¿Cómo evitar que la sarta de perforación se atasque (pérdida de peso en la broca) durante la perforación?

El término “pérdida de peso en la broca” (LWB, por sus siglas en inglés) se refiere a una situación durante la perforación en la que el peso diseñado sobre la broca (WOB, por sus siglas en inglés) no actúa sobre ella. En cambio, debido a la fricción excesiva entre la sarta de perforación y la pared del pozo, todo el peso aplicado es absorbido por la sarta.

Al aplicar WOB, la contracción del pozo a menudo provoca que el peso se ejerza completamente sobre elsarta de perforacióno estabilizadores. Esto requiere la aplicación continua de peso, pero debe tenerse en cuenta la resistencia a la compresión de la sarta de perforación. Cada incremento de peso puede resultar en un pequeño movimiento descendente de la sarta de perforación; la aplicación repetida de peso permite que la sarta de perforación se mueva más allá de la sección del pozo contraída. En el momento en que la sarta de perforación sale de esta sección, la broca entra rápidamente en contacto con el fondo del pozo. Dado que el WOB en este punto es mayor que el de la perforación normal, la broca penetra la formación más profundamente, lo que lleva a un aumento repentino del torque. Esto puede causar que la mesa rotatoria o el accionamiento superior se detengan. Si se produce una detención, no levante la sarta de perforación bruscamente; primero libere el torque. La perforación normal puede reanudarse después de realizar ajustes repetidos.

La pérdida de peso en la broca suele ocurrir en los siguientes casos: perforación direccional de pozos verticales con ensanchamiento inverso o pozos direccionales con múltiples operaciones de ensanchamiento inverso, fresado de ventanas y perforación direccional de desvío, y perforación direccional de pozos horizontales. Debido a la trayectoria del pozo y a diversos factores de resistencia, la presión aplicada a la sarta de perforación tiene dificultades para transmitirse a la broca. Los instrumentos de registro de lodo e indicadores de peso muestran que la posición de la broca permanece inalterada y no se gana longitud de perforación a pesar del aumento continuo del peso sobre la broca; la presión de la bomba no aumenta y no se produce bloqueo de la bomba. Sin embargo, un mayor aumento del peso sobre la broca puede provocar un bloqueo repentino de la bomba. En pozos direccionales, la pérdida de peso en la broca no solo interrumpe las operaciones direccionales normales, sino que también conlleva el riesgo de atascamiento de la tubería si las operaciones son incorrectas.

1. Reforzar el control de la trayectoria del pozo y optimizar la configuración de la sarta de perforación.

Para solucionar la pérdida de peso en la broca causada por una trayectoria deficiente del pozo, la principal medida de ingeniería consiste en mejorar el control de la trayectoria. En pozos direccionales de gran ángulo y alcance extendido, se debe adoptar un control guiado de todo el pozo para mantener la desviación y el azimut del pozo en línea con el diseño, evitando el ensanchamiento inverso debido a desviaciones del diseño.

Para la pérdida de peso en la broca resultante de una trayectoria deficiente del pozo, la solución más eficaz es simplificar la configuración de la sarta de perforación: reducir el número de portamechas y aumentar el número de tuberías de perforación de alta resistencia (HWDP). Esto disminuye la rigidez de la sarta de perforación, reduce el área de contacto entre la sarta y el lodo, y previene tanto la pérdida de peso en la broca como el atascamiento diferencial.

En caso de pérdida de peso en la broca en pozos horizontales, las medidas deben centrarse en la limpieza del pozo, la lubricación y las técnicas operativas del perforador.

2. Mejora la limpieza

La mejora de la limpieza incluye la limpieza del pozo y la purificación del lodo superficial mediante equipos de control de sólidos en superficie.

Mejorar la capacidad de transporte de recortes del lodo

En los proyectos recientes de perforación direccional, se suelen utilizar brocas PDC combinadas con tecnología de motor orientable, que consiguen un avance relativamente rápido y trituran los recortes en partículas finas, lo que plantea ciertos desafíos para la limpieza del pozo.

Requisitos de desplazamiento para diferentes secciones del pozo:Para la sección de pozo de φ311 mm, el desplazamiento debe ser superior a 3,4 m³/min; para la sección de pozo de φ216 mm, debe ser superior a 1,1 m³/min.

Ajuste los parámetros reológicos del lodo en función del retorno de los recortes del fondo del pozo:Para fluidos de perforación poliméricos de bajo contenido de sólidos, la relación de plasticidad dinámica debe controlarse entre 0,42 y 0,50 para garantizar un buen efecto de transporte de recortes. En cuanto a la viscosidad del lodo y la resistencia del gel, la viscosidad de los pozos direccionales de alto ángulo debe mantenerse por encima de 48 segundos; una viscosidad y una resistencia del gel elevadas ayudan a prevenir la sedimentación vertical de los recortes.

En un proyecto de perforación, cuando la desviación del pozo era de 50 a 60 grados, la adición de gel orgánico positivo redujo la viscosidad del lodo a aproximadamente 42 segundos, lo que provocó una mala recuperación de los recortes en el fondo del pozo y pérdida de peso en la broca durante la perforación direccional. Las condiciones normales en el fondo del pozo se restablecieron después de aumentar la viscosidad del lodo a 50 segundos.

Para pozos con una profundidad superior a 200-300 metros, se pueden extraer secciones horizontales con una desviación de 20-30 grados. En la configuración de la sarta de perforación para perforación direccional, se suelen incluir varios brazos de perforación. En pozos recién perforados, la presencia de brazos de perforación aumenta la velocidad de retorno del lodo anular, por lo que los recortes suelen depositarse en el pozo antiguo. Por lo tanto, algunos equipos de perforación solo extraen la sección recién perforada, lo que tiene poco efecto en la fragmentación de los recortes.

3. Mejora la lubricidad del lodo y la calidad de la torta de lodo.

Mejora la lubricidad del lodo

Las medidas específicas para mejorar la lubricidad del lodo incluyen, en primer lugar, aumentar la dosis de lubricantes y, en segundo lugar, utilizar una combinación de diferentes lubricantes.

En la perforación direccional, el petróleo crudo se suele mezclar con el lodo durante las operaciones. Si bien el petróleo crudo posee buenas propiedades lubricantes, su adición deteriora la calidad de la torta de lodo. Por lo tanto, en la perforación direccional, el petróleo crudo debe utilizarse junto con lubricantes a base de agua. Esto no solo resuelve el problema de la lubricación, sino que también evita la formación de tortas de lodo espesas causadas por una dosificación excesiva de petróleo crudo.

La fricción por deslizamiento aumenta con el coeficiente de fricción. Para solucionar esto, se pueden mezclar aproximadamente de 3 a 5 toneladas de petróleo crudo con el lodo, sin que el contenido de petróleo crudo supere el 9-10%.

Mejorar la calidad del pastel de barro

Para mejorar la calidad de la torta de lodo, se pueden añadir materiales como asfalto sulfonado y resina fenólica. Una torta de lodo de alta calidad reduce el riesgo de adherencia diferencial causada por la pérdida de peso en la broca.

Además de los lubricantes líquidos, los lubricantes sólidos y los lubricantes de extrema presión también son eficaces para reducir la pérdida de peso en la broca. Cuando se produce pérdida de peso en la broca durante la perforación direccional en formaciones duras, añadir entre 200 y 300 kg de grafito expandido de una sola vez resulta eficaz para solucionar la pérdida de peso causada por una lubricación deficiente.

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