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34 Oilfield Review
Extraccin de ncleos laterales: El tamao importa
Una muestra de formacin, obtenida en el fondo del pozo,
proporciona un cmulo de
informacin acerca de las propiedades de las rocas de la que no
es fcil disponer en
otros lugares. La extraccin de ncleos laterales (muestras de
pared o testigos laterales)
con herramientas rotativas constituye una alternativa para la
adquisicin de muestras
de rocas en el fondo del pozo; sin embargo en el pasado, el
tamao pequeo de las
muestras a menudo limitaba la evaluacin de laboratorio. Una
nueva herramienta
rotativa de extraccin de ncleos, con caractersticas que mejoran
las operaciones de
extraccin de ncleos laterales, aborda las limitaciones asociadas
con el tamao de
los ncleos ya que ofrece muestras de mayor dimetro.
Abhishek AgarwalSugar Land, Texas, EUA
Robert LarongaClamart, Francia
Larissa WalkerShell Appalachia ExplorationSewickley,
Pensilvania, EUA
Traduccin del artculo publicado en Oilfield Review Invierno de
2013/2014: 25, no. 4.Copyright 2014 Schlumberger.Por su colaboracin
en la preparacin de este artculo, se agradece a Chad Albury, Ryan
Chapman, Lenishan Fernando y Farouk Hamadeh, Perth, Australia
Occidental, Australia; Joe Loman, Dacey McManus y Chris Tevis,
Houston; William Murphy, e4sciences, Sandy Hook, Connecticut, EUA;
Tim Sodergren, Salt Lake City, Utah, EUA; y Benjamn Wygal, Natchez,
Mississippi, EUA.CST, FMI, GPIT, MDT, MSCT, TerraTek, TerraTek HRA,
TerraTek TRA y XL-Rock son marcas de Schlumberger.HRSCT y RSCT son
marcas de Halliburton.MaxCOR y PowerCOR son marcas de Baker
Hughes.
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. OpenerORWIN 13/14
RCKFG Opener
La petrofsica es la rama de la geologa que se ocupa de la
determinacin de las propiedades fsi-cas y el comportamiento de las
rocas yacimiento. Algunos petrofsicos se especializan
exclusiva-mente en la interpretacin de mediciones obteni-das de
manera remota en forma de registros; otros
prefieren contar con un trozo de roca yacimiento adems de los
registros. Quienes manifiestan pre-ferencia por analizar muestras
de rocas, prefieren muestras grandes en vez de pequeas. Mediante la
utilizacin de muestras de rocas ms grandes, los gelogos e
ingenieros pueden efectuar ms expe-
1. Para obtener ms informacin sobre las tcnicas de anlisis de
ncleos y ncleos enteros, consulte: Andersen MA, Duncan B y McLin R:
Los ncleos en la evaluacin de formaciones, Oilfield Review 25, no.
2 (Diciembre de 2013): 1627.
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Volumen 25, no.4 35
adoptan recaudos especiales para evitar daar la muestra que se
encuentra en el interior del por-tamuestras despus que ste se lleva
de regreso a la superficie. Las operaciones de extraccin de ncleos
convencionales a menudo proporcionan las mejores muestras de rocas
para probar, analizar y evaluar los yacimientos. No obstante, en
compara-cin con las operaciones de perforacin normales, el proceso
de extraccin de ncleos convenciona-les es costoso y requiere mucho
tiempo.
Los ncleos laterales (SWCs) son ncleos pequeos de roca tomados
en sentido perpendi-cular al pozo; normalmente, se adquieren con
herramientas adosadas al cable. Los ncleos late-rales pueden ser
recuperados relativamente rpido desde el fondo del pozo y pueden
cubrir mltiples zonas de inters en el mismo descenso del cable, por
lo que constituyen una alternativa econmicamente efectiva con
respecto a los ncleos convencionales. Una de las ventajas de los
SWCs es que se extraen despus de correr los registros, lo que
permite que los petrofsicos sean selectivos; pueden seleccionar las
profundidades de extraccin de ncleos sobre la base de las
interpretaciones de los registros adquiridos en
rimentos y determinar con ms facilidad las pro-piedades
geolgicas, geomecnicas y petrofsicas. Debido a la proliferacin
global de desarrollos de recursos no convencionales, la opcin de
extraer muestras representativas sin la erogacin y la prdida de
eficiencia asociadas con la extraccin de ncleos convencionales ha
alcanzado un punto crucial.
En la industria del petrleo y el gas, los operado-res utilizan
dos mtodos principales para obtener muestras de rocas del subsuelo:
la extraccin de ncleos enteros con el arreglo de perforacin y la
toma de muestras de la pared del pozo. Los ncleos laterales o
testigos laterales, tambin conocidos como muestras de pared, pueden
dividirse a su vez en ncleos obtenidos a percusin o en forma
rotativa. Los recortes de perforacin, trozos de roca tritura-dos
por la barrena de perforacin que se hacen circular de regreso a la
superficie, constituyen otra fuente de aporte de muestras de fondo
de pozo, pero pueden resultar poco confiables para la determinacin
de las propiedades de las rocas de fondo de pozo debido al dao que
pueden experi-mentar durante la perforacin y por la incertidum-bre
de la profundidad asociada con la circulacin.
Los ncleos enteros, tambin denominados ncleos convencionales,
son secciones continuas de roca yacimiento cortadas con una barrena
de extraccin de ncleos hueca (arriba).1 A medida que la barrena
penetra en los estratos, una sec-cin cilndrica de la roca pasa a
travs de la herramienta y permanece dentro de un tubo extractor de
ncleos, que forma parte del arreglo de perforacin de fondo de pozo.
Los ncleos ente-ros se cortan normalmente en mltiplos de seccio-nes
de 9 m [30 pies] de largo. En los pozos de evaluacin de aguas
profundas, no es inusual que se extraigan hasta 81 m [270 pies] de
ncleos en un solo viaje en el pozo. Los intervalos de extrac-cin de
ncleos ms largos conllevan el riesgo adi-cional de que se atasquen
los tubos extractores de ncleos y se daen las secciones de
ncleos.
Despus de extraer ncleos en un intervalo, la brigada de
perforacin lleva la tubera a la super-ficie y recupera los tubos
extractores de ncleos; los tubos extractores de ncleos tambin
pueden ser extrados del arreglo de fondo por medios mecnicos, lo
que permite que el equipamiento de fondo de pozo permanezca en el
fondo para la extraccin de ncleos continuos. Los tcnicos
> Extraccin de ncleos convencionales. Utilizada con un equipo
de perforacin, una barrena con una garganta abierta (extremo
superior izquierdo) corta ncleos convencionales. Los ncleos se
recuperan en la superficie, se embalan (izquierda) y se transportan
a un laboratorio para su anlisis. En el laboratorio, los tcnicos
generalmente cortan el ncleo a lo largo (centro), proceso que se
conoce como corte en lminas, con el fin de acceder a la roca
representativa para la ejecucin de pruebas. Las pruebas, tales como
las mediciones de la resistencia a la compresin a lo largo de las
lneas rojas que se muestran en el ncleo cortado en lminas, pueden
ser efectuadas en esta etapa. Despus de someter a pruebas el ncleo
cortado en lminas, los tcnicos generalmente cortan muestras del
ncleo para una evaluacin adicional. Un corte de tipo oblea, que es
una seccin del material del ncleo (derecha), es una alternativa con
respecto a la extraccin de muestras de ncleos pequeos de secciones
cortadas en lminas; estas secciones de material del ncleo
proporcionan opciones de pruebas alternativas en el laboratorio de
ncleos. (Fotografas, cortesa de Tim Sodergren.)
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 1ORWIN 13/14 RCKFG
1
Barrena de extraccin de ncleos
Ncleos embalados
Ncleos en lminas
Corte de tipo oblea
1 pie 1 pulgada1 pulgada
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36 Oilfield Review
agujero descubierto. Los ncleos laterales tam-bin proporcionan
un mecanismo alternativo para que los petrofsicos obtengan datos de
ncleos en caso de que fallen las operaciones de extraccin de ncleos
convencionales. Debido a su tamao pequeo con respecto a los ncleos
convencionales, cabe la posibilidad de que los SWCs extrados en una
formacin heterognea no exhiban propiedades representativas de la
for-macin a escala de yacimiento. La roca en la que se toma el SWC
tambin puede carecer de los rasgos cruciales que necesitan los
gelogos para analizar el yacimiento, especialmente cuando se trata
de secuencias laminadas de arenas y lutitas, lutitas orgnicas y
yacimientos fracturados.
Existen dos tipos de procesos de extraccin de ncleos laterales;
a percusin y rotativos. Las herra-mientas de extraccin de ncleos a
percusin, introducidas en la dcada de 1930, emplean balas
huecas que son disparadas en la formacin utili-zando una carga
explosiva. Los SWCs rotativos son obtenidos con una herramienta que
utiliza una barrena pequea para cortar ncleos peque-os de la pared
del pozo. Las herramientas rotati-vas de extraccin de ncleos fueron
desarrolladas principalmente para abordar las deficiencias de los
SWCs a percusin.
Este artculo se centra en el desarrollo del pro-ceso de
extraccin de ncleos laterales y analiza los desarrollos
introducidos en la tcnica de extraccin de ncleos laterales con
herramientas rotativas. Algunos casos de estudio demuestran la
aplicacin de la herramienta XL-Rock un servicio de extrac-cin de
muestras de pared de gran volumen reciente- mente introducido en un
recurso no convencio-nal del nordeste de EUA y en un pozo del rea
marina de aguas profundas de Australia.
Obtencin del ncleoLa introduccin de los sistemas de perforacin
rotativa en el siglo XIX posibilit la prctica de per-foracin con
extraccin de ncleos enteros. El ori-gen de esta prctica se atribuye
al ingeniero civil francs Rudolph Leschot, que instal diamantes en
una barrena de perforacin circular hueca para obtener muestras de
rocas.2 La extraccin de ncleos durante la perforacin sigue siendo
uno de los pilares de la exploracin de minerales.
La primera operacin de extraccin de ncleos se llev a cabo en
Pensilvania, EUA, en la dcada de 1860 para localizar capas de carbn
y medir su espesor.3 El mtodo de adquisicin de registros con cable
(perfilaje) introducido por Conrad Schlumberger en la dcada de 1920
se conoci originalmente como extraccin de ncleos elc-tricos y fue
concebido al principio como una herra-mienta para la exploracin del
carbn. Los gelogos
> Extraccin de ncleos laterales a percusin. Las balas para
extraer ncleos son disparadas desde una pistola de extraccin de
ncleos (A) utilizando cargas explosivas detrs de cada una de las
balas. Existen a disposicin diversos tipos de balas, incluidas
balas de tipo combo (B), que son para formaciones semiduras a
blandas. Una canaleta alrededor del extremo superior de la bala
aloja un anillo de corte (C) que es mantenido en su lugar con un
anillo de cierre automtico (no mostrado). El tipo de formacin
determina el anillo de corte a utilizar. En las formaciones
blandas, los anillos de corte ms grandes reducen la penetracin de
las balas. Las balas para rocas duras, de acero templado, no
utilizan anillos de corte. Los cables adosados a cada una de las
balas (D) ayudan a extraer la bala de la formacin despus de
disparada. Las pistolas se llevan a la superficie con las balas
adosadas (E) y los tcnicos remueven las muestras de ncleos y las
colocan en botellas. Las botellas se rotulan, se embalan y se envan
a un laboratorio para su anlisis. (Fotografa de la pistola de
extraccin de ncleos recuperada, cortesa de Benjamn Wygal.)
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 2ORWIN 13/14 RCKFG
2
Balas de tipo combo Bala para roca dura
7/8 pulgadas 11/16 pulgadas 11/16 pulgadas
Anillos de corte
0 2pulgadas
Cables de acero
A
C
B
D
E
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Volumen 25, no.4 37
consideran que el proceso de extraccin de ncleos convencionales
en los pozos de petrleo y gas, tc-nica que se practica con
frecuencia incluso en nues-tros das, es crucial en la fase inicial
de desarrollo de un campo petrolero.
Lamentablemente, la extraccin de ncleos puede afectar la
eficiencia de la perforacin debido al tiempo que se requiere para
cortar y recuperar los ncleos enteros. Dependiendo del objetivo de
la extraccin de ncleos y las limitaciones de cos-tos, las compaas
de E&P pueden considerar que la extraccin de ncleos
convencionales no es esencial. En esos casos, se puede recurrir a
las tcnicas de extraccin de ncleos laterales a per-cusin y con
herramientas rotativas para obtener informacin de utilidad sobre
las rocas yaci-miento. De los dos mtodos, el de extraccin de ncleos
a percusin es el ms comn; no obs-tante, en ciertos ambientes,
especialmente en los yacimientos de rocas duras, en la exploracin
de aguas profundas y en los recursos no convencio-nales, los
petrofsicos prefieren las herramientas rotativas de extraccin de
ncleos. Los petrofsi-cos utilizan los SWCs para validar las
respuestas de los registros y proporcionar propiedades petrofsicas
y geofsicas empricas. Los puntos de extraccin de ncleos son
determinados sobre la base de la interpretacin de los datos
derivados de los registros, y los registros de rayos gamma o de
potencial espontneo (SP) se utilizan para correlacionar la
profundidad entre los registros adquiridos en agujero descubierto y
las profundi-dades de extraccin de ncleos.
La primera herramienta de extraccin de ncleos a percusin fue
introducida en la dcada de 1930.4 Hoy en da, todas las grandes
compaas de servicios con cable ofrecen herramientas de extraccin de
ncleos a percusin, tambin cono-cidas como pistolas de extraccin de
ncleos. Las pistolas de extraccin de ncleos, tales como el
extractor de muestras cronolgicas CST de Schlumberger, son
similares a las herramientas originales de extraccin de ncleos a
percusin introducidas hace casi un siglo; no obstante, las mejoras
registradas en el hardware de las pisto-las de extraccin de ncleos
dieron como resul-tado los sistemas confiables y econmicamente
efectivos que se emplean actualmente.
Las pistolas de extraccin de ncleos poseen balas huecas, con
forma de cilindro, instaladas en una ristra transportadora (pgina
anterior). Las balas son eyectadas en el pozo desde la ristra por
medio de una carga explosiva. Cada bala es disparada en secuencia
mediante la aplicacin
de energa elctrica desde la superficie despus de posicionar la
herramienta en la zona deseada. Las balas se adosan al cuerpo de la
pistola por medio de cables de acero, lo que facilita la extraccin
de los ncleos de la pared del pozo. Despus que una bala se incrusta
en la forma-cin, el operador del cable utiliza el peso de la
pistola y la fuerza aplicada por el malacate de perfilaje para
liberar el ncleo.
El ingeniero selecciona las geometras de las balas y la
intensidad de la carga explosiva de acuerdo con las propiedades de
la formacin en la que se extraern los ncleos. Las formaciones
duras, cuya porosidad es inferior al 15%, generalmente requie-ren
balas para rocas duras y cargas explosivas ms grandes. Los ncleos
extrados en formaciones duras tienden a fracturarse con el impacto
de la bala, lo que se traduce en tubos extractores vacos cuando la
pistola se lleva a la superficie. Las forma-ciones blandas son ms
fciles de muestrear, si bien en las formaciones no consolidadas los
tubos pueden incrustarse tan profundamente que resulta imposible su
extraccin. Las muestras tomadas en formaciones no consolidadas
tienden a despren-derse de la bala debido a los efectos turbulentos
que produce el lodo en los tubos extractores expuestos a medida que
son recuperados a travs de la columna de lodo. Para el muestreo en
formaciones no con-solidadas, el operador del cable adosa anillos
de corte a las balas, lo que ayuda a reducir la pene-tracin de
estas ltimas; la utilizacin de cargas explosivas ms pequeas tambin
puede ayudar a mejorar la recuperacin de las muestras.
Los anillos de corte reducen la penetracin de las balas
disparadas en las formaciones blan-das y forman un orificio de
dimetro ms grande que el de la bala; el orificio de mayor dimetro
facilita la extraccin de los ncleos. El anillo est diseado para
desprenderse automticamente y permanecer en el orificio recin
formado. Si la bala se incrusta en la formacin a demasiada
pro-fundidad y no puede ser liberada, el operador puede romper los
cables de retencin mediante la aplicacin de tensin con el malacate
de perfilaje. Las formaciones duras en general no requieren anillos
de corte porque la profundidad de pene-tracin raramente constituye
una preocupacin, y los anillos pueden impedir la penetracin y
limitar el largo de la muestra.
Despus de disparar los ncleos, la pistola se lleva a la
superficie, donde los tcnicos de campo liberan los tubos
extractores de la ristra mediante la remocin de los cables; luego,
separan y clasi-fican los tubos extractores. Un tcnico utiliza
una
prensa de mbolos para introducir cada muestra del tubo extractor
en una botella para muestras, y luego sella e indica la profundidad
de la mues-tra en cada botella. Los ncleos sellados son
transportados a un laboratorio para su anlisis. Antes de
transportar los ncleos, los operadores pueden utilizar luces UV en
la localizacin para identificar la presencia de hidrocarburos en
las muestras de ncleos.
Si bien las pistolas de extraccin de ncleos a percusin
constituyen una forma econmicamente efectiva y rpida de obtener
muestras de la forma-cin, el proceso se presta a problemas
potenciales. El impacto de la bala con la formacin puede daar el
ncleo, como usualmente sucede.5 Tanto las rocas duras como las
blandas tienden a triturarse con el impacto de la bala, lo que
altera las propieda-des de la roca en la muestra. Las muestras
extra-das en formaciones no consolidadas pueden ser compactadas por
el impacto de la bala, y es posible que se inyecte revoque de
filtracin de la pared interna del pozo en la matriz de la roca de
la mues-tra, lo que modifica las propiedades de la roca.
Los SWCs a percusin proporcionan informa-cin confiable sobre la
distribucin del tamao de grano, la mineraloga, los rasgos
sedimenta-rios y los residuos de hidrocarburos.6 No obstante, las
alteraciones del material causadas por el impacto de la bala pueden
distorsionar las medi-ciones de porosidad. Dicha distorsin est bien
documentada y los laboratorios que se especiali-zan en anlisis de
SWCs han desarrollado relacio-nes empricas para corregir algunos de
estos efectos; sin embargo, los anlisis finales a menudo
constituyen una aproximacin.7 La permeabilidad no se mide
habitualmente en las muestras de ncleos a percusin, sino que se
deriva emprica-mente de la porosidad y la mineraloga.
2. Bowman I: Well-Drilling Methods, Washington, DC: Oficina de
Impresiones del Gobierno de EUA, Water-Supply Paper 257, 1911.
3. Collom RE: Prospecting and Testing for Oil and Gas,
Washington, DC: Oficina de Impresiones del Gobierno de EUA, agosto
de 1922.
4. Leonardon EG y McCann DC: Exploring Drill Holes by
Sample-Taking Bullets, Transcripciones de AIME 132, no. 1
(Diciembre de 1939): 8599.
5. Webster GM y Dawsongrove GE: The Alteration of Rock
Properties by Percussion Sidewall Coring, Journal of Petroleum
Technology 11, no. 4 (Abril de 1959): 5962.
6. Fiedler FJ: Toward Integrated Formation Evaluation,
Transcripciones del 29o Simposio Anual de Adquisicin de Registros
de la SPWLA, San Antonio, Texas, EUA, 5 al 8 de junio de 1988,
artculo Q.
7. Fertl WH, Cavanaugh RJ y Hammack GW: Comparison of
Conventional Core Data, Well Logging Analyses, and Sidewall
Samples, Journal of Petroleum Technology 23, no. 12 (Diciembre de
1971): 14091414.
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38 Oilfield Review
La adquisicin de SWCs a percusin tambin puede generar problemas
operacionales. Debido a la posibilidad de que queden anillos de
corte, cables y tubos extractores en el pozo durante la extraccin
de ncleos, muchos operadores no obtienen registros adicionales
despus de extraer los ncleos sin efectuar primero un viaje de
lim-pieza o acondicionamiento. Por otra parte, las balas pueden
daar la pared del pozo, lo que puede afectar las mediciones
obtenidas con las herra-mientas de contacto con patines. Los
escombros provenientes de los ncleos a percusin no son demasiado
problemticos cuando los ncleos se extraen en el ltimo viaje de
perfilaje porque pueden ser triturados y hacerse circular fuera del
pozo durante la limpieza y antes del inicio de las operaciones de
entubacin.
En muchos lugares del mundo, los pozos de alto ngulo y
horizontales estn siendo ms comunes que los pozos verticales
convencionales.8 En estos tipos de pozos, la fuerza de gravedad no
asiste en la extraccin de muestras de la pared del pozo y para la
bajada de las pistolas de extrac-cin de ncleos se utilizan
tractores, tubera flexi-ble o la columna de perforacin. La
utilizacin de explosivos en el proceso de extraccin de ncleos a
percusin complica an ms las operaciones con estas tcnicas de bajada
de herramientas. A pesar de que existen procedimientos de seguridad
bien establecidos, las compaas de servicios deben tener en cuenta
que los SWCs a percusin son dispositivos con explosivos y deben ser
mani-pulados con cuidado. Dado que durante ciertas partes de la
operacin se requiere la interrupcin de las transmisiones de radio,
la utilizacin de explosivos en la exploracin en aguas profundas
tambin torna prohibitiva la extraccin de
ncleos laterales a percusin. Por stas y otras razones, la
extraccin de ncleos laterales a per-cusin casi nunca se intenta en
los pozos horizon-tales y de alto ngulo o en aguas profundas.
La frecuencia de las operaciones de extrac-cin de ncleos
laterales a percusin vara geo-grficamente; para muchos pozos del
sudeste de EUA, los gelogos extraen SWCs donde y toda vez que los
registros indican la potencial presencia de hidrocarburos. En otras
regiones, especial-mente en los yacimientos de rocas duras donde la
recuperacin de las muestras normalmente es pobre y las propiedades
medidas en los ncleos a percusin no son representativas de las
propieda-des reales de las rocas, la extraccin de ncleos laterales
raramente se intenta. Los operadores y las compaas de servicios
reconocieron las limi-taciones impuestas por la extraccin de ncleos
laterales a percusin, pero durante casi cin-cuenta aos las
aceptaron. La situacin se modi-fic en la dcada de 1980, cuando se
introdujeron las primeras herramientas rotativas de extrac-cin de
ncleos.
Las herramientas rotativas al rescate de los ncleosLas
herramientas rotativas de extraccin de ncleos laterales estn
provistas de barrenas con puntas de diamante diminutas, que son las
versio-nes pequeas de las utilizadas para las operaciones de
extraccin de ncleos convencionales (arriba, a la izquierda). As
como se dispone de diversos diseos de barrenas de perforacin y
extraccin de ncleos convencionales, los ingenieros tambin pueden
escoger una diversidad de barrenas rotati-vas de extraccin de
ncleos laterales sobre la base del tipo de formacin y rocas
esperado. La barrena corta un ncleo redondo pequeo de material de
formacin directamente de la pared del pozo. Luego, la herramienta
suelta el ncleo y lo intro-
duce en un rea que lo sujeta dentro de su cuerpo principal.
Dependiendo del diseo de la herramienta, este proceso se reitera
hasta que el aparato de recuperacin de ncleos se llena.
La extraccin de ncleos laterales con herra-mientas rotativas
ofrece numerosas ventajas con respecto a la extraccin de ncleos
laterales a per-cusin. La distorsin mecnica de la muestra de roca,
producida por el impacto de los ncleos laterales a percusin, se
elimina cuando se perfo-ran SWCs, y la extraccin de ncleos con
herra-mientas rotativas preserva la estructura de poros de la roca.
A diferencia de lo que sucede con los ncleos a percusin, con los
ncleos de herra-mientas rotativas los laboratorios pueden obtener
mediciones exactas de porosidad, permeabilidad y presin capilar.9
Las mediciones del anlisis de ncleos de rutina (RCAL) son
significativamente mejores con los ncleos de herramientas
rotati-vas que con los ncleos a percusin.10
Una limitacin significativa de las herramien-tas rotativas de
extraccin de ncleos de genera-cin previa es el dimetro y largo de
las muestras de ncleos pequeos tomadas en formaciones de fondo de
pozo. Un volumen de ncleo insuficiente puede arrojar resultados
menos que ptimos en el anlisis de ncleos. Para los ncleos
conven-cionales, el anlisis de ncleos de rutina se eje-cuta en
ncleos pequeos o en cortes tomados selectivamente de una porcin del
ncleo cor-tada en lminas. Los gelogos extraen como rutina muestras
pequeas de un ncleo entero a intervalos de 0,6 m [2 pies], aunque
las variacio-nes litolgicas y la heterogeneidad de la forma-cin
pueden requerir un muestreo ms frecuente. Los ncleos pequeos
cortados en el laboratorio miden aproximadamente 6,4 cm [2,5
pulgadas] de largo por 2,3 a 3,8 cm [0,9 a 1,5 pulgadas] de
dimetro. Si bien ciertas herramientas rotativas de extrac-cin de
ncleos pueden proporcionar muestras
> Herramientas rotativas de extraccin de ncleos ofrecidas por
las principales compaas de servicios.
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. Chart 1ORWIN 13/14
RCKFG Chart 1
Capacidad del ncleo,pulgadas
50, 44
20, 50, 75
30
36
60
Dimetro del ncleo,pulgadas
1,5
0,92
15/16
1,5
1,5
1,0
Longitud del ncleo,pulgadas
2,5, 3,0, 3,5
2,0
1,75
2,3
2,5
1,8 60
Herramienta,Compaa de servicio
Herramienta XL-Rock,Schlumberger
Herramienta MSCT,Schlumberger
Herramienta RSCT,Halliburton
Herramienta HRSCT,Halliburton
Herramienta MaxCOR,Baker Hughes
Herramienta PowerCOR,Baker Hughes
> Barrena rotativa de extraccin de ncleos. Para cortar ncleos
de la pared del pozo en forma rotativa, se utiliza una barrena
circular con punta de diamante. Cuando la barrena alcanza su
profundidad mxima, el arreglo se inclina hacia arriba y extrae el
ncleo de la formacin. Despus de que el ncleo se introduce dentro de
la herramienta, el operador vuelve a posicionar la barrena rotativa
para cortar el ncleo siguiente.
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 3ORWIN 13/14 RCKFG
3
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Volumen 25, no.4 39
8. Amer A, Chinellato F, Collins S, Denichou J-M, Dubourg I,
Griffiths R, Koepsell R, Lyngra S, Marza P, Murray D y Roberts I:
Navegacin estructural: Un camino hacia la productividad, Oilfield
Review 25, no. 1 (Septiembre de 2013): 1433.
9. Fiedler, referencia 6.10. Para obtener ms informacin sobre la
extraccin de
ncleos convencionales y el anlisis RCAL, consulte: Andersen et
al, referencia 1.
comparables en tamao a los ncleos pequeos cortados de ncleos
convencionales en el laborato-rio, los ncleos de herramientas
rotativas de gene-racin previa tienen menos de 2,5 cm [1 pulgadas]
de dimetro (pgina anterior, abajo).
Adems, las primeras herramientas rotativas de extraccin de
ncleos carecan de control sobre la extraccin de ncleos. Un parmetro
de extraccin de ncleos crucial, el peso sobre la barrena (WOB) la
presin aplicada en la barrena de extraccin de ncleos a medida que
se corta el mismo se fija en la superficie antes de la bajada en el
pozo. Si el WOB se fija dema-siado bajo, el tiempo de extraccin de
ncleos se vuelve innecesariamente largo; si se fija dema-siado
alto, la barrena puede atascarse y detener la extraccin de ncleos
prematuramente.
Basados en los muchos aos de experiencia con la herramienta
mecnica de extraccin de ncleos laterales MSCT, los ingenieros de
diseo de Schlumberger comenzaron a desarrollar una herramienta de
prxima generacin. La primera limitacin que encararon fue el tamao
del ncleo. La barrena de extraccin de ncleos tradicional de 15/16
pulgadas de dimetro fue reemplazada por una versin de 11/2 pulgadas
de dimetro, que pro-porciona ncleos similares a los ncleos pequeos
estndares de la industria tomados de ncleos enteros en el
laboratorio. En comparacin con los ncleos de menor dimetro
obtenidos con la herramienta MSCT, los ncleos ms grandes
pro-porcionan ms del triple de volumen con la misma longitud. El
servicio rotativo de extraccin de ncleos laterales de gran volumen
XL-Rock
ofrece tres opciones para la longitud del ncleo: estndar de 7,6
cm [3,0 pulgadas], y opcionales de 8,9 cm [3,5 pulgadas] o 6,3 cm
[2,5 pulgadas] (izquierda, extremo inferior). El ingeniero de campo
que baja la herramienta puede optimizar el proceso de extraccin de
ncleos mediante el ajuste de parmetros tales como el WOB en tiempo
real. Debido al tamao ms grande de la barrena de perforacin
XL-Rock, este control contribuye al xito de la operacin de
extraccin. Y se puede reducir el atascamiento y minimizar el tiempo
de extraccin de ncleos.
Luego, los ingenieros de diseo procuraron perfeccionar los
componentes mecnicos y refor-zar los componentes electrnicos de la
herra-mienta XL-Rock. La herramienta rediseada brinda mayor
confiabilidad y ms control del ope-rador que las herramientas de
generacin previa. Las lecciones aprendidas con el desarrollo de las
herramientas LWD, las herramientas operadas con cable para alta
presin y alta temperatura y el probador modular de la dinmica de la
forma-cin MDT, adems de los aos de trabajo con la herramienta MSCT,
ayudaron a los ingenieros a disear una herramienta que es ms
robusta que las herramientas de generacin previa.
La herramienta estndar est diseada para operar a 177C [350F] y
173 MPa [25 000 lpc]. Y existe una versin opcional, diseada para
200C [400F] y 207 MPa [30 000 pc]. Con slo 11,3 m [37 pies] de
largo, la herramienta XL-Rock es el dispositivo ms corto para el
servicio de extraccin de ncleos laterales disponible en la
industria. La menor longitud reduce considera-blemente el riesgo
operacional de atascamiento de la herramienta durante la extraccin
de ncleos. El mecanismo de liberacin de la barrena controlado desde
la superficie, que puede ser accionado en caso de atascamiento de
la barrena, tambin reduce el riesgo operacional.
En cada punto de extraccin de ncleos, un brazo hidrulico ancla
la herramienta en su lugar y el arreglo de la barrena de extraccin
de ncleos gira, abandonando su posicin de trans-porte empotrada en
la herramienta y adoptando una posicin perpendicular al cuerpo de
la herra-mienta. La barrena rotativa accionada hidruli-camente
proporciona un gran esfuerzo de torsin (torque) con baja velocidad
de rotacin y es efec-tiva para una amplia gama de tipos de
roca.
> Herramienta rotativa de extraccin de ncleos XL-Rock. La
herramienta XL-Rock (izquierda) se baja con cable y se posiciona
frente a la zona a ser muestreada. Un brazo hidrulico ancla la
herramienta en la profundidad deseada; la barrena rota hasta
adoptar una posicin horizontal y luego comienza la extraccin de
ncleos. Durante cada descenso de la herramienta, se pueden extraer
hasta 50 ncleos. Los ncleos mostrados (inserto) son muestras
tomadas de bloques de prueba en la superficie.
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 4ORWIN 13/14 RCKFG
4
3 pu
lgad
as
1,5 pulgadas
-
40 Oilfield Review
Despus de perforar toda la longitud del ncleo, un anillo
recuperador de ncleos sujeta el ncleo dentro del arreglo y el mismo
se inclina luego hacia arriba para cortar la parte inferior del
ncleo. Para una correlacin en profundidad adi-cional, se inserta un
marcador de ncleos entre las muestras, dentro de la herramienta,
despus de retraer cada uno de los ncleos. Se pueden reco-lectar
hasta 50 muestras por descenso (arriba).
Los ncleos ms grandes obtenidos con la herramienta XL-Rock
permiten adems que los laboratorios de ncleos efecten estudios
geome-cnicos ms avanzados. En el pasado, debido a las limitaciones
asociadas con el tamao de los ncleos, estos estudios normalmente se
reserva-ban para los ncleos pequeos extrados de ncleos
convencionales.11 Despus de recupera-dos, los ncleos XL-Rock pueden
ser submues-treados para obtener minincleos, que forman ngulos
paralelos, perpendiculares y de 45 con respecto a los planos de
estratificacin observa-dos para caracterizar las propiedades
mecnicas anisotrpicas (izquierda). El Centro de Excelencia del
Laboratorio de Geomecnica de TerraTek, en Salt Lake City, Utah,
EUA, ofrece una caracteriza-cin anisotrpica completa de la
geomecnica por va rpida, disponible exclusivamente para los ncleos
XL-Rock. Este servicio proporciona
> Ncleos XL-Rock submuestreados. Dado que los ncleos de 11/2
pulgadas de dimetro de la herramienta XL-Rock (izquierda) son ms
grandes que los ncleos laterales convencionales, pueden ser
submuestreados para conformar mini ncleos (derecha) en ngulos
paralelos, perpendiculares y a 45 con respecto a los planos de
estratificacin observados. Los tcnicos utilizan luego estas
muestras ms pequeas para obtener mediciones que caracterizan las
propiedades mecnicas anisotrpicas. La escala de la regla tiene
divisiones en pulgadas y pulgadas decimales.
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 6BORWIN 13/14
RCKFG 6B
>Recuperacin de ncleos con herramientas rotativas. Despus de
cortados, los ncleos se introducen en el cuerpo de la herramienta
XL-Rock y se almacenan en un tubo de manipulacin. En la superficie,
el operador de la herramienta remueve el tubo de la misma, separa
los ncleos y los sella en el interior de las botellas para ncleos
individuales (zquierda). Las botellas se rotulan y embalan para ser
transportadas (derecha) al laboratorio para su anlisis.
(Fotografas, cortesa de Chris Tevis.)
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 5ORWIN 13/14 RCKFG
5
-
Volumen 25, no.4 41
11. Para obtener ms informacin sobre mediciones geomecnicas
obtenidas en ncleos, consulte: Cook J, Frederiksen RA, Hasbo K,
Green S, Judzis A, Martin JW, Surez-Rivera R, Herwanger J, Hooyman
P, Lee D, Noeth S, Sayers C, Koutsabeloulis N, Marsden R, Stage MG
y Tan CP: Las rocas importan: Realidades de la geomecnica, Oilfield
Review 19, no. 3 (Invierno de 2007/2008): 3859.
12. Para obtener ms informacin sobre el anlisis SCAL, consulte:
Andersen et al, referencia 1.
las propiedades mecnicas, incluido el mdulo esttico y dinmico de
Young, la relacin esttica y dinmica de Poisson, las velocidades de
ondas compresionales y de cizalla (corte), y los perfiles de
esfuerzos horizontales. En el anlisis se incluye adems la evaluacin
de la calidad de las terminaciones en base a las muestras de
lutitas.
El anlisis RCAL de laboratorio se realiza con ms frecuencia en
ncleos tradicionales. Las prue-bas de laboratorio de los ncleos
recuperados con la herramienta XL-Rock pueden ofrecer ven-tajas
adicionales respecto de los ncleos enteros porque las muestras
pueden ser transportadas y probadas en el laboratorio a las pocas
horas o das de haber sido cortadas. Los anlisis de ncleos
convencionales a menudo se llevan a cabo muchas semanas despus de
la obtencin y algunas pro-piedades de las rocas pueden ser
afectadas por esa demora. La tcnica de anlisis de rocas com-pactas
TRA de TerraTek, que se utiliza para la caracterizacin de las
lutitas, puede implemen-tarse con mayor rapidez y eficiencia con
los ncleos de mayor volumen. Los ncleos de menor volumen a menudo
requieren que se obtengan mltiples muestras a la misma profundidad
y que se combinen para el anlisis.
El tamao ms grande de los ncleos XL-Rock tambin permite que los
tcnicos de laboratorio obtengan mediciones derivadas del anlisis
espe-cial de ncleos (SCAL) (derecha).12 El volumen poroso pequeo de
una muestra de ncleo de 1 pul-gada por 1 pulgada despus del
desbarbado, caracterstico de las herramientas rotativas de
extraccin de ncleos de generacin previa, pro-duce una gran
incertidumbre en las mediciones de saturacin. El volumen
significativamente ms grande de un ncleo XL-Rock reduce la
incerti-dumbre en un factor de cuatro. Por este motivo, los ncleos
pequeos de 1,5 pulgadas constituyen el estndar de la industria para
la mayora de los an-lisis SCAL, y la mayora de los equipos de
laborato-rio para el anlisis SCAL estn diseados para admitir ncleos
de este tamao pero quizs no pue-den alojar ncleos de 1 pulgada o ms
pequeos.
> Muestras de ncleos. Una herramienta XL-Rock tom estas
muestras de ncleos de varios tipos de rocas del mismo pozo. Las
formaciones incluyeron areniscas blandas (extremo superior) y
calizas densas (extremo inferior). La longitud de los ncleos oscil
aproximadamente entre 4 y 7,6 cm [1,6 y 3 pulgadas] y su calidad es
excelente para el anlisis de laboratorio. (Fotografas, cortesa de
William Murphy.)
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 6ORWIN 13/14 RCKFG
6
Parte inferior del pozo Parte inferior de la rocaVista
lateral
1,5 pulgadas 3 pulgadas
-
42 Oilfield Review
Entre las mediciones y tcnicas habituales utilizadas con los
ncleos XL-Rock se encuentran las siguientes: permeabilidad absoluta
y relativa mineraloga (difraccin de rayos X, imagen del
microscopio de barrido electrnico y anlisis isotpico)
descripcin petrogrfica caracterizacin del petrleo y de la
roca
generadora calibracin de registros [densidad de grano,
porosidad a la presin de confinamiento del yacimiento,
resistividad, exponentes m y n, permitividad dielctrica, anlisis de
resonancia magntica nuclear, valores de corte de T2, carbono
orgnico total (TOC) y propiedades acsticas]
capacidad de flujo y almacenamiento del yacimiento
caractersticas de presin capilar pruebas de sensibilidad y dao
de formacin.
Los operadores se basan en muchas de estas mediciones para tomar
decisiones acerca del desarrollo de los yacimientos.
El servicio de anlisis de rocas heterogneas HRA de TerraTek,
otra opcin de anlisis de ncleos, es un flujo de trabajo de
tipificacin de rocas que permite identificar profundidades ptimas
de muestreo utilizando datos de registros adquiridos en agujero
descubierto.13 Los datos empricos deri-vados de diversas pruebas y
del servicio TRA de TerraTek pueden ser utilizados para optimizar
la salida modelada del servicio HRA de TerraTek, espe-cialmente
para los recursos no convencionales.
Aplicacin en recursos no convencionalesLos operadores han
adoptado diversos enfoques para analizar las muestras de los
recursos de lutitas. La adquisicin de ncleos convencionales
utili-zando el equipo de perforacin es costosa y requiere mucho
tiempo, pero durante la fase de evaluacin inicial puede ser
necesaria la extrac-cin de ncleos convencionales. Los gelogos e
ingenieros consideran que los ncleos extrados con herramientas
rotativas operadas con cable constituyen una alternativa
econmicamente efectiva, pero el tamao pequeo de las muestras puede
impedir el anlisis petrofsico extensivo y la ejecucin de estudios
completos de las propie-dades mecnicas anisotrpicas. Adems, el
mues-treo limitado en las formaciones heterogneas puede producir
muestras no representativas de la mayor parte de la roca. stas
fueron algunas de las situaciones con las que se enfrent Shell
Appalachia Exploration en la regin centro-septen-trional de
Pensilvania, EUA, durante el desarrollo de una extensin productiva
en la lutita Marcellus (izquierda, extremo superior).
> Exploracin en la lutita Marcellus. Actualmente, la lutita
Marcellus (azul) del este de EUA est siendo explorada por diversos
operadores. La produccin de esta prolfica formacin ha superado las
estimaciones de los expertos y, a octubre de 2013, la Administracin
de Informacin Energtica de EUA estim su volumen en 12 000 MMpc/d
[340 millones de m3/d].
km0 300
0 mi 300
Pensilvania
Lutita Marcellus
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 7ORWIN 13/14 RCKFG
7
ESTADOS UNIDOS
> Masas segn el tamao de las muestras. Los ncleos
convencionales se obtienen generalmente en la fase de exploracin
del desarrollo de un campo petrolero, pero su costo puede ser
elevado. Dada la importancia de contar con datos de ncleos para
calibrar las mediciones derivadas de los registros adquiridos en
agujero descubierto y determinar las propiedades de las rocas,
muchos operadores utilizan SWCs. Los gelogos de Shell Appalachia
Exploration determinaron que se requera un mnimo de 200 g para
asegurar un volumen de roca suficiente para la ejecucin de anlisis
adecuados. Asumiendo una longitud de ncleo de 5 cm [2 pulgadas]
cortado con una barrena de 2,34 cm [0,92 pulgadas] de dimetro,
caracterstica de las herramientas rotativas de extraccin de ncleos
de generacin previa, el operador habra necesitado cuatro ncleos por
profundidad para obtener 200 g (izquierda, color rosado). Por el
contrario, con un solo ncleo de 3,8 cm por 7,6 cm [1,5 pulgadas por
3 pulgadas], que puede ser cortado con la herramienta XL-Rock, se
obtiene una muestra de al menos 200 g (verde). La fotografa
(derecha) ilustra la diferencia de tamao entre un solo ncleo
extrado con la herramienta XL-Rock y cuatro ncleos cortados con una
barrena de 0,92 pulgadas de generacin previa.
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. Chart 2ORWIN 13/14
RCKFG Chart 2
Masa del ncleode 0,92 pulgadas
de dimetro, g
Longitud delncleo,
pulgadas
Masa del ncleode 1,5 pulgadasde dimetro, g
261,0 69
311,2 82
361,4 96
411,6 110
461,8 123
522,0 137
2,2 151
2,4 165
2,6 178
2,8 192
3,0 206
-
Volumen 25, no.4 43
13. Para obtener ms informacin sobre la tcnica HRA de TerraTek,
consulte: Surez-Rivera R, Deenadayalu C, Chertov M, Hartanto RN,
Gathogo P y Kunjir R: Improving Horizontal Completions on
Heterogeneous Tight Shales, artculo CSUG/SPE 146998, presentado en
la Conferencia de Recursos No Convencionales de Canad, Calgary, 15
al 17 de noviembre de 2011.
14. Para obtener ms informacin sobre la metodologa de evaluacin
de muestras de lutitas trituradas del Instituto de Tecnologa del
Gas (antes, Instituto de Investigacin del Gas), consulte: Guidry
FK, Luffel DL y Curtis JB: Development of Laboratory and
Petrophysical Techniques for Evaluating Shale Reservoirs, Chicago:
Gas Research Institute Report GRI-95/0496, abril de 1996.
Para evaluar los ncleos de lutitas, los gelo-gos de Shell siguen
los protocolos del Instituto de Tecnologa del Gas para el anlisis
de lutitas tri-turadas.14 La evaluacin tpica de los ncleos incluye
la evaluacin de las rocas madre, la porosi-dad, la permeabilidad y
la saturacin, adems de la difraccin de rayos X. La obtencin de
todas estas mediciones requiere una masa de muestra mnima de 200 g
[0,25 lbm] (pgina anterior, abajo). Los intentos previos de
aplicacin de estas tcni-cas en ncleos de herramientas rotativas
hubie-ran requerido la consolidacin de mltiples ncleos de las
adyacencias de un mismo punto o de puntos cercanos para contar con
un volumen de muestreo suficiente. La heterogeneidad del yacimiento
observada en la lutita Marcellus habra hecho que algunas de estas
muestras combinadas
introdujeran incertidumbre en las propiedades medidas, aunque la
separacin entre los ncleos fuera de tan slo 0,15 m [0,5 pies].
Debido a la necesidad de contar con un tamao de muestra de gran
volumen, Shell recurri a la herramienta rotativa de extraccin de
ncleos XL-Rock con el fin de adquirir suficiente material de ncleos
para permitir la recuperacin de una sola mues-tra y el posterior
anlisis de la misma.
En un pozo de exploracin reciente, el ge-logo de Shell seleccion
100 puntos de extraccin de ncleos que requirieron dos viajes de
extrac-cin de ncleos. Desde esos 100 puntos de mues-treo, se
llevaron a la superficie 96 muestras de alta calidad de la seccin
del yacimiento de luti-tas (arriba). El tiempo promedio para la
perfora-cin de cada ncleo fue de 5,3 minutos.
> Ncleos de la lutita Marcellus. Estos cuatro ncleos,
adquiridos en la lutita Marcellus utilizando la herramienta
XL-Rock, son ejemplos de las muestras de roca de alta calidad
extradas durante las operaciones rotativas de extraccin de ncleos.
(Fotografas, cortesa de Larissa Walker.)
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 8ORWIN 13/14 RCKFG
8
1,5 pulgadas
Otro desafo potencial que plantea la extrac-cin de muestras
laterales es la determinacin de si la muestra es representativa de
la roca yaci-miento adyacente. Para los ncleos enteros, los gelogos
del laboratorio se dan el lujo de identifi-
-
44 Oilfield Review
car visualmente la mejor roca para la extraccin de ncleos
pequeos. Los puntos para la extrac-cin de ncleos usando
herramientas rotativas no pueden ser seleccionados visualmente con
anticipacin a menos que se corra un registro de
imgenes antes de cortar los ncleos; no obstante, la seccin de
roca de la que se obtienen los ncleos con herramientas rotativas
puede ser verificada despus de la adquisicin de los ncleos.
Despus de cortar y recuperar los ncleos del pozo, el operador
puede optar por correr un gene-rador de imgenes microelctricas de
cobertura total FMI para determinar la profundidad exacta de
adquisicin del ncleo.15 El dimetro de un ncleo recuperado con una
herramienta XL-Rock es de 3,8 cm, pero la barrena posee un dimetro
mayor y deja un orificio de 6,35 cm [2,5 pulgadas] en la pared del
pozo. Estos orificios se ven clara-mente en las imgenes FMI
(izquierda). Los ge-logos pueden correlacionar las profundidades de
extraccin de ncleos con los datos de registros adquiridos en
agujero descubierto. Como prc-tica estndar, muchos operadores que
emplean el servicio XL-Rock utilizan la herramienta FMI des-pus de
las carreras de extraccin de ncleos con herramientas rotativas. La
herramienta XL-Rock es combinable con las herramientas
direccionales tales como el inclinmetro de uso general GPIT, que
mide la orientacin de la herramienta en el punto de extraccin de
ncleos.
Adems de la evaluacin petrofsica, Shell Appalachia est llevando
a cabo estudios geome-cnicos de los ncleos para determinar las
pro-piedades elsticas de las rocas. Los ingenieros de Shell han
incluido mltiples pruebas de pozos de esfuerzos locales, o mini
fracturas, en los progra-mas de evaluacin de pozos que utilizan la
herra-mienta MDT.16 Los datos de estas pruebas y las propiedades
mecnicas obtenidas de las evalua-ciones de ncleos son utilizados en
los diseos de los tratamientos de estimulacin por fractura-miento
hidrulico y en la optimizacin de las ope-raciones de
perforacin.17
Extraccin de ncleos en aguas profundasLos proyectos de
exploracin y desarrollo en aguas profundas introducen
consideraciones para las operaciones de extraccin de ncleos que
pueden no ser aplicables a otros ambientes de perforacin. Los
elevados costos horarios de los equipos de perforacin capaces de
perforar en las regiones de aguas profundas demandan operaciones
eficientes y confiables. La extrac-cin de ncleos convencionales
puede no resul-tar econmicamente viable en estas situaciones. Los
ncleos a percusin se obtienen rpidamente y proporcionan
selectividad, pero la calidad de
los ncleos no les brinda a los operadores mucho ms que un
anlisis bsico de las propiedades de las rocas. Si es posible
satisfacer los objetivos de la extraccin de ncleos, el muestreo
selectivo con herramientas rotativas de extraccin de ncleos de gran
dimetro ofrece a los operadores una alternativa con respecto a la
extraccin de ncleos convencionales.
La capacidad para obtener ncleos pequeos del tamao de los
extrados de ncleos enteros proporciona la oportunidad de recolectar
mues-tras de rocas de alta calidad y ejecutar una mayor variedad de
anlisis petrofsicos y de rocas. Mediante la utilizacin de
herramientas rotativas de extraccin de ncleos para adquirir
muestras, los petrofsicos pueden estar seguros de que se minimiza
el dao mecnico de la muestra que podra afectar las propiedades
medidas.
La adquisicin confiable de muestras de rocas representativas
determina, en ltima instancia, la factibilidad de reemplazar la
extraccin de ncleos convencionales por el uso de herramien-tas
rotativas. La confiabilidad incluye tanto el fun-cionamiento
correcto de los equipos como la capacidad para cortar, recuperar y
llevar los ncleos a la superficie. En ciertos tipos de rocas, la
recuperacin de las muestras puede resultar difi-cultosa
independientemente del mtodo utilizado. Muchos yacimientos de aguas
profundas se en- cuentran en formaciones de areniscas de
resis-tencia variable. La adquisicin de ncleos con herramientas
rotativas en rocas con una resisten-cia a la compresin no confinada
(UCS) inferior a 1 000 lpc [6,9 MPa] plantea desafos
especiales.18
> Confirmacin de la profundidad de extraccin de ncleos. Este
registro del generador de imgenes microelctricas de cobertura total
FMI corrido despus de la operacin de extraccin de ncleos con
herramientas rotativas indica claramente de dnde se tomaron los
ncleos. Los gelogos pueden utilizar esta informacin para confirmar
que las muestras son representa- tivas de la formacin que se est
examinando.
Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 9ORWIN 13/14 RCKFG
9
Imagen FMI
Punto deextraccinde ncleos
15. Adams J, Bourke L y Buck S: Integrating Formation
MicroScanner Images and Cores, Oilfield Review 2, no. 1 (Enero de
1990): 5265.
16. Para obtener ms informacin sobre pruebas de esfuerzos
locales y minifracturas, consulte: Desroches J y Kurkjian AL:
Applications of Wireline Stress Measurements, SPE Reservoir
Evaluation & Engineering 2, no. 5 (Octubre de 1999):
451461.
Carnegie A, Thomas M, Efnik MS, Hamawi M, Akbar My Burton M: An
Advanced Method of Determining Insitu Reservoir Stresses: Wireline
Conveyed Micro-Fracturing, artculo SPE 78486, presentado en la
Conferencia y Exhibicin Internacional del Petrleo de Abu Dhabi, Abu
Dhabi, Emiratos rabes Unidos, 13 al 16 de octubre de 2002.
17. Laronga R, Tevis C, Kaiser B, Lake P y Fargo D: Field Test
Results of a New-Generation Large-Bore Rotary Coring Tool,
Transcripciones del 52o Simposio Anual de Adquisicin de Registros
de la SPWLA, Colorado Springs, Colorado, EUA, 14 al 18 de mayo,
2011, artculo TTT.
18. Para obtener ms informacin sobre geomecnica y la UCS,
consulte: Cook et al, referencia 11.
-
Volumen 25, no.4 45
sta fue una de las preocupaciones que debi enfrentar BHP
Billiton Petroleum a la hora de desarrollar una estrategia de
extraccin de ncleos para la evaluacin de un pozo de la regin marina
de aguas profundas de Australia.
BHP haba probado la herramienta XL-Rock con xito en un pozo de
aguas profundas del Golfo de Mxico y haba logrado una buena
recuperacin. Los objetivos de este programa previo de extrac-cin de
ncleos, que fueron logrados con los ncleos grandes, involucraron
diversos tipos de estudios, incluidos anlisis sedimentolgicos,
bioestratigrficos y de propiedades geomecni-cas y la validacin de
las interpretaciones de los registros petrofsicos.
Para el pozo de aguas profundas de la regin marina de Australia,
los objetivos de la extrac-cin de ncleos eran similares a los de
los pozos del Golfo de Mxico, y los ncleos de herramientas
rotativas tradicionales se consideraron demasiado pequeos como para
proporcionar muestras repre-sentativas para el anlisis. Debido a la
adquisi-cin exitosa de ncleos grandes en el Golfo de Mxico, los
gelogos e ingenieros de BHP optaron por utilizar la herramienta
XL-Rock y obtener ncleos de 3,8 cm [1,5 pulgadas] por 7,6 cm [3,0
pulgadas].
Los gelogos interpretaron los datos de los registros petrofsicos
y seleccionaron los puntos de extraccin de muestras en base a los
objetivos de la extraccin de ncleos, que incluyeron el anlisis de
ncleos de rutina, estudios geomecnicos, pruebas geoqumicas y
estudios bioestratigrficos. Luego, utilizaron los datos acsticos
del pozo para estimar la UCS. Estos datos fueron incorpo-rados en
la toma de decisiones para determinar las profundidades de
extraccin de ncleos con herramientas rotativas. El programa de
muestreo cubri diversos tipos de formaciones y las muestras fueron
tomadas en rocas con un rango de UCS osci-lante entre 500 y 5 000
lpc [3,4 y 34,4 MPa].
Incluso en los intervalos desafiantes con baja UCS, la operacin
de extraccin de ncleos logr una recuperacin del 100% (arriba). La
capacidad para adquirir ncleos de gran dimetro condujo a una
revisin del programa de extraccin de ncleos; BHP elimin parte de la
operacin de extraccin de ncleos convencionales planificada
originalmente. La recuperacin de muestras de pared de gran dimetro
y las eficiencias operacio-nales comparadas con las de las
operaciones de extraccin de ncleos convencionales posibilita-ron un
ahorro de costos significativo sin sacrificar los objetivos de la
extraccin de ncleos.
Operaciones rutinarias de extraccin de ncleosLas herramientas
rotativas de extraccin de ncleos fueron introducidas para superar
algu-nas de las limitaciones de los ncleos a percu-sin, pero los
gelogos necesitaban un volumen de muestreo an mayor. Los primeros
informes indican que los ncleos de gran dimetro constitu-yen una
alternativa viable para los gelogos que han tenido que aceptar los
ncleos ms pequeos provistos por las herramientas de extraccin de
ncleos laterales convencionales o para los ope-radores para los que
las operaciones de extrac-cin de ncleos convencionales eran
demasiado ineficientes y costosas.
La opcin de tomar muestras de rocas repre-sentativas sin la
prdida de eficiencia y la eroga-cin que implican las operaciones de
extraccin de ncleos convencionales ha alcanzado un punto crucial en
la industria. Los gelogos e ingenieros tienen la opcin de utilizar
ncleos grandes para evaluar los recursos no convencionales y adems
determinar las propiedades mecnicas en forma-ciones consolidadas.
Con ms material para anli-sis, las posibilidades de xito de los
operadores en el desarrollo de estas extensiones productivas se
incrementan considerablemente. TS
> Recuperacin de ncleos en un ambiente desafiante de aguas
profundas. Durante las operaciones de extraccin de ncleos llevadas
a cabo en un pozo del rea marina de aguas profundas de Australia,
se extrajeron ncleos con la herramienta XL-Rock de rocas con
valores de UCS oscilantes entre 500 y 5 000 lpc y de diversos tipos
de formaciones. La operacin se tradujo en una recuperacin del 100%
de los ncleos; estos ejemplos son representativos de la calidad de
las muestras tomadas.
1 pulgada
