v27 -e1 reducción de la incertidumbre adelante de la barrena

7/23/2019 V27 -E1 Reducción de La Incertidumbre Adelante de La Barrena

http://slidepdf.com/reader/full/v27-e1-reduccion-de-la-incertidumbre-adelante-de-la-barrena 1/1214 Oilfield Review

Reducción de la incertidumbreadelante de la barrena

Los operadores utilizan datos sísmicos y datos de pozos vecinos para planificar

las trayectorias de perforación. No obstante, la geología real que encuentra la

barrena puede diferir significativamente respecto de lo anticipado. La reducción

de la incertidumbre geológica es clave para minimizar los riesgos de perforación y

el tiempo no productivo. Un nuevo servicio integra los datos sísmicos de reflexión

de superficie con los datos de fondo de pozo durante la perforación para generar

modelos estructurales y de presión de poro adelante de la barrena.

Las operaciones de perforación están plagadasde incertidumbres que tienen su origen en elconocimiento incompleto del subsuelo. Para con-trarrestar estas incertidumbres, los operadoresarman un modelo del subsuelo, que incorporala geología, las propiedades mecánicas de lasformaciones, los esfuerzos locales, las presio-nes y las temperaturas. La información para elprospecto de perforación proviene de los datossísmicos y de los datos de pozos vecinos cercanos;registros de pozos, núcleos, pruebas de pozos einformes de perforación. El modelo del subsuelopreparado por los geocientíficos es entregado alequipo de trabajo de perforación, que planifica elpozo, incluyendo su trayectoria, las profundidadesde entubación, el programa de lodo de perforación

y otras especificaciones. Basado en el plan de per-foración, el operador estima el costo de la perfora-ción, asumiendo que la información de los pozos

vecinos es análoga a la del pozo en construcción.

Los ingenieros confían cada vez más en los datosadquiridos en tiempo real para manejar las condi-ciones del subsuelo y guiar la perforación.

Los datos adquiridos en tiempo real se regis-tran a menudo con herramientas de adquisiciónde mediciones durante la perforación (MWD) y deadquisición de registros (perfilaje) durante la per-foración (LWD), que proporcionan un conjunto demediciones en tiempo real y permiten a los geólo-gos e ingenieros evaluar las propiedades de las for-

maciones a medida que la barrena las encuentra.Las condiciones de un pozo, que pueden cambiarrápidamente, también pueden evaluarse y ajus-tarse en tiempo casi real. Por ejemplo, en respuestaa las variaciones de la presión de formación y aeventos tales como la inestabilidad y la pérdida decirculación en los pozos, los datos de presión anu-lar adquiridos en tiempo real pueden ser utilizadospara ajustar la densidad de circulación equivalente(ECD) durante la perforación.1 Los datos de pre-sión de formación y, si se encuentran disponibles,los datos acústicos también pueden ser utilizadospara determinar los parámetros de resistencia delas rocas, que luego son empleados por los ingenie-ros de perforación para ajustar las densidades dellodo o identificar las profundidades de entubación.

Muchos datos disponibles en tiempo real pro- vienen de herramientas que observan la rocaadyacente principalmente en sentido lateral, o per-pendicular, con respecto al eje del pozo; por consi-

guiente, se asocian con las condiciones presentessólo detrás de la barrena. Los datos sísmicos dereflexión, que en general no se encuentran dispo-nibles en tiempo real, ofrecen a los geocientíficosla oportunidad de observar delante de la barrena.

Conforme los pozos se vuelven más difícilesde perforar y se posicionan en áreas cada vez másremotas, el tiempo no productivo de perforación(NPT) a menudo es generado por la complejidadgeológica y la incertidumbre que la acompaña.2

Cengiz Esmersoy

Andy Hawthorn

Houston, Texas, EUA

Hui Li

Hongxiang Shi

PetroChina Tarim Oil Company

Korla, República Popular de China

Xiao Liu

Fangjian Xue

Sherman Yang

Hui Zhang

Beijing, República Popular de China

Traducción del artículo publicado enOilfield Review 27, no. 1 (Mayo de 2015).Copyright © 2015 Schlumberger.

Por su colaboración en la preparación de este artículo,se agradece a Sylvia A. Centanni, Jianchun Dai, SagnikDasgupta, Arturo Ramírez, Colin M. Sayers, Chung-ChiShih, Sharon Teebenny y Charles H. Wagner, Houston;Xue Lei y HongBo Zhang, Beijing; Qinglin Liu, Calgary; yRamin Nawab, Total E&P Nigeria Limited, Lagos, Nigeria.Se agradece además a Total y a National PetroleumInvestment Management Services, una subsidiaria de

la Corporación Nacional Nigeriana de Petróleo, por suautorización para publicar el caso de estudio de la regiónmarina de África.

CQG, MDT, Seismic Guided Drilling, seismicVISION, SGDy StethoScope son marcas de Schlumberger.

1. Densidad de circulación equivalente (ECD) es ladensidad que ejerce un fluido en circulación contra laformación y tiene en cuenta la caída de presión en elespacio anular arriba del punto en consideración. La ECDse calcula como: d + P /(0,052D ), donde d es la densidaddel lodo (lbm/galón US), P es la caída de presión (lpc) enel espacio anular entre la profundidad D y la superficie,D es la profundidad vertical verdadera (pies) y 0,052 esel factor de gradiente de presión para la conversión de1 lbm/galón US en 0,052 lpc/pie.

2. Pritchard DM y Lacy KD: “Deepwater Well Complexity—The New Domain,” Berkeley, California, EUA: Center forCatastrophic Risk Management, Deepwater Horizon

Study Group Working Paper, enero de 2011.


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Volumen 27, no.1 1515



16Oilfield Review

Los perforadores ajustan los parámetros con-tinuamente en respuesta a las condiciones delsubsuelo. Si los datos sísmicos por delante de labarrena estuvieran disponibles en tiempo casi

real, el operador podría anticipar las condicionesfuturas y responder en consecuencia. Por ejem-plo, los programas de entubación y densidad dellodo podrían ser modificados sin interrumpir laperforación y sería posible reducir la incidencia yla severidad de las acciones de control de un pozoen respuesta a eventos adversos.

La integración de las mediciones sísmicas desuperficie con las mediciones de fondo pozo durantela perforación, mediante la técnica de perforaciónguiada por la sísmica SGD (Seismic Guided Drilling),ofrece modelos predictivos de lo que está delante dela barrena en el tiempo de perforación pertinente.Este artículo describe cómo la solución SGD pro-porciona a los geólogos e ingenieros de perforaciónconocimientos de las condiciones del subsuelo y unaoportunidad para perforar con una mayor confiabili-dad; algunos casos de estudio de África Occidental yChina demuestran su aplicación.

Reducción de la incertidumbre y los

riesgos asociados con la perforación

La solución de perforación guiada por la sísmicaintegra las mediciones sísmicas de superficiecon las mediciones de fondo de pozo durante la

perforación. Antes de que comience la perfora-ción, este método incluye la integración multidis-ciplinaria del procesamiento y la inversión sísmica,los modelos del subsuelo, la geología, la geofísica,

la física de las rocas, la petrofísica, la geomecá-nica, la predicción de la presión de formación y laingeniería de perforación. Durante la perforación,el método permite la refinación rápida de las

predicciones de la presión de formación, varioscientos de metros por delante de la barrena yadmite actualizaciones de las profundidades delos objetivos de los yacimientos para la identifica-ción de los riesgos geológicos y las profundidadesde entubación.

Si bien cada proyecto se adapta a los objetivosespecíficos de la operación, todos comprendentres fases generales: un estudio de factibilidad, laconstrucción y predicción del modelo previo a laperforación y las actualizaciones y predicciones delmodelo durante la perforación (arriba).3 Un equipode trabajo, compuesto por geocientíficos deSchlumberger y expertos del operador, generauna solución SGD.

Durante la fase del estudio de factibilidad,el equipo de trabajo investiga los objetivos, obs-táculos y riesgos de la perforación; evalúa diver-sas soluciones y tecnologías; y estudia los datossísmicos y otros datos relevantes, tales como losmodelos previos de velocidades sísmicas o delsubsuelo, los horizontes interpretados y las pre-dicciones de los peligros. Luego, el equipo téc-nico evalúa si los datos se adecuan a la operaciónen cuestión y finalmente analiza la incertidum-

bre inherente al uso de los datos sísmicos para laplaneación del pozo y el monitoreo de su avance.4

Después que los técnicos y el operador deter-minan que es factible la ejecución del proyecto uti-

lizando los datos disponibles, recolectan los datospara confeccionar el modelo del subsuelo previoa la perforación o modelo inicial. En el contextode la técnica SGD, qué es lo que constituye un

modelo del subsuelo depende de la aplicación. Si laintención es posicionar un pozo en base a la geolo-gía, el modelo del subsuelo incluye las velocidadessísmicas, las imágenes sísmicas estructurales y loshorizontes geológicos interpretados. Si el objetivoes la predicción de la presión de poro, entonces elmodelo del subsuelo contiene un volumen de estima-ciones de la presión de poro. Si la preocupación esla inestabilidad de los pozos, el modelo del subsueloincorpora un modelo mecánico del subsuelo (MEM).

El modelo del subsuelo comprende un volumensísmico de datos —el volumen de perforación deinterés (DVI)— centrado en la trayectoria del pozoplanificado e incluye cualquier pozo vecino cercano.El DVI es definido por un área de aproximadamente5 km por 5 km [3 millas por 3 millas] de lado, ensentido lateral, y se extiende en el tiempo o enla profundidad para incluir las formaciones pros-pectivas de interés. Los modelos del subsuelode estas dimensiones facilitan la actualizaciónrápida durante la perforación y la utilización demétodos computacionales y de procesamientosofisticados para asegurar que el modelo posea lamayor resolución posible para guiar las decisio-nes de perforación.

El modelo inicial del subsuelo utiliza los datossísmicos de superficie como sus principales datosde entrada. Para restringir aún más el modelo afin de planificar la construcción del pozo, se le

Estudio de factibilidad

Plan e informeModelo del subsuelo

e imagen iniciales

Punto de decisión Punto de decisión

Modelo del subsueloe imagen actualizados

Estudio previo a la perforaciónActualizaciones del modelo delsubsuelo durante la perforación

> Flujo de trabajo general. La técnica de perforación guiada por la sísmica normalmente se diseña a medida parasatisfacer los objetivos del pozo y abordar los problemas asociados con los riesgos geológicos. Cada proyectocomprende tres etapas (azul) y los correspondientes resultados (verde), separados por puntos de decisión.El estudio de factibilidad genera un plan y un informe. El estudio previo a la perforación genera un modelo inicialdel subsuelo y una imagen para planificar el programa de perforación. En puntos críticos durante la perforacióndel pozo, el equipo de geociencias utiliza la información del pozo actual para actualizar la imagen y el modelodel subsuelo. Cada modelo e imagen actualizados proporcionan orientación al equipo de trabajo de perforacióncuando éste perfora la sección siguiente del pozo.



Volumen 27, no.1 17

incorpora información de otras fuentes de datossísmicos, pozos vecinos, modelos de cuencas,modelos de física de rocas y la geología del área.La información de pozos vecinos puede incluirregistros, datos sísmicos de pozos, tales como tirosde pruebas de velocidad y perfiles sísmicos verti-cales (VSP), densidades del lodo y datos de perfo-ración.5 El modelo incorpora múltiples parámetros

y sus incertidumbres asociadas. Estos parámetros

pueden incluir velocidades anisotrópicas locales,imágenes sísmicas de alta resolución migradasen profundidad, horizontes interpretados, fallas,riesgos geológicos y propiedades geomecánicas,incluyendo gradientes de presión de poro, de frac-turamiento y los estratos de sobrecarga.6 Los ope-radores utilizan el modelo inicial para planificar elpozo, y el modelo es el punto de partida para susactualizaciones durante la perforación.

A medida que se perfora el pozo, se disponede nueva información de las herramientas LWD;dicha información puede incluir medicionesde tiros de pruebas de velocidad del servicio de

adquisición de mediciones sísmicas durante laperforación seismicVISION y presiones de forma-ción del servicio de medición de la presión de laformación durante la perforación StethoScope.7

Otros datos pertinentes podrían provenir del

probador modular de la dinámica de la formaciónMDT corrido con cable, de pruebas de pérdida defluidos, densidades del lodo, recortes de perfora-ción y eventos de perforación.

El equipo de trabajo utiliza esta informaciónpara revisar el modelo del subsuelo para el pozoen las profundidades seleccionadas durante laperforación. Los geofísicos reprocesan los datossísmicos de superficie utilizando la información

de la sección del pozo recientemente perforada.Para ajustar las velocidades sísmicas dentro delDVI, los geofísicos emplean la técnica de inversióntomográfica localizada, en la que las velocidadessísmicas existentes y los parámetros anisotrópicosdel modelo de velocidad son modificados mediantesu ajuste simultáneo a los datos sísmicos de super-ficie y los datos de pozo; las velocidades sísmicasexistentes son reconstruidas y restringidas paraigualar a las velocidades que se derivaron de loslevantamientos de tiros de pruebas de velocidaddel pozo.8 Los responsables de la construccióndel modelo utilizan luego el modelo de velocidad

modificado para restringir la migración sísmica enprofundidad, relocalizar las estructuras geológicasen sus posiciones correctas y recomputar una ima-gen de alta resolución del subsuelo. Quienes con-feccionan los modelos geológicos incorporan luego

los datos sísmicos reprocesados, la imagen sísmica y el modelo de velocidad en el modelo modificadodel subsuelo. Este modelo del subsuelo constituyela base para las predicciones revisadas de los gradientes de presión de poro, de fracturamiento yde sobrecarga. El equipo de trabajo determina laprofundidades de los posibles riesgos de perforación y las estructuras geológicas, y los perforadores pueden tomar decisiones proactivas.

La técnica SGD es similar al pronóstico meteorológico. Un fenómeno meteorológico futuro se vuelvemás certero para los meteorólogos, cuanto másaben acerca de las condiciones climáticas que loprecedieron y ajustan sus modelos en consecuenciaCuanto más se acerca el pronóstico al fenómenomás preciso es. El método posibilita esto porqueen vez de basarse solamente en los datos de pozo

vecinos para construir modelos predictivosincorpora datos del pozo que se está perforandocomo restricción primaria para la predicción delas condiciones existentes delante de la barrena

La técnica de perforación guiada por la sís

mica ha sido utilizada para pozos marinos y pozoen tierra firme. En el Golfo de México, esta técnicapronosticó la existencia de presiones anormalesdelante de la barrena. El gradiente de presiónde poro fue pronosticado con una precisión de

3. Esmersoy C, Kania A, Kashikar S, Ramírez A, Hannan A,Lu L, Teebenny S y Duan L: “Optimum Use of SeismicData to Reduce Drilling Risk and Improve WellPlacement,” artículo C046, presentado en la 73aConferencia y Exhibición de la Asociación Europea deGeocientíficos e Ingenieros, Viena, Austria, 23 al 26 demayo de 2011.

4. Osypov K, Yang Y, Fournier A, Ivanova N, BachrachR, Yarman CE, You Y, Nichols D y Woodward M:“Model-Uncertainty Quantification in

SeismicTomography: Method and Applications,”Geophysical Prospecting 61, no. 6 (Noviembrede 2013): 1114–1134.

5. Un perfil sísmico vertical (VSP) es un levantamientosísmico de pozo en el que las mediciones se obtienenutilizando receptores, tales como geófonos o hidrófonos,dentro del pozo y una fuente en la superficie cercadel pozo.

Un levantamiento con tiros de pruebas de velocidad esun levantamiento sísmico de pozo que mide el tiempode viaje sísmico desde la superficie hasta unaprofundidad conocida. Un receptor se coloca en elpozo y una fuente, en la superficie, cerca del pozo.

6. Anisotropía es la calidad de las magnitudes físicas cuyosvalores varían con la dirección de la medición.

Bakulin A, Woodward M, Nichols D, Osypov K y ZdravevaO: “Building Tilted Transversely Isotropic Depth ModelsUsing Localized Anisotropic Tomography With Well

Information,” Geophysics 75, no. 4 (Julio a agosto de2010): D27–D36.

Sayers CM: Geophysics Under Stress: GeomechanicalApplications of Seismic and Borehole Acoustic Waves .Tulsa: Curso breve de Instructores Distinguidos de laSEG 13 (2010).

7. La herramienta seismicVISION consta de tres geófonosortogonales y dos hidrófonos y se coloca en el conjuntode fondo. El sensor recibe la energía sísmica de unafuente sísmica controlada, localizada en la superficie,cerca del equipo de perforación. Después de laadquisición, las señales sísmicas son almacenadas yprocesadas en el fondo del pozo, y los datos de tirosde pruebas de velocidad —el tiempo de viaje sísmicodesde la superficie hasta la profundidad conocida delsensor— y los indicadores de calidad son transmitidos

a la superficie en tiempo real utilizando un sistema de telemetría MWD. Para obtener más información sobrela herramienta seismicVISION, consulte: Esmersoy C,Hawthorn A, Durrand C y Armstrong P: “Seismic MWD:Drilling in Time, on Time, It’s About Time,” The LeadingEdge 24, no. 1 (Enero de 2005): 56–62.

La herramienta LWD StethoScope fue diseñada con tressensores de presión. Un sensor de presión con medidorde cristal de cuarzo CQG para la medición de la presiónde formación se encuentra ubicado en una probeta,rodeada por un elemento de sello elastomérico einstalada en la hoja de un estabilizador. En elestabilizador se encuentra instalado además un sensorcon medidor de deformación para medir la presiónde formación. Otro sensor con medidor de deformaciónse encuentra localizado cerca de los sensores depresión de formación y monitorea constantemente lapresión del pozo. Durante una interrupción de la rotacióndel BHA, un pistón empuja el estabilizador que contiene

la probeta de presión contra la formación expuesta porel pozo. Para obtener más información sobre el servicioStethoScope, consulte: Barriol Y, Glaser KS, Pop J,Bartman B, Corbiell R, Eriksen KO, Laastad H, Laidlaw

J, Manin Y, Morrison K, Sayers CM, Terrazas RomeroM y Volokitin Y: “Las presiones de las operaciones deperforación y producción,” Oilfield Review 17, no. 3(Invierno de 2005/2006): 26–47.

8. En geofísica, la tomografía es una técnica de inversiónsísmica para computar y mostrar la distribución

tridimensional de parámetros tales como la velocidadsísmica, la reflectividad sísmica y la resistividadeléctrica en un volumen del subsuelo, mediante lautilización de datos de señales que atravesaron

ese volumen desde numerosas fuentes hastanumerosos receptores. Esta técnica incluye amenudo restricciones provenientes de observacionesadicionales, tales como el echado geológico,levantamientos de tiros de pruebas de velocidady registros de pozos.

Para obtener más información sobre la técnica deinversión tomográfica sísmica localizada, consulte:Bakulin A, Liu Y and Zdraveva O: “Localized AnisotropicTomography with Checkshot: Gulf of Mexico Case Study,Resúmenes Expandidos , 80ª Reunión y ExhibiciónInternacional Anual de la SEG, Denver (17 al 22 deoctubre de 2010): 227–231.Bakulin et al, referencia 6.



18Oilfield Review

0,013 lpc/pie [0,29 kPa/m], que equivale a una pre-cisión de la densidad del lodo de 0,25 lbm/galón US[30 kg/m3], a una distancia de 1 000 m [3 280 pies]por delante de la barrena (arriba).

En otro ejemplo del Golfo de México, el desafíofue determinar una profundidad de entubación pordebajo de una falla. Para ello, se adquirieron datosde tiros de pruebas de velocidad y registros LWD entiempo real, durante la perforación, desde el fondomarino hasta la profundidad actualizada. Se gene-raron modelos de velocidad anisotrópica mediantetomografía sísmica, utilizando los datos de pozospara restringir las velocidades verticales. Los mode-los de velocidad fueron utilizados para restringirlas imágenes sísmicas y las imágenes de migraciónen profundidad antes del apilamiento (PSDM),

que mostraban las localizaciones de las fallas. Laprofundidad de entubación fue pronosticada conuna precisión de 15 m [50 pies] a una distanciade 460 m [1 500 pies] por delante de la barrena. 9

Presión de poro adelante de la barrena

La presión anormal de formación constituye unriesgo de perforación, y si se presenta, se incu-rrirá en un tiempo no productivo con consecuen-cias adicionales que le cuestan a la industria

varios miles de millones de dólares por año.10

Para reducir estos riesgos, los perforadoresnecesitan un modelo previo a la perforación delas presiones de formación esperadas para deter-minar diversos aspectos de la construcción depozos, tales como profundidades de entubación

y densidades del lodo.11 Estas estimaciones de lapresión de formación generalmente poseen gran-des incertidumbres asociadas.

El equipo de trabajo de perforación utiliza lasherramientas LWD para monitorear la presión deformación y determinar las propiedades de la for-mación durante la perforación.12 No obstante, losdatos de presión LWD son válidos hasta la profundi-dad perforada en ese momento y cabe la posibilidadde que no representen las condiciones existentes

más allá de la barrena. Para mitigar la incertidum-bre y favorecer un proceso oportuno de toma dedecisiones durante la perforación, es importanteobservar delante de la barrena. Las herramientasLWD sónicas proporcionan velocidades de ondaselásticas precisas y de alta resolución, que a su

vez pueden ser utilizadas para inferir las propie-dades mecánicas de las formaciones, pero estasherramientas también caracterizan las formacio-nes detrás de la barrena. Además de utilizar los

datos LWD, el equipo de trabajo de perforaciónpuede basarse en las reflexiones sísmicas parailuminar las regiones que se encuentran delantede la barrena, pero es probable que las velocida-des sísmicas previas a la perforación derivadas delas mismas contengan incertidumbres considera-bles por no haber sido restringidas con los datosdel pozo que se está perforando.

La técnica SGD pronostica las velocidades apartir de las reflexiones sísmicas delante de labarrena y utiliza las restricciones de las velocidadesconocidas a lo largo del pozo y detrás de la barrena,derivadas de las mediciones LWD, para mejorarla precisión y la resolución de estas velocidades.En las profundidades de perforación selecciona-das, tales como horizontes guía importantes y

profundidades de entubación, los geofísicos recal-culan las velocidades sísmicas del modelo delsubsuelo basado en mediciones LWD y medicionesde perforación y luego vuelven a migrar los datossísmicos para generar una imagen actualizada delas condiciones existentes delante de la barrena.Este método proporciona velocidades, tiemposde viaje, profundidades hasta los topes de for-maciones y valores de presión de formación queconcuerdan con los valores encontrados desde el

> Demostración de la predicción de la presión de poro utilizando un pozo del Golfo de México. El equipo de trabajo desarrolló un modelo de velocidadprevio a la perforación (izquierda, línea negra) para el pozo, basado en los datos sísmicos de superficie existentes y en los datos de pozos vecinoscercanos y luego incorporó los datos de velocidad de los tiros de comprobación (línea roja sólida) obtenidos durante la perforación desde la superficiehasta una profundidad de 8 000 pies y creó un modelo de velocidad actualizado (línea azul) como si el pozo hubiera sido perforado hasta 8 000 pies.Posteriormente, los técnicos incorporaron los datos de velocidad de los tiros de comprobación (línea roja de guiones) obtenidos desde una profundidadde 8 000 a 11 500 pies. A lo largo de este intervalo de velocidad, la predicción actualizada de la velocidad fue comparable con las mediciones de tiros depruebas de velocidad. Además, los técnicos utilizaron las velocidades actualizadas para pronosticar el gradiente de presión de poro (derecha, línea azul)en el intervalo comprendido entre 8 000 y 11 500 pies. Este pronóstico mostró buena concordancia con las mediciones del gradiente de presión de poro(círculos rojos). Se proporciona una escala de densidad del lodo equivalente para referencia. Las curvas verde y roja corresponden a los gradientesde presión hidrostática y litostática; el gradiente de presión litostática es el cambio producido en la presión como resultado del peso de los estratosde sobrecarga, o roca suprayacente, sobre una formación. (Adaptado de Esmersoy et al, referencia 9.)

1 500

2 500

3 500

4 500

5 500

6 500

7 500

8 500

9 500

10 500

11 5009 0008 0007 0006 0005 000

P r o f u n

d i d a d ,

p i e s

Velocidad de ondas P, pies/s

Velocidad

1 500

2 500

3 500

4 500

5 500

6 500

7 500

8 500

9 500

10 500

11 500

P r o f u n

d i d a d ,

p i e s

Gradiente de presión

8 10 12 14 16 18

Peso del lodo, lbm/galón US

Gradiente de presión, lpc/pie

0,45 0,550,50 0,650,60 0,750,70 0,80 0,85 0,90

Hidrostática

Litostática

Solución SGD actualizada

Medida

, p i e s

Datos sísmicos previos a la perforación

Datos de tiros de pruebas de velocidadhasta 8 000 pies

Solución SGD actualizada a 8 000 pies

Datos de tiros de pruebas de velocidaddesde 8 000 hasta 11 500 pies



Volumen 27, no.1 19

inicio de la perforación del pozo y luego efectúaproyecciones delante de la barrena para pronos-ticar estos valores para el siguiente incrementode perforación. La conciliación de la soluciónSGD con los datos de pozos y la actualización delmodelo del subsuelo reducen la incertidumbre delas predicciones delante de la barrena.

La técnica SGD fue simulada para evaluar lapredicción de la presión de poro por delante de labarrena en un pozo del área marina de aguas pro-fundas de Nigeria que había sido perforado porTotal. Total firmó un acuerdo de colaboración conSchlumberger para la ejecución de un estudiode tipo prueba de concepto, utilizando datos delpozo, aludido como pozo de prueba.13 El estudiose desarrolló en tres fases:• confección de un modelo inicial a partir de datos

que existían antes de perforar el pozo de prueba • simulación de una actualización durante la per-

foración, utilizando los datos de pozo hasta unaprofundidad predeterminada para predecir lascondiciones existentes delante de la barrena

• evaluación de la precisión de la predicción.El estudio fue una prueba a ciegas de la téc-

nica SGD; para eliminar todo tipo de parcialidad,Total no reveló la información acerca del pozo deprueba hasta que fue necesaria para el accesoa cada fase sucesiva. Y para iniciar el estudio,

Total proporcionó datos geológicos y geofísicosde estudios regionales y de los pozos vecinos A yB (arriba). La compañía reveló muchos más datosdel pozo de prueba después de que el equipo detrabajo de Schlumberger ejecutara el trabajocorrespondiente a cada fase.

Mediante la utilización de estos datos, losgeocientíficos de Schlumberger construyeron unmodelo del subsuelo, previo a la perforación, delas condiciones de perforación locales existentes

dentro del DVI y alrededor del pozo de pruebaEl modelo incluyó información de perforacióngeológica, geofísica, de registros de pozos y presiónde poro de los pozos A y B. El objetivo principalde la confección de un modelo previo a la perforación era contar con un modelo inicial del subsuelopara las actualizaciones a efectuar durante la perforación en las etapas subsiguientes. El equipo degeociencias utilizó lo que aprendió acerca de lageología, la geofísica, la geomecánica y la petrofísica asociada con el pozo futuro para confeccionaun nuevo modelo; la construcción de ese modelobasado en este conocimiento recién adquirido, ecrucial para el éxito de la solución SGD.

El modelo del subsuelo previo a la perforaciónpara el pozo de prueba incluyó un modelo geológicoque identificó los horizontes principales. Además, sedesarrolló un modelo de física de rocas utilizandolos registros de pozos de los pozos vecinos. Los geofísicos utilizaron métodos de inversión tomográficade la velocidad y PSDM para generar una imagen

y un modelo de velocidad sísmica que fueron restringidos con los modelos geológicos y de físicade rocas. A partir de los modelos de física de rocas y

velocidad sísmica, también se computó un modelode presión de formación. A fin de garantizar la consistencia con la geología estructural del área, loshorizontes geológicos y las velocidades observadaen los pozos vecinos, los geocientíficos ingresaronlas velocidades anisotrópicas en el modelo previo ala perforación. El equipo de trabajo concluyó dicho

> Datos de sísmica convencional. Total proporcionó al equipo de trabajo de Schlumberger un conjunto de datos sísmicos,además de los datos de los pozos A y B y estudios regionales. Este conjunto de datos combinados formó la base para unmodelo del subsuelo, previo a la perforación, de las condiciones de perforación existentes alrededor de un pozo perforadopreviamente, que fue utilizado para simular la técnica SGD. El mapa batimétrico (izquierda) muestra las localizaciones delos pozos. La imagen de sísmica convencional con velocidades interválicas ( derecha) se extiende de sur a norte (flechaverde y roja). Una vista en planta exhibe el volumen de perforación de interés alrededor del pozo ( inserto , círculo verde) yla orientación de la vista en corte o sección transversal. Los datos de sísmica convencional muestran la tendencia habitualde incremento de la velocidad (púrpura a verde y a amarillo) con la profundidad a lo largo de la trayectoria del pozo.No obstante, por debajo del pozo, las velocidades sísmicas se reducen nuevamente (amarillo a azul), lo que sugiere que elsiguiente incremento de la perforación encontrará un intervalo de presión de formación elevada. Durante la fase 1, estasvelocidades fueron actualizadas en base a las restricciones resultantes de la información adicional provista por Total ymediante la utilización de técnicas ajustadas a velocidades adecuadas para la predicción de la presión de poro. Para lafase 2, se ejecutó una actualización simulada que asumió que el pozo de prueba había sido perforado hasta la profundidad X.(Adaptado de Teebenny et al, referencia 13.)

Pozo B Pozo A

Pozo de prueba

5 km

x

V e l o c i d a d

i n t e r v á l i c a ,

m / s

1 600

2 200

2 800

3 400

Somera

Profunda

B a t i m e t r í a

9. Esmersoy C, Ramírez A, Teebenny S, Liu Y, Shih C-C,

Sayers C, Hawthorn A y Nessim M: “A New, FullyIntegrated Method for Seismic Geohazard PredictionAhead of the Bit While Drilling,” The Leading Edge 32,no. 10 (Octubre de 2013): 1222–1233.

10. Presión anormal de la formación es una condición delsubsuelo en la cual la presión de los fluidos presentesen los poros de una formación geológica es mayor omenor que la presión hidrostática normal o esperadade la formación. El exceso de presión con respecto apresión normal, que se conoce como sobrepresión ogeopresión, puede producir la explosión o el descontrolde un pozo. La existencia de una presión menor que lapresión normal, lo que se conoce como subpresión,puede causar el atascamiento diferencial, condición enla cual la columna de perforación no puede ser moviday puede producir la pérdida de lodo del pozo en laformación, lo que se conoce como pérdida de circulación.

11. Para obtener más información sobre las presionesy la perforación del subsuelo, consulte: Barriol et al,

referencia 7.12. Alford J, Goobie RB, Sayers CM, Tollefsen E, Cooke J,

Hawthorn A, Rasmus JC y Thomas R: “Un método deperforación acertado,” Oilfield Review 17, no. 4(Primavera de 2006): 74–85.

Barriol et al, referencia 7.13. Teebenny S, Dai J, Ramírez A, Tai S, Shih C-C, Centanni

S, George H, Hawthorn A y Esmersoy C: “Evaluating aNew Integrated Method for Seismic Geohazard andStructural Prediction Ahead of the Bit: A Field StudyOffshore Africa,” Resúmenes Expandidos , 84a Reunión yExhibición Internacional Anual de la SEG, Denver (26 al31 de octubre de 2014): 4743–4747.



20Oilfield Review

1 750 2 000 3 0002 250 3 250

2,0

2 7502 500

Velocidad de ondas P, m/s

Velocidad

P r o f u n d i d a d ,

m

X + 100

X + 200

X + 300

X +400

X + 500

X + 600

X + 700

X + 800

X + 900

X

,

Datos de registros sónicos

Datos de sísmica convencional

Solución SGD actualizada

1,0 1,2 1,4 1,6 1,8

X + 100


m

Gradiente de presión

Densidad del lodo, g/cm3

X + 200

X + 300

X +400

X + 500

X + 600

X + 700

X + 800

X + 900

X

0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85

Gradiente de presión, lpc/pie

Predicción sísmicaconvencional

Cálculo posteriora la perforación

Solución SGD

actualizada

Medición posteriora la perforación

modelo para el pozo de prueba a las 10 semanasde la iniciación del proyecto y además preparó losflujos de trabajo para la fase a ejecutarse durantela perforación, con el objetivo de simular la recep-ción y la incorporación de datos nuevos del pozo deprueba durante su construcción.

A continuación, el equipo de trabajo simulóuna actualización rápida durante la perforaciónutilizando datos de pozo hasta la profundidad dela barrena. Total proporcionó datos VSP, de tirosde pruebas de velocidad, LWD y de perforación delpozo de prueba hasta una profundidad específica.Después de entregar estos datos, se puso en mar-cha el reloj para la predicción de las condicionesexistentes delante de la barrena (arriba). El equipode trabajo tuvo 48 horas para integrar los nue-

vos datos del pozo de prueba en el modelo delsubsuelo previo a la perforación, reconstruir elmodelo, ajustarlo a los datos conocidos de la sec-ción perforada del pozo de prueba y predecir las

velocidades sísmicas, las presiones de poro, lasprofundidades de las capas guía y las estructuras

a una distancia de 700 m [2 300 pies] por delantede la barrena. La actualización se llevó a cabo en36 horas. Esta actualización rápida durante laperforación generó un nuevo modelo del subsueloque difirió significativamente del modelo previo ala perforación (próxima página).

Las precisas velocidades sísmicas intervá-licas son fundamentales para estimar las pre-siones de poro y determinar las profundidadesde las estructuras geológicas, los marcadores

> Plan del pozo de prueba y actualización durante la perforación. Total perforó y terminó el pozode prueba utilizando el plan de entubación mostrado a la izquierda; las litologías esperadas fueronarenas (amarillo) y lutitas (verde y marrón). Las secciones sísmicas PSDM, coloreadas de acuerdocon las velocidades sísmicas interválicas, muestran la evolución de los datos desde la sísmicaconvencional, pasando por el modelo previo a la perforación, hasta la actualización. El pozo deprueba fue perforado en base a los datos de sísmica convencional. Después que el equipo deSchlumberger concluyera la confección del modelo previo a la perforación correspondiente a la fase 1,Total proporcionó datos de perforación, LWD, VSP y de tiros de comprobación del pozo de pruebahasta la profundidad X m. Durante la fase 2, el equipo de trabajo utilizó estos datos para actualizar elmodelo previo a la perforación y predecir las condiciones existentes delante de la barrena para lasección de perforación siguiente (X + 700 m). (Adaptado de Teebenny et al, referencia 13.)

> Evaluación de la técnica SGD. El equipo de trabajo de Schlumberger presentó a Total losresultados de la solución SGD de la fase 2 delpozo de prueba. La presentación simuló unaactualización para el equipo de trabajo deperforación del operador. Posteriormente, Totalreveló los datos del pozo de prueba por debajode la profundidad X m. Las velocidadesactualizadas (arriba, rojo) fueron comparablescon las velocidades derivadas del registro sónico(negro) del pozo de prueba. La gráfica degradientes de presión (abajo ) muestra cómo lapresión de la formación (marrón) pronosticadacon la técnica SGD es comparable con lasmediciones de presión de formación posterioresa la perforación (círculos rojos) y los cálculos(línea roja). La actualización predijo un incrementode la presión de formación a aproximadamenteX + 600 m y el incremento real comenzó a X + 650 m.El pozo de prueba fue perforado sobre la basedel conjunto de datos de sísmica convencional,y la predicción convencional de la presión previaa la perforación posicionó el incremento de presióna aproximadamente X + 850 m, una profundidad200 m [660 pies] mayor que la profundidad deocurrencia real. (Adaptado de Teebenny et al,referencia 13.)

Litologíaesperada Convencional Previo a la perforación Actualización

X + 700 m

X m

Intervaloperforado

Intervalo depredicciónde lo quehay delantede la barrena

Primera tuberíade revestimiento

Segunda tuberíade revestimiento

Tercera tuberíade revestimiento

Velocidad sísmicainterválica, m/s

3 4002 8002 2001 600



Volumen 27, no.1 21

geológicos y las profundidades de entubación.Dentro del intervalo de observación delante dela barrena, las velocidades sónicas reales y las

actualizadas mostraron una buena concordancia(página anterior, a la derecha). Ambos perfilesexhibieron reducciones de las velocidades, que,en este ambiente geológico, indican incrementosde las presiones de la formación.

Las presiones pronosticadas de la formaciónen el intervalo de observación de 700 m delantede la barrena, por debajo de la profundidad X, fue-

ron calculadas a partir de las velocidades actua-lizadas e indicaron que por debajo de X + 350 m[X + 1 150 pies], la presión primero se redujo y

luego se incrementó. La actualización predijo unincremento de la presión de formación en torno a X + 600 m [X + 1 970 pies]. Después de la entregade la actualización y sus predicciones para elincremento de perforación siguiente, Total mostrólos datos reales del pozo de prueba para su compa-ración con las predicciones del equipo de trabajo.Las tendencias fueron similares a las prediccio-

nes de la actualización; las presiones reales en epozo de prueba se redujeron a aproximadamente

X + 350 m y luego se incrementaron a X + 650 m

[X + 2 130 pies]. Por el contrario, la predicciónde las presiones previa a la perforación, basada endatos de sísmica convencional y efectuada antesde incorporar los datos de perforación del pozode prueba, había anticipado un incremento de lapresión alrededor de X + 850 m [X + 2 790 pies]es decir 200 m [660 pies] por debajo de la profundidad de ocurrencia real.

> Comparación de los resultados del modelo previo a la perforación y durante la perforación. Las velocidades sísmicas interválicas se muestrana la izquierda y los gradientes de presión de la formación, a la derecha; las vistas se extienden de sur a norte ( insertos ). Los resultados previosa la perforación, correspondientes a la fase 1 (extremo superior ), se basan solamente en la información previa a la perforación provista por Total.Los resultados pronosticaron velocidades más altas (amarillo) en la zona del objetivo de perforación (círculo blanco) al final de la trayectoria del pozo.Estas velocidades correspondieron a las predicciones de gradientes de presión de formación bajos (cian). En la fase 2, los resultados ( extremo inferior )fueron actualizados y restringidos mediante la incorporación de los datos de perforación y LWD, y los datos de tiros de comprobación y VSP del pozo deprueba hasta la profundidad X. El modelo actualizado indicó la existencia de velocidades más bajas cerca de la zona del objetivo de perforación que elmodelo previo a la perforación. Sobre la base de estas velocidades, se predijeron gradientes de presión de poro más altos en la zona objetivo, a másde 700 m por delante, comparados con los gradientes de la predicción previa a la perforación. El intervalo de gradiente de presión elevada comienzaa menor profundidad que la pronosticada por el modelo previo a la perforación de la fase 1. (Adaptado de Teebenny et al, referencia 13.)

Predicción del gradiente de presión de la formación previa a la perforaciónVelocidades interválicas previas a la perforación

V e l o c i d a d i n t e r v á l i c a , m / s

1 600

2 200

2 800

3 400

Velocidades interválicas actualizadas

V e l o c i d a d i n t e r v á

l i c a , m / s

1 600

2 200

2 800

3 400

x

Predicción del gradiente de presión de la formación actualizada

x

G r a d i e n t e d e p r e s i ó n l p c / p i e

0,15

0

0,30

0,45

0,60

0,75

0,90

G r a d i e n t e d e p r e s i ó

n l p c / p i e

0,15

0

0,30

0,45

0,60

0,75

0,90



22Oilfield Review

Además de predecir la presión de poro conprecisión, la solución SGD produjo un efecto posi-tivo en la resolución y la claridad de las imágenessísmicas (arriba). Después de la actualización, lapresencia de una falla y otros rasgos cercanos alpozo de prueba se volvieron más claros que en laimagen generada a partir del conjunto de datosde sísmica convencional antes de la perforacióndel pozo de prueba.

Los perforadores ajustan constantemente losparámetros de perforación en respuesta a lascondiciones cambiantes. La solución SGD y losflujos de trabajo utilizan la información sobre lascondiciones pasadas y presentes de un pozo parapredecir las condiciones de perforación futuras.Los perforadores tienen la opción de modificarlos programas de entubación y densidad del lodosin interrumpir la perforación.

Yacimientos paleocársticos

Los carbonatos de edad Ordovícico alojan yaci-mientos significativos en la cuenca del Tarimsituada en el oeste de China. Estos yacimientosse encuentran a profundidades de entre 4 500 y8 000 m [14 800 y 26 200 pies] y la porosidad de lamatriz es de aproximadamente 2%. Su mecanismode almacenamiento principal corresponde a unaporosidad secundaria compuesta por poros y frac-turas de disolución, que se convirtieron en hoyos,fisuras y cavernas durante la carstificación.14 Los yacimientos se encuentran en sistemas decavernas fracturadas heterogéneas, que se desa-rrollaron en un ambiente cárstico de calizas.15

La generación de imágenes de los sistemasde cavernas fracturadas profundas es difícilsi se utilizan datos sísmicos de superficie. Lacuenca del Tarim es desértica; su topografía

variable, sus dunas de arena y el espesor de laarena presentan desafíos para la adquisición dedatos sísmicos, y la capa de arena desértica secaposee baja velocidad sísmica y produce múlti-ples que enmascaran las reflexiones primarias.16 Los horizontes prospectivos paleocársticos yacenpor debajo de capas salinas volcánicas y de yesoque varían lateralmente en espesor y velocidad ygeneran campos de ondas sísmicas complicadas,difíciles de caracterizar porque las reflexiones sondébiles y están acompañadas por campos de ondasdifusas y difractadas.17 En las secciones sísmicas,estas cavernas aparecen como reflexiones de tipoperlas, que producen ecos en las cavernas y cuyoancho varía entre 100 y 300 m [330 y 980 pies].La complejidad de las reflexiones sísmicas y laincertidumbre de la velocidad sísmica existenteen el área dificultan la localización exacta y pre-

14. La porosidad primaria se desarrolla durante ladepositación sedimentaria y se preserva después dela litificación; la conversión del sedimento en roca.La porosidad secundaria se desarrolla después de laporosidad primaria a través de la alteración de la roca,normalmente a través de procesos tales como ladolomitización, la disolución y el fracturamiento.

La carstificación es el proceso de disolución y erosiónde las rocas carbonatadas. Las fosas de hundimiento,cavernas y superficies marcadas de hoyos son rasgos

típicos de una topografía cárstica. Un sistemapaleocárstico es un sistema cárstico preservado por losfenómenos de sepultamiento y cese de la carstificación.

15. Yang P, Sun SZ, Liu Y, Li H, Dan G y Jia H: “Origin andArchitecture of Fractured-Cavernous CarbonateReservoirs and Their Influences on Seismic Amplitudes,”The Leading Edge 31, no. 2 (Febrero de 2012): 140–150.

16. Sun SZ, Yang H, Zhang Y, Han J, Wang D, Sun W yJiang S: “The Application of Amplitude-PreservedProcessing and Migration for Carbonate ReservoirPrediction in the Tarim Basin, China,” PetroleumScience 8, no. 4 (Diciembre de 2011): 406–414.

Feng X, Wang Y, Wang X, Wang N, Gao G y Zhu X: “TheApplication of High-Resolution 3D Seismic AcquisitionTechniques for Carbonate Reservoir Characterization inChina,” The Leading Edge 31, no. 2 (Febrero de 2012):168–179.

17. Wang X, Feng X, Luo W, Gao X y Zhu X: “Key Issues andStrategies for Processing Complex Carbonate ReservoirData in China,” The Leading Edge 31, no. 2 (Febrero de2012): 180–188.

18. Shi HX, Peng GX, Zheng DM, Zhang LJ, Li H, Li GH, YangPF, Duan WS, Chen M, Zhang H, Yang S, Wang P, XueFJ y Liu X: “Integration of Surface Seismic and WellInformation to Improve Drilling Success for Onshore

> Incremento de la resolución y de la claridad. La técnica SGD incidió positivamente en la generación de las imágenes sísmicas. Un corte (sección transversal) en profundidad a 2 100 m [6 900 pies] ilustra el mejoramiento de la resolución que se produce en torno a la localización del pozo de prueba.El corte en profundidad después de la generación de imágenes del conjunto de datos de sísmica convencional (izquierda) se compara con la mismasección después de la actualización del conjunto de datos con los datos del pozo de prueba ( derecha). Las fallas, demarcadas con las flechas rojas,

se delinearon con mayor nitidez y otros rasgos (óvalos amarillos) se definieron claramente.

Después de la técnica SGDConjunto de datos de sísmica convencional

5 km 5 km

Pozo A Pozo A

Pozo de prueba Pozo de prueba

Pozo B Pozo B

– 0

Amplitud de las reflexiones

+

Carbonate Caves,” artículo Th E102 04, presentado en la76a Conferencia y Exhibición de la Asociación Europeade Geocientíficos e Ingenieros, Ámsterdam, 16 al 19 dejunio de 2014.

19. Shi et al, referencia 18. Épsilon (ε) y Delta (δ) son parámetros de las ondas

P para un medio en el cual las propiedades elásticasexhiben isotropía transversal vertical. Épsilon es elparámetro de anisotropía de las ondas P y el cocienteentre la diferencia de las velocidades de las ondas Phorizontales y verticales, y la velocidad de las ondas Pverticales. Delta es un parámetro de anisotropía débil ydescribe la anisotropía de la velocidad de las ondas Pcasi verticales y la dependencia del ángulode fase de las ondas S vert icalmente polarizadas.Para obtener más información sobre los parámetrosde isotropía transversal, consulte: Thomsen L: “WeakElastic Anisotropy,” Geophysics 51, no. 10 (Octubrede 1986): 1954–1966.



Volumen 27, no.1 23

cisa de las cavernas individuales, especialmentecomo objetivos de perforación; los pozos a menudorozan los lados de las cavernas o sencillamente lospasan por alto.

Para incrementar el éxito de las operaciones

de perforación en las cavernas, PetroChina TarimOil Company contrató a Schlumberger con elobjeto de que llevara a cabo un estudio de factibi-lidad destinado a identificar los datos existentes yutilizar la técnica SGD para direccionar los pozoshacia el interior de los sistemas de cavernas.18

El equipo de trabajo recolectó los datos sísmicosadquiridos en el año 2007, un modelo de velocidadconvencional, datos de pozos vecinos e informacióngeológica. El modelo de velocidad inicial compren-

dió una sucesión de capas de estratigrafía hori-zontal. En este modelo simple, las velocidades no

variaban en la dirección horizontal, pero sí en ladirección vertical. Cada capa era transversalmenteisotrópica con un eje vertical de simetría o exhibía

una isotropía transversal vertical (VTI); las veloci-dades sísmicas eran en general más altas en sentidoparalelo a las capas horizontales que en sentidoperpendicular a las mismas. La porción somera delmodelo, hasta una profundidad de 1 000 m, sebasó en la técnica de tomografía de refracción,en tanto que la porción más profunda, de más de1 000 m, se basó en un levantamiento de tiros depruebas de velocidad de uno de los pozos vecinos y fueextrapolada lateralmente siguiendo los horizontes

> Inversión tomográfica de la velocidad. Los pozos 1 a 5 son pozos vecinos que rodean al pozo planificado A0. En cada pozo vecino se adquirieron datossónicos (azul). La inversión tomográfica se inició con un modelo de velocidad simple ( derecha, negro), en el que las velocidades de ondas P anisotrópicasde cada capa poseían una simetría isotrópica transversal vertical (VTI), caracterizada por la diferencia entre los parámetros Épsilon (ε, verde) y Delta(δ, anaranjado). Mediante la utilización de los datos sónicos de los pozos vecinos para restringir la inversión, se obtuvo el modelo de velocidad previo a laperforación (rojo) a partir de la inversión tomográfica de la velocidad de los datos de sísmica convencional. Las velocidades VSP sin desplazamiento lateralde la fuente, obtenidas con la herramienta seismicVISION (cian) en el pozo A0 durante la perforación, concordaron con el modelo previo a la perforación.(Adaptado de Shi et al, referencia 18.)

800

1 500 6 500m/s

Velocidad sónica

Velocidad sísmica previaa la perforación

1 500 6 500m/s

1 600

4 000

4 800

5 600

6 400

7 200

8 000

2 400

3 200


m

0

Pozo 1


Velocidad sónica

1 500 6 500m/s

1 500 6 500m/s

Pozo 2


Velocidad sónica

1 500 6 500m/s

1 500 6 500m/s

Pozo 3


Velocidad sónica

1 500 6 500m/s

1 500 6 500m/s

Pozo 4


Velocidad sónica

1 500 6 500m/s

1 500 6 500m/s

Pozo 5 Pozo A0

Velocidad VSPm/s


1 500 6 500

1 500 6 500

m/s1 500 6 500

m/s

Velocidad sísmica inicial

Delta

–0,05 0,05

Épsilon

–0,05 0,05

geológicos. Los parámetros de isotropía transversaÉpsilon, (ε) y Delta, (δ) —medidas de la anisotropía de la velocidad de ondas P— mostraronun valor de cero hasta una profundidad de 200 m

y luego (ε) y (δ) se incrementaron continua

mente hasta alcanzar valores constantes del 3% y el 1,5%, respectivamente, por debajo de 1 200 m[3 940 pies].19

Los geofísicos utilizaron luego el modelo de velocidad inicial como dato de entrada para lainversión tomográfica de la velocidad a fin degenerar el modelo de velocidad previo a la perforación para el DVI a partir de los datos de sís-mica convencional, restringidos con los registrossónicos de cinco pozos vecinos cercanos (arriba)



24Oilfield Review

Y emplearon un procedimiento de eliminaciónde capas, trabajando desde el tope hacia abajo.20 El subsuelo se dividió en cuatro capas, desde lasuperficie hasta 10 000 m [32 800 pies]; las caver-nas ordovícicas se encontraban en la capa másprofunda. Estos profesionales minimizaron loserrores asociados con el tiempo de viaje y halla-ron las velocidades interválicas de mejor ajustepara cada capa, antes de pasar a la capa sucesi-

vamente más profunda. El modelo de velocidadfinal previo a la perforación fue consistente conlos registros de pozos y los VSP y produjo imáge-nes PSDM que mostraron las cavernas con mayornitidez (derecha).

El pozo vertical A fue planificado en base almodelo de velocidad previo a la perforación ylas imágenes PSDM. Durante la perforación delpozo A, Tarim Oil Company adquirió medicio-nes de tiros de pruebas de velocidad en tiemporeal. El conjunto de fondo (BHA) se equipó conla herramienta seismicVISION. Después de per-forar cada tiro o unión de tubería, mientras se

agregaba uno nuevo y no se detectaba ningunainterferencia de ruido de perforación de fondo depozo, se disparó una fuente sísmica en la super-ficie y la herramienta seismicVISION registró lasformas de ondas. El VSP derivado de estos datosfue utilizado para actualizar el modelo de veloci-dad previo a la perforación y la imagen sísmica delas cavernas en los puntos de decisión importantesdurante la perforación. Si el pozo A hubiera sidoperforado en base a los datos sísmicos del año 2007solamente, habría errado su caverna objetivo enunos 150 m [490 pies] en sentido lateral (próximapágina, arriba). El modelo inicial previo a la per-foración predijo la profundidad de la cavernacon una precisión de 16 m [52 pies] respectode la profundidad real en la que se encontró.El modelo actualizado, utilizado para perforar elpozo, mejoró la precisión de la localización de lacaverna y predijo su profundidad con una preci-sión de 8 m [26 pies] (próxima página, abajo).

El perforador había advertido con antici-pación y estaba mejor preparado para manejarlas condiciones de perforación anormales quese desarrollaban a medida que se accedía y sepenetraba en la caverna. Cuando la barrena de

perforación se aproxima a una de estas cavernascarbonatadas fracturadas profundas, pueden

producirse problemas de pérdida de circulacióna medida que dicha herramienta encuentra los

sistemas de fracturas asociados con las cavernas.Esta situación puede ser seguida por un golpe depresión —fluido que ingresa en el pozo— si lapérdida de circulación produce una reducción dela presión de fondo de pozo por debajo de la pre-sión de formación. Además, pueden producirseincidentes, tales como la caída de la sarta de per-foración cuando la barrena atraviesa el sistemade cavernas, y la caída puede producir la pérdidade los equipos.

Sobre la base del éxito del pozo A, el equipode PetroChina Tarim Oil Company perforó tres

pozos más utilizando la solución SGD. Cada unode los pozos alcanzó a su objetivo y penetró enlas cavernas.

Iluminando el camino

Los operadores luchan por maximizar las tasas deproducción y la recuperación general utilizandoel menor número de pozos. El desafío reside enreducir la incertidumbre y el riesgo asociado conestos objetivos. Las localizaciones de los puntos

> Modelo de velocidad inicial y previo a la perforación. Los datos iniciales de velocidad de ondas P(extremo superior izquierdo ) mostraron un incremento suave con la profundidad; el modelo poseíauna simetría VTI. Los geofísicos utilizaron los métodos de eliminación de niveles e inversión

tomográfica de la velocidad para refinar la velocidad restringida con los registros sónicos delos pozos vecinos a fin de producir el modelo de velocidad previo a la perforación ( extremosuperior derecho ). Las imágenes de migración en profundidad antes del apilamiento (PSDM)exhibieron un mejoramiento entre la imagen inicial (extremo inferior izquierdo ) y la imagen finalprevia a la perforación (extremo inferior derecho ). Las cavernas (flechas amarillas) se mostraron conmayor nitidez y se colocaron en la posición espacial correcta. (Adaptado de Shi et al, referencia 18.)

Imagen PSDM inicial Imagen PSDM previa a la perforación


m

0

1 000

2 000

3 000

4 000

5 000

6 000

7 000

8 000

9 000

10 000

Modelo de velocidad inicial

6 500

5 500

4 500

3 500

2 500

1 500

500

V e l o c i d a d

d e o n d a s P ,

m / s

Modelo de velocidadprevio a la perforación

– 0


+

20. La eliminación de niveles es un método de determinaciónde la velocidad y la estructura en profundidad de unmodelo estratificado del subsuelo a partir de datossísmicos de superficie. El método comienza con lainversión de la capa superficial para determinarsus parámetros. Estos parámetros se utilizan luego,junto con los datos sísmicos de reflexión, para procedera la inversión y obtener los parámetros de las capassucesivamente más profundas. El procedimiento continúahasta que se invierte todo el volumen de interés.



V l 27 1

> Actualizaciones durante la perforación. A partir de la imagen PSDM previa a la perforación(izquierda), sobre la base del picado de la amplitud negativa máxima de las reflexiones (amarillo) seinterpretó que el tope de la caverna (línea diagonal azul) se encontraba a una profundidad 16 m mayorque su profundidad real (DO2y). En contraste, la imagen actualizada (derecha) muestra que el topepronosticado de la caverna (línea diagonal azul) se encuentra desplazado hacia arriba menos de 8 mde la profundidad real. La línea horizontal verde es una línea de referencia para comparar lasimágenes de la izquierda y de la derecha.

5 675

5 700

5 725

5 750

5 775

5 800

5 825

5 850

5 875

5 900

5 925

5 950

5 975


m

DO2y

PSDM previa a la perforación

– 0


+

PSDM actualizada

DO2y

dulces (puntos óptimos) de un yacimiento y los

peligros que se presentarán mientras se ingresaa los mismos generan incertidumbres que condu-cen a riesgos de exploración, perforación y pro-ducción, tales como la identificación errónea delos puntos dulces, la presencia de condiciones deperforación inseguras y la necesidad de perforarpozos adicionales para complementar los pozosantieconómicos.

La solución de perforación guiada por la sís-mica es un proceso rápido de toma de decisionesde construcción de pozos, que se ha desarrolladoa través de los avances registrados en materiade capacidad computacional, tecnologías desoftware integradoras y equipos de colaboraciónmultidisciplinarios.

Las técnicas de modelado rápido del subsuelo,tales como la solución SGD, podrán evolucionar ydejar de ser básicamente una herramienta parala reducción de riesgos e incertidumbres paraconvertirse en parte integrante del manejo delos yacimientos. Tras tener acceso a una nuevaextensión productiva, los ingenieros de perfora-ción podrán utilizar la técnica SGD para perforarel pozo piloto; luego, los geofísicos verificarán lapresencia de puntos dulces a escala de cuenca,

identificados a través del mapeo regional y elmodelado de los sistemas petroleros, y los geó-logos podrán enfocarse en los estratos y lasestructuras geológicas presentes dentro del DVI

y alrededor del pozo. Los equipos a cargo de laplaneación de pozos también podrán confiar enmetodologías similares para dirigir la perfora-ción de pozos de evaluación y desarrollo a fin deevaluar la calidad del yacimiento en las proximi-

dades de las secciones productivas. Finalmente,

la integración de los modelos multidisciplinariosdel subsuelo durante el desarrollo de una exten-sión productiva podría proporcionar a los opera-dores un modelo de alta resolución que permitala optimización eficiente del desarrollo de cam-

pos petroleros en ambientes geológicos comple

jos, utilizando un mínimo de pozos. Si esto llega abuen término, los operadores serán guiados haciael logro de mayores eficiencias y obtendrán resultados de perforación más efectivos en las extensiones productivas marginales. —RCNH

> Localización de la caverna. Las imágenes PSDM convencionales de 2007 ( izquierda), previas a la perforación (centro ) y actualizadas (derecha) ilustranlas mejoras logradas en la localización de las cavernas a medida que se incorporan nuevos datos en la solución SGD. El modelo previo a la perforación fueutilizado para planificar el pozo A (línea azul). Si se hubieran utilizado los datos de sísmica convencional para planificar la perforación, el pozo A habríaerrado su objetivo en 150 m. El tope de la caverna se basa en el picado de la amplitud negativa máxima de las reflexiones (amarillo).

5 700

5 800

5 900

6 000

6 100

6 200


m

PSDM convencional PSDM previa a la perforación PSDM actualizada

– 0


+

v27 -e1 reducción de la incertidumbre adelante de la barrena

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