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  • 4 Oilfield Review

    Terminaciones inteligentes: Manejo automatizado de pozos

    Stephen DyerDhahran, Arabia Saudita

    Yasser El-Khazindarngel ReyesRosharon, Texas, EUA

    Michael HuberBaden, Austria

    Ian RawStavanger, Noruega

    David ReedAberdeen, Escocia

    Por su colaboracin en la preparacin de este artculo, se agradece a Marco Pellicer y Michael Steelman, Lagos,Nigeria; T.S. Ramakrishnan, Cambridge, Massachusetts,EUA; Emmanuel Rioufol y Adam Vasper, Rosharon; y aMikhail Zakharov, Stavanger.DECIDE!, ECLIPSE 100, FloWatcher, Intellitite, InterACT,MultiPort, PhaseTester, PIPESIM, PressureWatch,QUANTUM, USI (generador de Imgenes Ultrasnicas) y WellNet son marcas de Schlumberger.

    Concebidos inicialmente como alternativas a las intervenciones costosas o tcni ca -

    mente difciles, los pozos inteligentes que pueden ser monitoreados y controlados en

    forma remota, han evolucionado para convertirse en una herramienta poderosa de

    manejo de yacimientos. Hoy, los pozos inteligentes y los campos instrumentados

    apuntan a incrementar las reservas y acelerar la produccin. Como resultado, despus

    de un proceso de asimilacin inicialmente lento a travs de toda la industria, las

    proyecciones indican que su nmero se quintuplicar en los prximos cinco aos,

    siempre que estas instalaciones sigan demostrando su confiabilidad.

    La industria de exploracin y produccin (E&P)sigue desconcertando acerca de las prediccionesde una declinacin inminente de la produccinde petrleo mediante el reemplazo continuo delas reservas producidas. Y muchas de estas nue-vas re servas son el resultado de la innovacin.Entre los adelantos tecnolgicos recientes, capa-ces de incorporar reservas, algunos especialistasconsideran que los pozos inteligentesaquellospozos cuyas zonas de produccin pueden sermonitoreadas y controladas en el fondo del pozosin intervencin fsica algunason probable-mente los ms importantes.

    Como sealan quienes sostienen que el mundose est quedando sin petrleo, fuera de algunos des-cubrimientos considerables en aguas profundas yultra profundas, y en otras reas remotas, las for-maciones recin descubiertas tienden a ser ms pe-queas y ms difciles de producir que las delpasado. En consecuencia, la tasa de recuperacinde reservas de la industriala porcin del petr-leo original en sitio que puede llevarse econmica ytcnicamente a la superficiese cierne obstinada-mente alrededor del 35%.1 A travs del monitoreo yel control de los yacimientos en tiempo real, lospozos inteligentes aprovechan el mximo contactocon los yacimientos y la ubicacin precisa de lospozos, provistos por las innovaciones recientes enmateria de perforacin y terminacin de pozos, paragenerar tasas de recuperacin significativamentems altas y una produccin acelerada.

    En este artculo, analizamos el caso del valoragregado para las terminaciones inteligentes y es-tudiamos su evolucin desde una forma de evitarlas opera ciones de intervencin utilizando equiposde terminacin/reparacin de pozos, hasta conver-tirse en una alternativa que incluye el manejo me-jorado de los yacimientos. Algunos estudios decasos del Golfo de Mxico, el Mar del Norte, ArabiaSaudita y frica ilustran cmo pueden utilizarse lospozos inteligentes para incrementar la recupera-cin en forma menos costosa, comprobar el poten-cial de los nuevos descubrimientos y reducirsignifi ca ti va mente la produccin de agua. Adems,examinamos el alcance en expansin de las termi-naciones inteligentes a medida que se aplican he-rramientas de monitoreo y control en tiempo realen pozos inyectores de agua y en pozos que produ-cen por levantamiento artificial por gas.

    De las intervenciones sin equipo de termina-cin/reparacin al manejo de los yacimientosEn el corazn de la tecnologa de pozos inteli-gentes se encuentran las vlvulas de fondo depozo accionadas desde la superficie, que se utili-zan para regular el flujo proveniente de zonasindividuales o tramos laterales, y los sensores detemperatura y presin de fondo de pozo, instala-dos en forma permanente. Conceptualmente,tales vlvulas provienen de las tradicionales vl-vulas de control de flujo, accionadas con cable ocon tubera flexible. Esas versiones anteriores

    1. Gao C, Rajeswaran T y Nakagawa E: A LiteratureReview on Smart Well Technology, artculo SPE 106011,presentado en el Simposio de Produccin y Operacionesde la SPE, Oklahoma City, Oklahoma, EUA, 31 de marzo al3 de abril de 2007.

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  • utilizan mandriles con perfiles internos ajustadosal perfil externo de una herramienta de servicio.Cada una de las vlvulas instaladas dentro delpozo posee un perfil nico, que permite que laherramienta de servicio se asiente solamente enuna vlvula especfica mientras atraviesa lasotras. Mediante la modificacin del perfil de laherramienta de servicio, el operador especialistaen maniobras con cable puede escoger la vlvulaespecfica a abrir o cerrar (izquierda).

    Cuando los cabezales de los pozos son de fcilacceso, estas vlvulas de corredera constituyenun mtodo relativamente simple, de bajo riesgo ybarato, para el manipuleo de zonas de produc-cin mltiples a las que se accede a travs de unsolo pozo. Pero a medida que las operaciones determinacin de pozos submarinos y de alcance

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    > Vlvulas de control de flujo accionadas concable y con tubera flexible. Estos dispositivosutilizan camisas internas con orificios paraecualizar la presin entre una formacin aisladay la sarta de tubera de produccin, para lacolocacin precisa de un bache de cido y paradirigir el flujo de la tubera de revestimiento a latubera de produccin en terminaciones selec ti -vas. Las camisas pueden configurarse con perfilesnicos de asiento de tubera para permitir suapertura y cierre selectivos, utilizando una he rra -mienta de servicio operada con cable estndar y tubera flexible. La camisa de deslizamiento (o corredera) forma parte de la sarta de tuberade produccin.

    Camisa internacon orificios

    > Vlvulas de control de flujo recuperables con la tubera de produccin y con cable. Estas vlvulasde control de flujo inteligentes, a diferencia de sus predecesoras, no requieren la intervencin concable o tubera flexible para cerrarse, abrirse o ajustar infinitamente el rea de flujo. Por el contrario,se accionan en forma remota a travs de un tubo capilar hidrulico (izquierda) o, en el caso de lossistemas elctricos, a travs de una seal elctrica transmitida a los accionadores electromecnicos(derecha). Las dos vlvulas mostradas son recuperables con la tubera de produccin.

    Tubo capilarhidrulico

    Camisa deproteccin

    Cartucho de suministrode energa

    Camisa de deslizamiento(corredera)

    Componentes electrnicos del motory de las comunicaciones

    Accionador electromecnico

    Cartuchodel resorte

    Estrangulador

    Cabezal del cable de la herramienta

    Transmisin de doble brazo

    Medidores de presin ytemperatura

    extendido comenzaron a proliferar en la dcadade 1990, la solucin tradicional con cable se vol-vi econmica y tcnicamente problemtica.Posicionadas dinmicamente, las embarcacionesde apoyo de aguas profundas, que deben actuarcomo plataformas de trabajo desde las cualeshan de efectuarse las tradicionales intervencio-nes de pozos en estos ambientes, poseen uncosto elevado. Adems, introducir cable o tuberaflexible en los pozos, a travs de los cabezalesinstalados en el fondo del mar, quiz a miles demetros por debajo de la superficie del ocano, esmucho ms complejo e implica mucho msriesgo que un ingreso tradicional a travs de laparte superior de un cabezal de produccin seco.De un modo similar, el acceso a una vlvula quese encuentra a miles de metros de un cabezal depozo, a lo largo de un pozo de alto ngulo y contubera flexible o lnea de acero, plantea sus pro-pios desafos llenos de riesgos.

    Una respuesta obvia para estos problemas esel cambio de la intervencin mecnica por elcontrol hidrulico o elctrico accionado desde lasu perficie. No obstante, para que ese tipo deesquema cumpla con su cometidoes decir,impedir las intervencioneslas vlvulas debenposeer esperanzas de vida extraordinariamentelargas y un alto grado de confiabilidad, midin-dose en aos la frecuencia de mantenimiento.

    Desafortunadamente, cuatro meses despusde su instalacin en 1998, el primer prototipo devlvula accionada en forma remota fall. No obs-tante, el proyecto logr demostrar a la industriasubmarina la factibilidad del sistema y su poten-

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    cial para ofrecer un valor significativo.2 Alentadospor este xito parcial, los fabricantes co men zarona producir dispositivos cada vez ms confiables.Por ejemplo, Schlumberger ahora da cuenta deuna tasa de confiabilidad del 97% para sus vlvu-las de segunda generacin. Hoy, las vlvulas decontrol de flujo de fondo de pozo incluyen desdelas vlvulas que poseen controles simplescon-

    troles de cierre o aperturahasta los estrangula-dores de ajuste infinitamente variable, acciona-dos hidrulicamente y controlados elctricamente(pgina anterior, abajo). Estas innovaciones per-miten a los ingenieros disear vlvulas que pue-den ajustarse en forma remota, dentro de unrango de secciones transversales de flujo equipa-radas al perfil de produccin de una zona.

    Si bien el objetivo inicial de la tecnologa depozos inteligentesextender la vida productivadel pozoresult efectivo, no fue la aplicacinms eficiente de la tecnologa. Por el contrario,la industria se ha percatado de que la verdaderapromesa de la tecnologa se concreta mejor silos pozos inteligentes son utilizados como herra-mientas para maximizar la recuperacin de lasreservas. Este cambio de identidad de los pozosinteligentesde herramienta destinada a evitarintervenciones a herramienta de manejo de yaci-mientosha sido mejorado en forma sustancialgracias al surgimiento de los robustos sensoresde presin y temperatura, ins