tecnología anti-atasco
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para aplicaciones de perforación de sub-suelo
Tecnología Anti-Atascopara aplicaciones de perforación de para aplicaciones de perforación de para aplicaciones de perforación de para aplicaciones de perforación de sub-suelosub-suelo
Tecnología Anti-AtascoTecnología Anti-AtascoTecnología Anti-AtascoTecnología Anti-Atasco
ROCA INTERCALADA AGRANDAMIENTO MAR AGITADO INTERVENCIÓNRENDIMIENTO
TECNOLOGÍA ANTI-ATASCOLos 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.
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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.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
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ESTABILIDAD DE FONDO DE POZO
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.
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
BIT TORQUE BIT TORQUE
PsBPsB
Con AST
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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.
IMPLEMENTACIÓN
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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.
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.
MAXIMO BENEFICIO DE BROCAS PDC
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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.
MOTORES DE FONDO SIN ATASCAMIENTOCon 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.
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Tiempo (segundos)
Tiempo (segundos)
SSLIPWOB
ROP
85005101520253035404550
05
10152025
ROP
(m/h
r) W
OB
(mT)
SSLI
P de
lta R
PM
3035404550
1350 1850 2876 3350
SSLIPWOB
ROP
149005101520253035404550
05
10152025
ROP
(m/h
r) W
OB
(mT)
SSLI
P de
lta R
PM
3035404550
1980 2480 2980 6660 7080
Ulrigg - Corrida de Referencia Broca después de la corrida
Ulrigg - Corrida con 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
Corrida de referencia
Broca usando la herramienta AST
Un vídeo de la prueba está disponible en YouTube.com. Titulo: “AST Comparison”
VENTAJAS DE LA HERRAMIENTA ASTLas 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.
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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.
VALORES ESPECÍFICOS DE POZOEl 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.
POSICIONAMIENTO EN EL BHALa herramienta AST funciona mejor siendo posicionada en la parte superior de la porción no magnética del BHA. Funciona de igual manera para los sistemas rotarios direccionales, motores de fondo de pozo, y BHA rotarios.
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Ejemplos de configuraciones de BHA para:RSS / Underreamer BHARSS / LWD BHA motorPara formaciones de rocas duras y de alta fricción, se recomienda un escariador de rodillos sobre la herramienta AST.
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Sin AST
AST
Stick-slip Sección Media
Sin AS
AST
Consumo de Energía
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.
EJEMPLO TÍPICO:PERFORACIÓN CON ESCARIADOR
* 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.
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CALIFICADA PARA NUEVAS FRONTERASLa 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.
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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.
x+y Axis Vibración Vs. Distancia
Distancia Perforada (m)
Pozo de correlación 2
Pozo de correlación 2
Pozo de correlación 1
Pozo de correlación 1
CASO PRÁCTICO:PERFORACION EXPLORATORIALa 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.
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DISEÑO DE LA HERRAMIENTALas 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
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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 = StandardXB = Presión balanceada
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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 = StandardHB = Presión balanceada
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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 = StandardXB = Presión balanceadaXT = Alta Temp. (220C)
6 ¾” X-series AST™
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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
Carga de tensión operacional 55 kdaN 121 klbs
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 = StandardXT = Alta Temp. (220C)
4 ¾” X-series AST™
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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. DLSDeg/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
TT-series AST™
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MONITOREO DE LA HERRAMIENTA EN EL CAMPOEn 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.
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.
Medición de holgura
Rotar
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NUEVA TECNOLOGIA PARA UNA NUEVA ERALa continua búsqueda de hidrocarburos lleva a la industria de la perforación
a nuevos territorios. Con esta expansión, la incertidumbre inherente de las formaciones del subsuelo implica un mayor riesgo económico.
La herramienta AST es una forma efectiva de reducir este riesgo.
OFICINAS
Contactos por e-mail disponibles en nuestro sitio web: www.tomax.noE-mail para contactos generales: [email protected]
NoruegaTomax ASTravbaneveien 1, Forus P.O. Box 332, Forus NO-4067 STAVANGERNORUEGA
Tel: +47 51 95 11 70Fax: +47 51 95 11 71
Reino Unido Tomax UK Ltd. Unit 11 Greenrole Estate Howe Moss DriveKirkhill DyceAberdeen AB21 0GLUK
Tel: +44 (0) 1224 774 925Fax: +44 (0) 1224 773 510
Brasil Tomax do BrasilAv. Das Américas 3500/328 Bloco Toronto 4Cep: 22640 - 102Barra da TijucaRio de Janerio - RJBrasil
Tel: +51 21 3497 5083
Estados UnidosAnti-Stall Technology LLC 4103 Chance Lane Rosharon, TX 77583 USA
Tel: +1 281 431 7800Fax: +1 281 431 7801
rend
er.n
o
Ofi cinas en Bakú, Damman y Kuala Lumpur. Otras localidades se están agregando.