revestimientos, siendo considerada durante mucho tiempo como una de las actividades más peligrosas en la perforación. Recientemente, han sido desarrolladas herramientas de nueva generación para correr revestimiento conocidas como CRT (por sus siglas en Ingles Casing Running Tools), con avances signicativos en el manejo seguro de tuberías de revestimiento removiendo la exposición del personal a los peligros de esta operación. El diseño de ingeniería única del CRT comprende un controlador remoto con sistemas redundantes para eliminar la caída del revestimiento, además es controlado con los dedos de la mano desde la cabina del perforador, por lo que solamente se requiere de

En contraste, las operaciones de corrida de revestimiento convencional requieren de hasta cuatro personas en la zona roja de la mesa rotaria, lo que explica los numerosos incidentes con lesiones serias durante estas operaciones.

una persona en la mesa rotaria encargada de retirar los protectores de rosca y guías de conexión. En contraste, las operaciones de corrida de revestimiento convencional requieren de hasta cuatro personas en la zona roja de la mesa rotaria, lo que explica los numerosos incidentes con lesiones serias durante estas operaciones. La tecnología CRT Top-Tek controlada hidráulicamente (Figura 1) incorpora el control remoto de la FMS(por sus siglas en inglés Flush Mounting Slips) que permiten la corrida de revestimiento sin necesidad de cuñas manuales o llaves de potencia. EL diseño de ingeniería único del CRT permite que este activo en su posición predeterminada “default”, por lo cual si hay perdida de presión hidráulica la herramienta continúa enganchada y no deja caer el revestimiento. Además, el diseño de ingeniería entre el CRT y el FMS garantiza que uno de los dos este siempre asegurando todo el tiempo el revestimiento. Un análisis comparativo de las corridas de Revestimiento Convencionales versus CRT, realizado durante un periodo de dos años en el Medio Oriente, comprobó como la tecnología automática del Top-Tek CRT ayudó a mantener una taza de pérdida de tiempo por incidentes “LTI” en cero. Mirando los resultados en números, fueron 39.536 horas-hombre acumuladas en la locación y 5.410 horas de trabajo totales para un acumulado de 877 días con cero LTI. Además, el tiempo no productivo (NPT) relacionado con las operaciones corrida de revestimientos disminuyó del 5,2% al 1,7%. En uno de los países de la región, la eciencia para bajar revestimientos de- nida como el tiempo que toma en bajar el revestimiento, logró ahorrar 49 días durante un intervalo de 18 meses, con cero

LTI reportado y con más de 14,205 horas de operación. El CRT se utilizó con revestimientos de diferentes tamaños y especi- caciones, desde 24 a 9 5/8 pulgadas, con diversos tipos de conexión VET-CO-JVLW, BTC, VAM TOP y TENA-RIS 3SB. Hay que resaltar que los avances tecnológicos en el CRT , asociados a los sistemas de control son la plataforma para el desarrollo de sistemas totalmente automatizados para la corrida de revestimientos.

Figura 1: El CRT Top-Tek funciona con tecnología de control inalámbrico plug-n-play Fuente: archivo Parker Drilling Services

Diseño pensado para mitigar peligros A pesar de los avances encaminados en mejorar la seguridad en las corridas de revestimiento, sigue siendo identicada como una de las actividades más propensas a incidentes en el piso de perforación. Según Hubler, 1 Las operaciones de corri

Según Hubler, 1 Las operaciones de corrida de revestimiento han sido responsables de más de la mitad de las muertes en perforación, cuando el tiempo de esta operación es solamente el 10% del tiempo del pozo. Los incidentes documentados van desde caída de revestimientos, hasta atrapamientos fatales ocasionados por el bloque viajero o herramientas de llenado.

da de revestimiento han sido responsables de más de la mitad de las muertes en perforación, cuando el tiempo de esta operación es solamente el 10% del tiempo del pozo. Los incidentes documentados van desde caída de revestimientos, hasta atrapamientos fatales ocasionados por el bloque viajero o herramientas de llenado. Los esfuerzos para mitigar esos riesgos, y al mismo tiempo promover la eciencia de la corrida de revestimientos, han estimulado el desarrollo de innumerables herramientas y metodologías de corridas de revestimiento. En comparación con la técnica convencional, el despliegue de herramientas CRT reduce los peligros, principalmente al disminuir la exposición y la interacción del personal como los equipos de la mesa rotaria, mientras que simultáneamente permite rotación, reciprocidad y circulación a través del revestimiento. El innovador CRT aprovecha los desarrollos de última generación en tecnologías de control sin cables “Wireless” y comunicación de datos aplicados a la corrida de revestimientos, sin necesidad de tener personal expuesto a peligros en la mesa rotaria. El CRT se puede acoplar a cualquier tipo de Top Drive y si es necesario, rotar, reciprocar y circular (llenar) mientras se corre el revestimiento y permitir navegar ecazmente en pozos de alta tortuosidad.

Además el sistema ofrece opciones para diferentes diámetros y el torque es similar a las llaves de potencia empleadas en corridas convencionales. El soware patentado que comprende el sistema Plug-n-Play de monitoreo de torque inalámbrico, interactúa con el sistema externo de hardware para controlar y analizar continuamente el make-up de la conexión, En la Figura 2. se muestra grá- camente en tiempo real como el sub de torque inalámbrico está conectado directamente al sistema de monitoreo, donde comunica RPM, torque en ambas direcciones, tensión y compresión.

Además, a diferencia de los mecanismos de control mecánicos o neumáticos estándar, los controles hidráulicos del CRT permiten la aplicación de fuerza y torque constantes, con menos piezas móviles que se dañan o fallan. También, los rodillos incorporados en el mandril de agarre especialmente diseñados eliminan el marcado o desgaste del revestimiento, promoviendo así la integridad a largo plazo. Los rodillos también ofrecen la capacidad de manejar el revestimiento cromado sin necesidad de modicaciones, como es el caso de las herramientas de corrida convencionales.

Debido al histórico de caídas de revestimientos en la industria, se integraron sistemas de seguridad redundantes en el CRT, como el sistema de trabado entre el CRT y FMS eliminando efectivamente estos incidentes.

Secuencia operativa Los peligros intrínsecos de las corridas de revestimiento convencionales comienzan cuando se colocan manualmente las cuñas, se lanza el elevador, se cierra manualmente, se sube el revestimiento, se guia el ingreso del pin a la caja, se colocan las llaves de potencia para hacer el make-up y se liberan las cuñas todo manualmente, es una operación intensiva en mano de obra con alta exposición del personal en la zona de peligro de la mesa rotaria. Por otro lado después de ser instalado el CRT en el Top Drive y el FMS en la mesa rotaria la secuencia operativa inicia cuando el revestimiento es colocado en el V Door, a partir de ese momento el sistema es controlado por una persona en la cabina del perforador, el único trabajo con intervención manual es remover el protector de la rosca y la guia. Los pasos sucesivos para izar, conectar y aterrizar el revestimiento pin con caja y aplicar torque se llevan a cabo de forma remota desde la cabina del perforador.

Fig 2. El soware de Torque permite sobreponer las ultimas 10 conexiones, con el objetivo de identicar perles inusuales y capturar tendencias para visualizar lecturas promedio. Fuente: archivo Parker Drilling Services

Una vez que el FMS, se activa electrónicamente y el mandril de agarre se desengancha, el elevador CRT automatizado se aferra a la siguiente junta de revestimiento, que es recogida por el cat-walk automático. Los brazos del elevador se retraen de forma remota, y el mandril de agarre se vuelve a activar en preparación para la colocación de la junta, enroscar y torquear usando el sistema de monitoreo de torque. Finalmente la tubería se llena, y el FMS se desengancha, y se baja el revestimiento, todo esto sin participación humana directa en la piso de perforación.

Análisis comparativo de campo Un análisis comparativo de las operaciones de corrida de revestimiento en uno de los países de Medio Oriente ilustra el equilibrio efectivo logrado entre la el tiempo del método convencional y la seguridad de la tecnología CRT automatizada. A pesar de la introducción del CRT en Medio Oriente los programas de perforación estipulaban que se corriera el revestimiento de forma convencional, principalmente para para tamaños de tubería pequeños, donde la con abilidad y desempeño del sistema convencional satisfacía la necesidades del cliente. El principal motivador para la implementación del CRT era el aspecto de seguridad que permitiera bajar el revestimiento en tiempos óptimos con zero LTI. Desde la perspectiva de Parker, como fabricante del CRT avanzado, un resumen instantáneo de las corridas realizadas en 2018 muestra las ventajas en la velocidad de bajada del revestimiento cuando se utiliza el CRT y el gran bene cio con la seguridad del personal.

La Figura 3 compara las operaciones de corridas de revestimiento convencionales versus automatizadas para CRT en el Medio Oriente durante 2018, se detallan los tamaños de revestimientos más utilizados y la velocidad de bajada del revestimiento. Por lo general, para tamaños de carcasa más grandes a siete pulgadas, los operadores optaron por emplear el CRT avanzado, mientras que los tamaños más pequeños normalmente se ejecutaban con el método convencional. La velocidad de corrida de revestimiento con el CRT ha mejorado constantemente, mientras que el LTI se mantiene en cero en todo el Medio Oriente.

El análisis también señala una interesante tendencia en las estrategias que el Operador usa en las corridas de revestimiento y la decisión de usar convencional vs CRT.

El análisis también señala una interesante tendencia en las estrategias que el Operador usa en las corridas de revestimiento y la decisión de usar convencional vs CRT. Especí camente, el análisis muestra que el CRT automatizado se utiliza en gran medida para diámetros grandes de revestimiento (20 y 18 5/8 pulgadas) mientras que para tamaños menores pre eren convencional (13 3/8 y 9 5/8 pulgadas) como una medida de reducción de costos. El revestimiento de sietepulgadas cuando es corrido desde super cie se ejecuta generalmente con el CRT, a menos que se esté utilizando un liner, en cuyo caso se usa convencional. Cualquier diámetro inferior a 4 1 x 2 pulgadas siempre se ejecuta de forma convencional, ya que no se contaba disponible este diámetro con el CRT en Medio Oriente.

Evolución de loop cerrado La barrera para automatizar la totalidad de la operación de corrida de revestimiento ha sido la falta de hardware de automatización y la incapacidad de unir varios sistemas discretos. El CRT de nueva generación, en combinación con controles avanzados y tecnologías de so -ware de datos especialmente diseñados, despeja el camino para lograr operaciones de corrida de revestimiento semi o completamente automáticas. Especí camente, la integración del CRT TopTek con una plataforma

de so ware de control y datos de vanguardia supera el problema de interoperabilidad, donde los diferentes sistemas de proveedores no pueden funcionar al unísono. El CRT podrá ser usado en la mayoría si no en todos los rigs contemporáneos. La plataforma de datos y automatización permite conectar el nuevo diseño de control CRT con la red de equipos del rig, para permitir la coordinación sin problemas de todas Las actividades necesarias para la automatización completa de la corrida del revestimiento. Establecer la comunicación entre el CRT y todos los equipos relevantes del Rig, incluyendo top drive, malacate, bombas de lodo, catwalk automatico y FMS , representa el primer paso en la automatización del proceso de corrida de revestimiento. Además, la plataforma de datos puede comunicarse con el sistema operativo del Rig (SO) en su protocolo nativo, ya sea modbus, OPC/UA, o algo similar, que también se combina con el CRT en su protocolo nativo (es decir, modbus, OPU / UA, o protocolo privado). La plataforma de datos actúa como una capa de abstracción de control y, por lo tanto, permite datos completos y comandos de control entre cualquier variedad del sistema operativo del equipo y el sistema Top-Tek. Además, la plataforma de datos y automatización permite una implementación adicional en tiempo real para el cálculo de datos de streaming. Por ejemplo, a medida que los datos se agregan en tiempo real, un algoritmo de torque supervisa la medición de torque, pero también proporciona un control directo del equipo de la plataforma para ejecutar precisamente el make-up torque. La automatización completa de la corrida de revestimientos aumentara la capacidad del sistema avanzado de CRT y mejorara aun mas la seguridad del personal y la e - ciencia de la operación.

Fuente: archivo Parker Drilling Services

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Análisis de Bajada de Reves�miento CRT vs Convencional en el 2018

13 3/8 9 5/8 7 Tamaño de Reves�miento

Figura 3: Comparación del CRT Vs Convencional en el 2018

Referencias 1. Hubler, W., “Peligros de las operaciones de bajada de revestimiento”, presentado en la Conferencia de Salud, Seguridad, Medio Ambiente y Capacitación (HSE&T) de la IADC, Houston, Texas, 5 de febrero de 2014.

2. Shahin, N.D., T. Cummins y E. Abrahamsen, “Top drive cas-ing running and drilling tools reducen los costos de construcción de pozos y aumenta la seguridad”, documento SPE 105304, presentado en el SPE Middle East Oil and

Gas Show and Conference, Manama, Bahrein, 11-14 de marzo de 2007. 3. Saleh, K., A. Al-Shammari, N. Shadad, E. Mujahed, M. Abdullah Al-Jarid, D.G. Smith y C.D. Mattia, “Benecios de utilizar una herramienta de corrida de revestimiento totalmente mecánica en una revestimiento de 630 toneladas en Kuwait”, documento SPE 189411, presentado en el SPE/IADC Middle East Conferencia y Exposición de Tecnología de Perforación, Abu Dabi, EAU, 29-31 de enero de 2018.

4. Zhang, H., T. El, N. Wang, G. Liu, L. Zou, Y. Huang, “Top drive casing running: Improving safety and eciency of the operation”, Documento SPE 155694, presentado en la Conferencia y Exposición de Tecnología de Perforación de Asia Pacíco de IADC/SPE Asia Pacic, Tianjin, China, 9-11 de julio de 2012. 5. Heenan, D., “Advantages of top drive moving to casing running”, Drilling Contractor, julio-agosto de 2003.

Los Autores:

KARMA SLUSARCHUK se unió a Parker Drilling en noviembre de 2017 y sirve como asesor sénior de perforación, responsable de ayudar a los clientes a mantener la eciencia de perforación mediante la implementación de nuevas tecnologías para lograr la excelencia operativa. Antes de eso, la Sra. Slusarchuk fue gerente de proyectos de Whitehorse Technology en Tomball, Texas, que fundó en 2013 para avanzar en la tecnología de pulverización térmica para tuberías de perforación y herramientas de pozos. Fue ingeniera sénior de perforación para Transocean y trabajó para Shell Oil de marzo de 2007 a 2010. Antes de eso, la Sra. Slusarchuk fue ingeniera de perforación para ExxonMobil de 2002 a 2007, con asignaciones en los Estados Unidos, Chad y la isla de Sajalín. Tiene una licenciatura en ingeniería química de la Universidad de Tulsa. HOSAM ZABLAWE se ha desempeñado como gerente de ventas iraquí de Parker Drilling desde que se unió a la compañía en septiembre de 2015. Anteriormente trabajó como ingeniero de ventas en Irak para Schlumberger Downhole Tools and Fishing, después de un período de dos años como ingeniero de ventas de brocas para National Oilwell Varco en Siria. El Sr. Zablawe tiene una licenciatura en ingeniería petrolera de la Universidad de los Emiratos Arábes Unidos. ANDREW GHERARDI es director de línea de productos de Parker Well Services, un puesto que ocupa desde mayo de 2018, tras la integración de 2M-Tek en la organización Parker Drilling. Antes de eso, ocupó una variedad de puestos en 2M-Tek, donde gestionó el trabajo de diseño en servicios tubulares. Fue ascendido a gerente de sitio 2M-Tek en enero de 2017, donde gestionó el diseño y la fabricación del sistema de funcionamiento de carcasaS Top-Tek y el sistema de salida de carcasa Easy-Trak. El Sr. Gherardi tiene una licenciatura en ingeniería mecánica con un menor en administración de empresas de la Universidad de New Hampshire.

HARI KODURU cofundó SigmaStream para construir una plataforma de automatización basada en datos. Tiene más de 25 años de experiencia en el desarrollo de soware, incluyendo 15 años en la industria del petróleo y el gas. Ha liderado el desarrollo de varias aplicaciones y productos de soware de nivel empresarial en varias verticales. Anteriormente, fue asesor técnico sénior en el consorcio de intercambio de datos de petróleo y gas de Energistics, y fue miembro del equipo principal que desarrolló el Protocolo de Transferencia de Energía (ETP). El Sr. Koduru trabajó anteriormente en BP, Nabors Drilling y Baker Hughes, una empresa de GE. Tiene una maestría en ingeniería civil de la Universidad de Clemson. Fuente: archivo Parker Drilling Services Fuente: archivo Parker Drilling Services Fuente: archivo Parker Drilling Services Fuente: archivo Parker Drilling Services