Sensor De Vibraciones - Pozos Petroleros

Desarrollo e implementación de un
Sensor de Vibraciones
para sartas de perforación

Autores:
I. Korin
W. Morris
M. Gomez
H. Achem
J. Rodriguez
J. Oroná

Actualidad
Nuestra industria
Actualmente refleja los desafíos de explorar y explotar al máximo sus reservas
energéticas.
Estas exigencias llevan a buscar nuevas tecnologías y técnicas de perforación
especificas para cada área.En donde el tiempo vuela y se traduce en costos, que a veces pasa por encima las
buenas técnicas de perforación.

Nuestra Experiencia
Hoy
Reflejamos los avances y problemáticas de la perforación en el mercado actual.
Observamos problemáticas de Sarta y BHA con alto impacto económico cuando
estas fallan.
Estas se producen principalmente por:

• Procesos de Fatiga 77%
• Esfuerzos Tensión& Torsión 14%
• Corrosión 9%

Antecedentes
Fallas provocadas por Vibraciones
Los niveles excesivos de vibraciones generan condiciones de:
• Sobrecarga mecánica combinada con procesos de fatiga
• Corrosión y fatiga
• Stress corrosion cracking (SCC)
Los daños más frecuentes son:
• Fisuración en uniones roscadas
• Corte de tubulares
• Daño en espejos de roscas
• Deterioro de trépanos• Pinchadura de herramientas
• Daños en herramientas de fondo
(MWD, MDF, STB, JAR, Etc.)

Modos de Falla
El modo de falla y su localización depende en gran
medida del tipo de vibración generada en la sarta.
• Axiales: Repercuten en el trépano y las
herramientas de fondo. Favorecen la propagación de
fisuras en portamechas.
• Torsionales: Afectan fuertemente las uniones
roscadas ypromueven la falla de barras en cambios
de sección (Up-Sets).

• Laterales: Favorecen en general la propagación de
fisuras por fatiga en uniones roscadas.
En todos los casos repercuten negativamente en la
velocidad de perforación (ROP)

Pieza: Cuerpo MDF
Falla: Sobre carga mecánica y fatiga

Modos de Falla
Otros antecedentes …

Pieza: Cuerpo interior Bent Housing de MDF
Falla: Fatiga de launión (Pin)

En las operaciones de perforación
convencional y direccional se han
registrado numerosas fallas de
herramientas
El análisis de estas fallas demuestra que
los componentes afectados estuvieron
sometidos a condiciones extremas de
cargas cíclicas no detectadas en
superficie

Pieza: Portamecha (Drill Collar)
Falla: Fatiga de la unión (Box)

Como definiríamos falla?
Pieza:Conector batería MWD
Falla: Fatiga de amortiguador y corte de cables

Otras Causas de Fallas
Asociadas a vibraciones …
• Mayores tiempos no productivos NPT
• Mayores costos al cliente
• Perdida de ganancias
• Desprestigio del servicio

•Trabajo con mayores riesgos
• Desenrosque
• Pesca
• Invasión lodo de herramientas
• Torque y arrastre, etc.

• Baja ROP
• Baja calidad de lasparedes del pozo
• Maniobras herramientas lentas
• Asentamientos sondas perfil y cañerías
• Problemas control direccional
• Pobre calidad registros de pozo
• Fatiga

Cual es el punto de optimización?
Pobre calidad de pozo :
- Lavadura
- Desplazamiento lateral trepano
- Espiralamiento
- Micro doglegs

Causas de las Vibraciones
Fuentes de excitación
• Interacción Trepano-Formación
•Interacción Sarta - Pozo
 Diseño Trayectoria
 Geometría pozo
 Diseño de Sarta
 Propiedades lodo
 Litología
• Equipamiento superficie para rotación
 Mesa rotaria
 Top Drive

Ejemplo una sarta rotando a 180 rpm ~ 3 Hz

Técnicas de Diseño
Diseñando para prevenir Vibraciones
El plan de mitigación de vibraciones tiene una fuerte intervención en todos las etapas de
ejecución de unproyecto de perforación
En cada fase pueden surgir diferentes enfoques:
• Predictivo
• Correctico
• Predictivo-Correctivo

Simulación
(a)

(b)

Modelos
• Los estándares de la industria de perforación (DS1, API, ISO) no
A
contemplan métodos cálculo para simular comportamiento vibratorio
sarta de perforación
• La norma API RP 7G antiguamente proponía ecuaciones simples
para...