MagCUBE™. Aumentando la precisión de posicionamiento en la perforación direccional
La perforación direccional maximiza la extracción de petróleo y gas al tiempo que minimiza el costo. La medición durante la perforación (Measurement While Drilling, MWD) describe el posicionamiento direccional del estudio y las mediciones relacionadas con la perforación. Un estudio eficaz con MWD consiste en medir, la distancia y dos ángulos: el buzamiento con un acelerómetro triaxial y el acimut por un magnetómetro triaxial.
El acimut magnético del conjunto de orificios inferiores (Bottom-Hole Assembly, BHA) se infiere a partir de la componente vectorial medida con las herramientas del estudio MWD. Para convertir el acimut magnético en el verdadero acimut (geográfico), se necesita la declinación magnética proporcionada por un modelo de referencia geomagnético en el sitio del sondeo y el tiempo. Este modelo de referencia debe incluir las tres fuentes para mayor precisión: el campo local, de la corteza y las perturbaciones. Cuanto más preciso sea el modelo de referencia, más preciso será el verdadero acimut del BHA. El estudio MWD tradicional o estándar utiliza un modelo de referencia geomagnético global que se describe mediante una técnica matemática llamada expansión armónica esférica. La resolución espacial de dicho modelo está definida por el grado armónico esférico (Spherical Harmonic Degree, SHD). Un modelo global tiene una resolución espacial y precisión limitada. La resolución y la precisión se pueden mejorar mediante la inclusión del campo magnético local de la corteza de longitud de onda corta. Para los estudios de sondeos, esta inclusión se denomina estudios de referencia en el campo (In Field Referencing, IFR).
Declinaciones magnéticas, a lo largo de un perfil de 140.000 pies de longitud a 10.000 pies bajo el nivel del mar, en Powder River, Wyoming. Tres modelos globales que contienen solo el campo principal (SHD13), el campo principal y el campo de la corteza de longitud de onda larga (SHD133 y SHD720). Los modelos globales están asociados con el eje vertical derecho en grados. El campo de la corteza local es relativo al modelo global SHD720 y utiliza el eje vertical izquierdo en grados. El campo de la corteza local o IFR tiene efectos significativos.
Cualquier medición contiene errores. Los errores de diferentes fuentes son estadísticamente independientes y acumulativos, y los errores se propagan en proporción a qué tan lejos está la broca del origen. Un efecto combinado de errores en el buzamiento, el acimut y la distancia se describe mediante la elipse de incertidumbre (Ellipse of Uncertainty, EOU). En la práctica, los sondeos se perforan en ángulos altos y largas distancias para aumentar la productividad. En un sondeo de este tipo, el área de EOU (cono verde) utilizando un estudio MWD estándar puede crecer hasta exceder las dimensiones del objetivo geológico (rectángulo rojo), lo que aumenta los riesgos de perforación y los costos potenciales de perder el objetivo. Para reducir el tamaño de EOU, se aplican varias correcciones a las lecturas de la herramienta de fondo de pozo. Una corrección que utiliza un modelo IFR se denomina corrección IFR y es una corrección importante en la prospección de pozos. Al utilizar IFR, es capaz de colocar el pozo (cono azul) dentro del punto óptimo del reservorio, así como minimizar el control direccional, lo que redujo el tiempo de perforación y creó un ahorro significativo. En la perforación direccional, la precisión de orientación deseada es de aproximadamente 0.1°.
Además de proporcionar declinación, el modelo de referencia geomagnética proporciona información sobre el buzamiento y la fuerza del campo. Esta información no se requiere directamente para la perforación, ya que el buzamiento del pozo se puede inferir del acelerómetro en la herramienta MWD. Las mediciones de inmersión y campo total proporcionadas por la referencia geomagnética o modelo IFR, por lo tanto, constituyen información redundante que puede usarse para cumplir con dos objetivos adicionales: (1) Validación de las lecturas de la herramienta MWD magnética y (2) corrección para la interferencia magnética de la columna de perforación. La corrección de interferencia magnética es otra corrección importante para los trabajos de sondeos.
El ingeniero de MWD aplica IFR, interferencia magnética y otras correcciones; luego calcula la orientación de la herramienta a partir de las mediciones corregidas y, finalmente, aconseja al ingeniero de perforación que ajuste la perforación hacia la dirección deseada.
Hemos desarrollado una técnica llamada MagCUBE que convierte las anomalías de intensidad magnética total escalar observadas en la superficie en una distribución vectorial del campo magnético de la corteza subsuperficial. Construimos un modelo IFR utilizando datos magnéticos de alta resolución. Estimamos las incertidumbres en los campos primarios, de la corteza y de perturbación. Una combinación de estos esfuerzos da como resultado una mayor precisión del posicionamiento del pozo. También hemos preconstruido modelos MagCUBE IFR de cuencas estadounidenses en tierra, para disponibilidad inmediata.
MagCUBE ha tenido éxito en mejorar la precisión y reducir los costos en proyectos de perforación direccional en tierra y en alta mar en todo el mundo. Esta tecnología avanzada está disponible a nivel mundial, y exclusiva, desde Xcalibur Multiphysics.