VIII Congreso de Exploración y Desarrollo de Hidrocarburos Simposio Evaluación de Formaciones: Expandiendo el conocimiento de las rocas y sus fluidos

Transcripción

1 VIII Congreso de Exploración y Desarrollo de Hidrocarburos Simposio Evaluación de Formaciones: Expandiendo el conocimiento de las rocas y sus fluidos Operaciones de logging a cable, especialmente con herramientas de resonancia magnética, en pozos altamente desviados en el bloque de aguada pichana, neuquén. planeamiento, construcción y evaluación Ma. Celeste Bolognani 1, Adrian C. Dolso 2, Luis E. Uberti 3, Lucas E. Baletka 4 1: Total Austral, Moreno 877, C109144Q, Buenos Aires, Argentina, mariaceleste.bolognani@total.com 2: Total Austral, Moreno 877, C109144Q, Buenos Aires, Argentina, adrian.dolso@total.com 3: Total Austral, Dr. E. Benedetti 90, 8300, Neuquén, Argentina, luis.uberti@total.com 4: Schlumberger, Av. Roque S. Peña 1149 Piso 13, C1035AAG, Buenos Aires, Argentina, lbaletka@slb.com abstract The Aguada Pichana Field is located in the central part of Neuquen basin, 120 km. North-west from Neuquen city. The main reservoirs consist of the Mulichinco Formation sandstones. Aguada Pichana field development started with vertical wells in the eastern part of the block (AP Main) where flat topography allowed the drilling of vertical wells. With the progressive field development to the western part of the block (Las Cárceles) where topography is dominated by canyons, deviated wells with S shaped geometry are becoming more and more common. In such highly deviated wells, gravity is sometimes insufficient to run wire line tools with cable. This issue is particularly acute with the magnetic logging tool due to its large diameter and its tendency to stick as the result of magnetic forces acting over the casing. The aims of this paper are to review the various factors affecting cable logging operations in deviated wells and the conditions (well trajectory, architecture and wire line tool string) required for successful operations. Introducción Total Austral S.A. produce gas y condensado en el permiso de Aguada Pichana desde el año El principal reservorio lo constituyen las facies arenosas de la Formación Mulichinco (Cretácico inferior). Estos depósitos se encuentran sobre el flanco Este del anticlinal de los Chihuidos y buzando hacia el SE, formando una trampa combinada estructural / estratigráficadiagenética de gas y condensado. Sus límites occidental y sur están definidos por una degradación en la calidad del reservorio mientras que hacia el Este se encuentra definido por el buzamiento estructural. El desarrollo de Aguada Pichana comenzó en el sector oriental del bloque (Aguada Pichana IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas 149

2 IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas Main), donde se encuentran buenas condiciones de reservorio y de superficie. Con el paso del tiempo y la necesidad creciente de gas, además de las nuevas adquisiciones sísmicas, el desarrollo avanzó hacia el Oeste y Norte del bloque donde la superficie es más accidentada. Esto condujo a la perforación de pozos desviados en zonas topográficamente adversas con reservorios más restringidos arealmente. Esta combinación de factores naturales impactó notablemente en el diseño de los pozos ya que no era posible ubicar las cabezas de pozo en la vertical del objetivo, muchas veces localizado en el fondo de un cañadón donde es imposible desde un punto de vista ambiental, de seguridad y logístico colocar el equipo de perforación, cañerías de producción, etc. La consecuencia directa de esto es un aumento de la duración y costo de todas las operaciones asociadas. Así mismo, este diseño de pozos desviados impacta en las operaciones de logging wire line, especialmente para las herramientas más robustas como la de registros magnéticos que, por su construcción y presencia de imanes, dificulta su bajada en pozos desviados por su adherencia en la cañería a causa del magnetismo de los mismos. Figura 1: Mapa de ubicación de cuenca Neuquina y bloque de Aguada Pichana (resaltado en violeta). 150 Simposio Evaluación de Formaciones: Expandiendo el conocimiento de las rocas y sus fluidos

3 Operaciones de logging a cable, especialmente con herramientas de resonancia magnética, en pozos altamente desviados en el bloque de Aguada Pichana, Neuquén. Planeamiento, construcción y evaluación Ubicación El bloque de Aguada Pichana está localizado en la parte central de la cuenca Neuquina, a unos 120 km. al oeste-noroeste de la ciudad de Neuquen (Figura 1). A grandes rasgos, basado en la topografía, este bloque podría dividirse en Aguada Pichana Main (al Este) y Las Cárceles (al Oeste) (Figura 2). La primera zona corresponde a topografías planas donde están perforados la mayoría de los pozos. La segunda zona está dominada por cañadones profundos que hacen difícil la ubicación de las instalaciones de superficie para la perforación, conexión y producción de los pozos. Figura 2: Diferencias topográficas entre la zona Este (Aguada Pichana Main) y la Oeste (Las Cárceles) del Bloque de Aguada Pichana. IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas 151

4 IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas Objetivo El objetivo del presente trabajo es analizar las diferentes variables de trayectoria, diseño de pozo y formato de la sarta de logging que influyen en el buen desarrollo y eficiencia del perfilaje a cable en pozos desviados, especialmente con herramientas de resonancia magnética. Específicamente los factores participantes de cada una de estas variables son los siguientes: - Trayectoria: Kick off point, máximo ángulo, offset entre cabeza de pozo y TD. - Arquitectura del pozo: especialmente profundidad del primer casing y si éste es vertical o desviado. - Configuración de la sarta de las herramientas de logging wire line: longitud, peso, distancia de sensores, presencia de accesorios (flejes, standoffs, centralizadores, etc.), etc. - Cuestiones operativas como bombeo de píldoras viscosas antes de la operación de logging a cable para facilitar el descenso de la herramienta. Alturas topográficas Nivel del terreno en zona Aguada Pichana Main: 350 msnm en promedio. Profundidad de los cañadones en zona Las Cárceles (diferencia entre cota en el fondo del cañadón y la meseta circundante): 200 a 400 m. aproximadamente. Nivel del terreno en zona Las Cárceles: 800 msnm en promedio. Figura 3: Topografía plana en zona Este del bloque (Aguada Pichana Main). 152 Simposio Evaluación de Formaciones: Expandiendo el conocimiento de las rocas y sus fluidos

5 Operaciones de logging a cable, especialmente con herramientas de resonancia magnética, en pozos altamente desviados en el bloque de Aguada Pichana, Neuquén. Planeamiento, construcción y evaluación Figura 4: Topografía de cañadones en zona Oeste del bloque (Las Cárceles). Ver de escala el tamaño de una persona trepando la pared del cañadón durante una operación de tendido de geófonos para una sísmica 3D. Trayectoria y arquitectura de pozos desviados Los pozos de desarrollo en Aguada Pichana tienen la siguiente arquitectura (Figura 5): Perforación de la primera fase en diámetro 8 ¾ (entubado con casing de 7 ) y segunda fase perforada en 6 1/8 (entubada con casing de 3 ½ ). Eventualmente existe un casing de seguridad de 9 5/8 en caso de pérdidas de lodo en superficie. Con esta arquitectura se presentan dos casos de diseño de pozo: A- Pozos verticales: son los ubicados al este del bloque (Aguada Pichana Main) donde las condiciones favorables de topografía facilitan la ubicación de la cabeza de pozo en la vertical del objetivo. B- Pozos desviados en S : son los ubicados al Oeste del bloque (Las Cárceles) donde las condiciones adversas de topografía obligan a ubicar la cabeza de pozo desplazada respecto del objetivo. 1 - Pozos con poca desviación: Primer fase vertical (KOP en segunda fase), reservorio atravesado en forma vertical. En estos casos no hay problema de interferencia magnética en la bajada de la herramienta de resonancia magnética ya que por gravedad llega sin problema a pozo abierto. 2 - Pozos con mayor desviación: Primer fase desviada (KOP cercano a la superficie), reservorio atravesado con 5 de inclinación. Este es el caso más problemático donde entra en juego el peso de la sarta necesario para vencer la fuerza magnética generada entre el magneto del CMR y la cañería que frena el descenso de la herramienta dentro de un casing inclinado. IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas 153

6 IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas Figura 5: Columna estratigráfica general de Aguada Pichana. 154 Simposio Evaluación de Formaciones: Expandiendo el conocimiento de las rocas y sus fluidos

7 Operaciones de logging a cable, especialmente con herramientas de resonancia magnética, en pozos altamente desviados en el bloque de Aguada Pichana, Neuquén. Planeamiento, construcción y evaluación Figura 6: Resumen de trayectoria, arquitectura, sarta de perfilaje, problemas, etc para diversos pozos desviados en Aguada Pichana. IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas 155

8 IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas Figura 7: Esquema de pozos desviados donde se hizo perfilaje a cable. 156 Simposio Evaluación de Formaciones: Expandiendo el conocimiento de las rocas y sus fluidos

9 Operaciones de logging a cable, especialmente con herramientas de resonancia magnética, en pozos altamente desviados en el bloque de Aguada Pichana, Neuquén. Planeamiento, construcción y evaluación Configuración de herramientas Con el transcurso del tiempo y el incremento de las desviaciones en los pozos, fueron muchos los factores intervinientes en el diseño de los tool string de las herramientas de wire line a fin de optimizar la operación garantizando la calidad del dato. a- Combinaciones de herramientas de resonancia magnética (CMR o MRX) y de medición de puntos de presión (XPT o MDT): En los pozos registrados durante el año 2010 se ponía generalmente la herramienta de resonancia magnética junto a la de toma de puntos de presión. Esto tenía como ventaja el ahorro de tiempo al obtener dos mediciones en una misma bajada y el sumar peso a la sarta. Como contrapartida, se generaba el problema de la distancia de lectura para la herramienta que quedaba arriba y el riesgo de pega al tener una herramienta de medición estática, como la de puntos de presión, junto a la de registro magnético de gran diámetro. A su vez, muchas veces la calidad de registro magnético no era el óptimo ya que no era posible hacer la técnica de short-axis logging (registrar sobre el eje corto para optimizar la calidad del dato). Por lo tanto, a partir de 2011 se desdoblaron las carreras de manera de poder mejorar la calidad de adquisición del registro magnético haciendo short-axis logging, maximizar la profundidad de última lectura y disminuir el riesgo de pega. b- Pesos de fondo y pasantes : La colocación de pesos a la sarta de perfilaje ha favorecido significativamente la posibilidad de bajar las herramientas hasta el fondo, contrarrestando la fricción generada por los magnetos y la propia desviación del pozo. Al registrar la carrera de resonancia magnética en forma independiente, sobrevino la problemática de que la sarta no tenía el peso necesario para vencer la inclinación de la sección tangente y la fuerza del magnetismo del casing de la primera fase. Una opción es agregar un peso muerto de plomo en el fondo de la sarta pero esto incrementa en 2.20 m. la distancia de lectura de los sensores respecto del fondo de la herramienta. Para solucionar este inconveniente se optó por agregar pesos pasantes en la parte superior de la sarta de manera de permitir la conexión eléctrica y no sacrificar distancia de lectura en el fondo. c- Flejes de descentralización vs caliper de 4 brazos independientes: Los flejes de descentralización se usan para apoyar sobre la pared del pozo una determinada herramienta, en este caso la resonancia magnética. En estos pozos desviados se ha visto que su efecto de descentralización permanente incrementa de gran manera la fricción de la sarta contra la cañería, aumentando las dificultades para bajar la sarta de perfilaje a cable. Es por esto que se reemplazaron los flejes por calibres de 4 brazos (PPC), lo cual dio un doble beneficio: se eliminó el efecto de descentralización al bajar y posibilita aplicar la técnica de short-axis logging. La configuración óptima es colocar un PPC por arriba y otro por debajo de la herramienta de resonancia magnética. d- Operaciones previas al logging: se recomienda realizar una carrera de calibre antes de la operación IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas 157

10 IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas de perfilaje. En los pozos de máxima desviación el bombeo de un colchón lubricante en la zona desviada del casing superior antes del logging facilita el descenso de las herramientas de perfilaje a cable. Esto es especialmente importante en pozos de gran offset (caso pozo D con 860 m. de offset). e- Análisis de riesgo de pega Sticking risk analysis : este análisis se realiza previamente al logging con mediciones estáticas como puntos de presión (XPT o MDT). En los casos que se corrieron juntas las herramientas de resonancia magnética y puntos de presión en pozos desviados ésta evaluación cobra mayor énfasis. Los parámetros de entrada que se tiene en Figura 8: Sticking report para logging NO estacionario (sólo CMR) en pozo J. Figura 9: Sticking report para logging estacionario (CMR+XPT) en pozo J. 158 Simposio Evaluación de Formaciones: Expandiendo el conocimiento de las rocas y sus fluidos

11 Operaciones de logging a cable, especialmente con herramientas de resonancia magnética, en pozos altamente desviados en el bloque de Aguada Pichana, Neuquén. Planeamiento, construcción y evaluación cuenta son características del pozo (trayectoria con desviación y azimut, diámetro del trépano, profundidad final del pozo y del zapato, etc.), características del lodo (tipo, densidad, % de sólidos, % de lubricante, etc.) y características de la sarta de perfilaje (peso, diámetro, etc.), entre otros. Esto permite simular las probabilidades de pega de la herramienta y/o cable y de esta forma decidir si registrar a cable o en forma asistida con la tubería de perforación. Figura 10: Detalle de sarta de perfilaje del pozo J : CMR+XPT+calipper PPC+peso muerto. IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas 159

12 IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas Análisis para las condiciones de descenso Los siguientes parámetros son los que se tienen en cuenta en el análisis para evaluar el descenso o no de las herramientas de wire line en pozos desviados, especialmente la de resonancia magnética nuclear. Aunque no figuren en la fórmula, influye también la profundidad del zapato del casing de la primera fase, si el casing de la primer fase está vertical o desviado, profundidad del KOP, offset y presencia o no de fleje en la sarta. Variables y sus valores promedios para pozos desviados con objetivo en Formación Mulichinco en Aguada Pichana: Cf = Coeficiente de Fricción: 0.2 MW = Densidad del lodo (g/cc): Dev = Desviación máxima del pozo dentro del casing (deg): 46 Wm = Peso de la herramienta en lodo (lbs): 900 a dependiendo de la configuración de la sarta Fmag = Fuerza extra de los magnetos de la herramienta de resonancia magnética (lbs): 700. Ecuaciones: WTv = Cos (Dev) * Wm Ff = Cf * WTv Fd = Ff + Fmag Wfm = Fd / cos (Dev) Referencias: WTv = Peso de la herramienta en sentido vertical. Ff = Fuerza para compensar la fricción de la sarta. Fd = Fuerza necesaria para mover hacia abajo la sarta. Wfm = Peso de la sarta en lodo necesaria para que baje. Análisis de resultados: Para que la herramienta baje dentro del pozo es necesario que Wm > Wfm. conclusiones A mayor offset del pozo es necesario comenzar el desvío más cerca de la superficie (en la primer fase) para evitar tener ángulos altos en la sección slant. Esto trae como consecuencia 160 Simposio Evaluación de Formaciones: Expandiendo el conocimiento de las rocas y sus fluidos

13 Operaciones de logging a cable, especialmente con herramientas de resonancia magnética, en pozos altamente desviados en el bloque de Aguada Pichana, Neuquén. Planeamiento, construcción y evaluación mayor dificultad para bajar las herramientas de resonancia magnética debido a la interferencia magnética entre los magnetos y el casing desviado. La situación ideal para asegurar la bajada de la herramienta de resonancia magnética es que la primera fase sea vertical. Cuando esto no sucede hay que hacer cuidadosos cálculos de peso y diseño de la sarta de perfilaje para asegurar que se venza la resistencia magnética y rozamiento entre la herramienta de perfilaje y el casing de la primera fase. Además, hay que tener en cuenta la profundidad del casing si la primera fase es desviada, porque cuanto más abajo está es mayor la distancia de interferencia. El mayor ángulo de la sección slant en tramo entubado que se ha tenido en pozos desviados de Aguada Pichana para un logging con herramienta de resonancia magnética es de 48.5 (Pozo F ). Hacia el Oeste del bloque de Aguada Pichana, debido a la imposibilidad topográfica de ubicar la wellhead en la vertical del objetivo, fue necesario perforar los pozos en forma desviada en S. Hasta la fecha el máximo offset es de 1039m. (Pozo S ). A medida que el pozo es más desviado y el ángulo de la sección slant mayor, se necesita más peso en la sarta de perfilaje para asegurar que descienda. El agregar pesos muertos en el fondo de la sarta de perfilaje trae como consecuencia el incremento de la distancia de lectura del sensor respecto del fondo de la herramienta. Para minimizar este efecto, la solución es agregar pesos pasantes en la parte superior de la sarta para permitir la conexión eléctrica y no restar distancia de lectura en el fondo. El bombeo de píldoras viscosas en el tramo desviado del casing antes de una operación de perfilaje a cable facilita el descenso exitoso de las herramientas. El pozo S es el de mayor ángulo de la sección slant (50.8 ) y máximo offset (1039 m) entre los pozos desviados en Aguada Pichana. En este pozo se bajaron sin inconveniente dos carreras a cable pero el registro magnético se hizo en forma asistida en forma preventiva. Agradecimientos Los autores de este trabajo agradecen a Total Austral S.A y U.T.E Aguada Pichana (Total Austral S.A, YPF, Pan American Energy y Wintershall Energy) por haber autorizado la publicación del presente artículo. Así también la participación de Lucas Baletka de Schlumberger por sus cometarios y aportes. BibliografÍa Atebe, J., Dulout, G., Bradley, J., Rabourdin, J. L., Wireline Logging in Well Inclination of 72 : OFN-37 & OFN-38. Informe interno. IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas 161

14 IAPG Instituto Argentino del Petróleo y el Gas Glosario KOP: Kick off point Slant: sección tangente de máxima inclinación en la trayectoria de un pozo. Offset = vertical section: distancia horizontal proyectada entre la cabeza de pozo y la profundidad final del pozo. Peso muerto: peso de plomo que sólo es posible ubicarlo en el fondo del set de herramientas de perfilaje ya que no permite conexiones eléctricas. CMR: Cobinable Magnetic Resonance Herramienta de Resonancia. MRX: Magnetic Resonance Express - Herramienta de Resonancia Express. PEX: Platform Express Herramienta Triple Combo compacta. XPT: PressureXpress - Herramienta de toma de presiones Express. PPC: Powered Position Caliper - Herramienta caliper de 4 brazos independientes. WL = wire line = perfilaje a cable 162 Simposio Evaluación de Formaciones: Expandiendo el conocimiento de las rocas y sus fluidos