GEOMECANICA EXPONENTE Dx MUD LOGGING.pdf

1. Peter Ablard El rol en expansión de los registros de lodo
Chris Bell
Chevron North Sea Limited
Aberdeen, Escocia
David Cook Durante décadas, las muestras y mediciones obtenidas en la superficie proporcionaron
Ivan Fornasier
Jean-Pierre Poyet a los analistas de registros de lodo conocimientos acerca de las condiciones
Sachin Sharma
Roissy-en-France, Francia
presentes en la cara de la barrena. La información captada a través de los
registros de lodo proveía a los operadores indicaciones tempranas del potencial del
Kevin Fielding
Laura Lawton yacimiento e incluso los alertaba acerca de los problemas inminentes de presión
Hess Services UK Limited
de formación. Las nuevas técnicas de muestreo y análisis, además de los avances
Londres, Inglaterra
registrados en el diseño de los sensores de superficie y los métodos de monitoreo,
George Haines
Houston, Texas, EUA están introduciendo la ciencia de los registros de lodo en el siglo XXI.
Mark A. Herkommer
Conroe, Texas
La unidad de registros de lodo es desde hace Durante décadas, las mediciones de gas, la
Kevin McCarthy mucho tiempo un accesorio común de la localiza- litología y la velocidad de penetración (ROP) pro-
BP Exploration ción del pozo. Introducidos comercialmente en el porcionaron las primeras indicaciones del poten-
Houston, Texas año 1939, estos laboratorios móviles transportaban cial del yacimiento. Antes de la introducción de
algo más que una cafetera, un microscopio para las mediciones durante la perforación (MWD) y
Maja Radakovic examinar los recortes de formación y un sensor de de adquisición de registros durante la perfora-
Sinopec-Addax hilo caliente para detectar la cantidad de gas ción (LWD), los analistas de registros de lodo
Ginebra, Suiza hidrocarburo encontrado durante la perforación. podían obtener datos valiosos de las formaciones a
La tarea del analista de registros de lodo consistía partir de pozos en los que las condiciones de perfo-
Lawrence Umar
en registrar la profundidad y describir la litología ración, las características de las formaciones o la
Petronas Carigali Sdn Bhd
Kuala Lumpur, Malasia de las formaciones que encontraba la barrena de trayectoria, conspiraban contra el despliegue de
perforación y luego determinar si esas formacio- herramientas de adquisición de registros operadas
Traducción del artículo publicado en Oilfield Review nes contenían petróleo o gas. con cable. En dichos pozos, el análisis del gas
Primavera de 2012: 24, no. 1.
Copyright © 2012 Schlumberger. Fuera de la unidad de adquisición, el dominio detectado en el lodo y los recortes a menudo sumi-
Por su colaboración en la preparación de este artículo, se del analista de registros de lodo se extendía desde nistraba la primera, y quizás la única, indicación de
agradece a Justin Ashar, Kamel Benseddik, Regis Gallard, que una formación podía ser productiva. Hoy en
Willie Stoker y Craig Williamson, Houston; John Christie,
la zaranda vibratoria (temblorina) hasta el piso
París; Gen Herga y Denise Jackson, Gatwick, Inglaterra; de perforación. La zaranda vibratoria entregaba día, si bien la tecnología LWD puede vislumbrar
Mark Jayne, Francois Le buhan, Remi Lepoutre, Jacques las condiciones existentes cerca de la barrena en
Lessi, Audrey Malmin, Keith Ross y Philippe Verdenal,
los recortes de formación y el gas —ambos libera-
Roissy-en-France, Francia; Nikhil Patel, Singapur; e dos por la barrena— que eran transportados a la tiempo real, las condiciones adversas del pozo a
Irwan Roze, Conroe, Texas. veces impiden el uso de herramientas de adquisi-
superficie en el fluido de perforación. A través de
FLAIR, MDT, PreVue, RFT, StethoScope y Thema son
marcas de Schlumberger. visitas periódicas a la zaranda, el analista de ción de registros de fondo de pozo (perfilaje).
1. Como los registros eléctricos, la mayoría de los registros registros de lodo recolectaba los recortes para su En esos casos, el registro de lodo sigue informando
de lodo cumplen con los estándares de formato examen microscópico, en tanto que una línea de a los operadores acerca de la capacidad de produc-
establecidos por la Sociedad de Analistas Profesionales
de Registros de Pozos (SPWLA). Para obtener más succión que se extendía entre la zaranda y la unidad ción de sus pozos. Como mínimo, el registro de lodo
información sobre los estándares de registros de lodo adquisición de registros transportaba el gas desde provee al operador una primera indicación de las
promulgados por la SPWLA, consulte: Mercer RF y
McAdams JB: “Standards for Hydrocarbon Well la trampa de gas hasta el sistema de detección de zonas que ameritan una atención especial, servicios
Logging,” Transcripciones del 23er Simposio Anual de gas de hilo caliente de dicha unidad. Las visitas al adicionales de perfilaje o pruebas de producción.
Adquisición de Registros de la SPWLA, Corpus Christi,
Texas, EUA, 6 al 9 de julio de 1982, artículo LL. piso de perforación hacían posibles importantes El registro de lodo cumple una diversidad de
intercambios de información entre el analista de funciones. Como herramienta de correlación, las
registros de lodo y el perforador. Mediante la utili- curvas de ROP y gas total de este registro exhiben
zación de mediciones básicas de superficie, el una correspondencia notable con las curvas de
analista podía elaborar un informe conciso de la resistividad y rayos gamma, respectivamente.1 A lo
actividad de perforación. largo de todo el proceso de perforación, los regis-
28 Oilfield Review

2. Piso de Pileta de
perforación mezcla
de lodo
Bombas de lodo
Pileta de
succión
Colector de arena Pileta de decantación
Cabina de
registros Pileta de reserva
de lodo
tros de lodo proporcionan correlaciones en tiempo lodo proporciona evidencias independientes para el monitoreo de las operaciones de perforación y
real con los registros de pozos vecinos y ayudan al una comprensión más integral de las condiciones los sensores del equipo de perforación, la unidad
operador a localizar la posición de la barrena en del yacimiento y la geología. de registros de lodo se ha convertido en una fuente
relación con las formaciones objetivo. Dado que El alcance del servicio básico de registros de de información crucial para el representante de
se basa en muestras físicas, el registro de lodo lodo se ha ampliado a lo largo del tiempo, con la la compañía, el perforador y el geólogo.
proporciona una identificación positiva y directa incorporación de más datos en la unidad de adqui- El rol del analista de registros de lodo adquiere
de la litología y el contenido de hidrocarburos. sición de registros aportados por sensores adicio- más relevancia cuando se produce un cambio de
Esta información puede ser de utilidad cuando las nales; cuya diversidad varía entre cromatógrafos la velocidad de avance de la perforación, o un
características de la formación hacen que la inter- de gas e indicadores del peso sobre la barrena y incremento significativo de la ROP. En esos casos,
pretación de registros adquiridos con cable o LWD del nivel de las piletas de lodo. Ahora, el servicio el analista alerta al representante de la compa-
se vuelva complicada o ambigua. Además, permite de registros de lodo típicamente rastrea la ROP, ñía y solicita que se interrumpa la operación de
subsanar las falencias cuando no se han obtenido la litología, los indicadores visuales de hidrocar- perforación hasta que se hagan circular a la
otras mediciones de ese tipo. Por consiguiente, si buros, el gas combustible total presente en el superficie el lodo y los recortes provenientes de
se integra con mediciones LWD o mediciones lodo y los compuestos de hidrocarburos indivi- la cara de la barrena. Si el análisis del lodo indica
obtenidas con herramientas operadas con cable, duales existentes en el gas, además de numero- la presencia de hidrocarburos —lo que se conoce
núcleos y datos de pruebas de pozos, el registro de sos parámetros de perforación. Como centro para como rastro (manifestación)— el analista de
Volumen 24, no.1 29

3. registros de lodo lo hace saber al geólogo, que respecto de las tendencias normales y dar una dores de eventos automatizados, posibilitados a
puede optar por extraer núcleos del intervalo o alerta temprana para que el perforador y el repre- través del uso de componentes microelectrónicos
someterlo a una prueba. Los geoquímicos y los sentante de la compañía puedan mitigar el pro- robustos, fueron incorporados en los procesos de
bioestratígrafos también cuentan con los analis- blema mediante el ajuste de la densidad del fluido adquisición de registros de lodo durante la
tas de registros de lodo para recolectar las mues- de perforación o el cierre del pozo. Por consi- década de 1970. Durante la década siguiente, las
tras representativas necesarias para efectuar guiente, el éxito de un pozo y la seguridad de la unidades de registros de lodo ingresaron en la
correlaciones y desarrollar modelos geológicos. operación de perforación podrían depender de la era de la computación. Las computadoras asu-
Desde el punto de vista de la perforación, la rapidez con que un analista de registros de lodo mieron la tarea de imprimir el registro y libera-
tarea más importante del analista de registros de sintetiza e interpreta numerosísimos datos. ron de ésta al analista de registros de lodo, que
lodo es el monitoreo del gas. Las tendencias del Las capacidades de los registros de lodo han solía compilar laboriosamente los datos para
gas presente en el lodo, que se desarrollan durante evolucionado con el correr de los años. A media- luego elaborar el registro a mano. Por otra parte,
la perforación, forman parte integrante de la eva- dos de la década de 1950, las muestras de gas se las computadoras permitieron que los analistas
luación de la balanza de lodo y la identificación analizaban mediante la técnica de cromatografía organizaran y rastrearan los datos de múltiples
de formaciones potencialmente sobrepresionadas. en fase gaseosa en el sitio del pozo. fuentes sin experimentar sobrecarga sensorial.
Mediante el rastreo cuidadoso del gas y los pará- En la década de 1960, las compañías de regis- Los avances en materia de computación y tec-
metros de perforación, el analista de registros de tros de lodo comenzaron a ofrecer servicios de nología de redes, diseño de sensores de superficie
lodo puede reconocer desviaciones inminentes detección de geopresión.2 Los aparatos registra- y análisis de muestras están llevando la unidad de
registros de lodo al siglo XXI. Hoy en día, existen
aún más sensores en la unidad de adquisición de
Aparejo móvil registros y cada uno adquiere datos con una fre-
cuencia de varias veces por segundo. Para mane-
jar este incremento del volumen de datos, un
Línea de impulsión del mástil sistema de procesamiento conocedor del con-
texto —sobre la base de líneas de tendencias
Vástago de perforación Línea de flujo generadas por computadora y una biblioteca de
Unidad de modelos establecidos— facilita la comprensión
Mesa rotativa Trampa de gas
registros de lodo de los datos para el analista de registros de lodo y
Piso de perforación Línea de succión Zaranda vibratoria
(temblorina)
otros usuarios. Las imágenes digitales de las
Niple campana
muestras vistas con el microscopio pueden ser
Preventor de transmitidas rápidamente desde la localización
reventones del pozo hasta la oficina del cliente. Y se han
desarrollado nuevos métodos de muestreo y aná-
Bomba Pileta de Pileta de Pileta de lisis de gas para extraer las propiedades geoquí-
de lodo succión lodo con reserva micas en el sitio del pozo.
Tubería de revestimiento zarandas
Este artículo describe cómo se arma un regis-
tro de lodo básico, examina las técnicas de
extracción de muestras y análisis utilizadas en la
evaluación de formaciones y analiza los métodos
Columna de perforación básicos de monitoreo de la presión. Una sinopsis
de la tecnología de sensores reciente provee un
mapa del trayecto evolutivo que abarca desde la
evaluación básica de formaciones hasta el análi-
sis avanzado de los gases presentes en el lodo
para los geólogos y los servicios de integridad de
pozos para los perforadores.
Barrena 2. El término “geopresión” es sinónimo de presión de
formación. En la jerga petrolera común, el término se
refiere a una condición de presión de fluido anómala que
> Sistema de circulación de lodo. El lodo de perforación, extraído de la pileta de succión y bombeado es superior o inferior a la condición de presión hidrostática
a través de la tubería de superficie, es enviado hacia el fondo del pozo a través de la parte central de normal para una profundidad dada. La presión normal, la
la columna de perforación e ingresa en el agujero descubierto a través de las boquillas de la barrena sobrepresión o la subpresión es equivalente, superior o
(no mostradas aquí). El lodo enfría y lubrica la barrena, y luego transporta los recortes y fluidos de inferior a la presión hidrostática, respectivamente.
formación a medida que se desplaza hacia arriba en el espacio anular que existe entre la sarta de Para obtener más información sobre este tema, consulte:
perforación y la pared del pozo. En la superficie, el lodo y los fluidos y recortes de formación son Barriol Y, Glaser KS, Pop J, Bartman B, Corbiell R, Eriksen
KO, Laastad H, Laidlaw J, Manin Y, Morrison K, Sayers
desviados a través de una salida lateral existente en el niple campana y a través de una línea de flujo CM, Terrazas Romero M y Volokitin Y: “Las presiones de
inclinada hasta la zaranda vibratoria. Un agitador de lodo, o trampa de gas, se posiciona en la caja de las operaciones de perforación y producción,” Oilfield
retorno de la zaranda para liberar el gas presente en el lodo. Una línea de succión en el extremo Review 17, no. 3 (Invierno de 2005/2006): 26–47.
superior del agitador extrae el gas presente en el lodo con sifón y lo envía a la unidad de registros de 3. Whittaker A: Mud Logging Handbook. Englewood Cliffs,
lodo para su análisis. El lodo fluye por la zaranda, donde los filtros (cedazos) separan el lodo de los Nueva Jersey, EUA: Prentice Hall, 1991.
recortes y el lodo retorna a la pileta de lodo con zarandas.
30 Oilfield Review

4. La mecánica de la obtención
de registros de lodo
En el campo petrolero, el fluido de perforación
forma parte integrante de todo proyecto de perfo-
ración. Sea a base de agua, a base de aceite o a
base de gas, el fluido de perforación es vital para
el proceso de construcción del pozo:
• Fluye bajo presión a través de las boquillas de
chorro de la barrena para limpiarla y remover
el calor de su cara.
• Transporta los recortes de perforación desde la
cara de la barrena hasta la superficie, por lo
que desempeña un rol esencial en el proceso de
limpieza del pozo.
• Compensa la presión de fondo de pozo para
ayudar a mantener la estabilidad del pozo y
prevenir el influjo de fluidos de formación que
podrían producir reventones.
Con el tiempo, se han desarrollado (y a veces
descartado) numerosas variaciones de la mezcla
básica de fluidos de perforación a base de arcilla
y a base de agua dulce. Las variaciones conocidas
se basan en agua salada, aceite mineral, aceite > Muestra de recortes. Habiendo sido limpiados y secados, estos recortes de lutitas serán exami-
diésel, polímeros, nitrógeno, bruma y espuma. nados con un microscopio.
Cada uno de estos tipos posee propiedades espe-
cíficas que ofrecen un desempeño superior en volumen de agua, petróleo o gas contenido en Las formaciones más duras requieren cortadores
ciertos ambientes de perforación. Además, cada ella— es transportada a la superficie por el lodo de PDC más pequeños, que generan recortes de
uno requiere adaptaciones especiales a la hora de de perforación. Qué llega a la superficie y cuándo menor tamaño.
obtener registros de lodo: algunos requieren téc- son aspectos fundamentales para la ciencia de El volumen de recortes que fluyen a través de
nicas de muestreo diseñadas a medida; otros, pro- los registros de lodo. El tipo de material y la la zaranda es una función del tamaño de la barrena
cedimientos especiales de lavado de muestras. secuencia cronológica de su arribo son afectados y la ROP.3 El tamaño de la barrena controla el área
Esta sección se centra en el más simple de los en grado variable por las prácticas de perfora- en sección transversal del pozo. La ROP controla
ambientes, en el que se utilizan lodos de perfora- ción, la litología y la presión. el espesor del intervalo perforado a lo largo de un
ción a base de agua dulce. El analista de registros de lodo requiere mues- período dado. A su vez, estos factores son afecta-
La práctica de obtención de registros de lodo tras de recortes de formación para determinar la dos por la velocidad de bombeo, el peso sobre la
depende considerablemente del sistema de cir- geología del subsuelo a una profundidad dada. barrena (WOB), la velocidad de rotación, la visco-
culación de lodo, que transporta los recortes y los Por consiguiente, los recortes deben ser suficien- sidad del fluido y la densidad del lodo, aludida
fluidos de formación a la superficie. Las bombas temente grandes para quedar atrapados en los comúnmente como peso del lodo (MW).
de lodo de alta presión extraen el fluido de perfo- filtros de las zarandas o del separador de limo.
ración de los tanques de superficie y lo envían En promedio, el tamaño de los recortes de rocas
hacia el fondo del pozo a través de la columna de es aproximadamente equivalente al de los granos
perforación (página anterior). El lodo sale de la de café (arriba). Su tamaño es controlado en gran
sarta de perforación a través de las boquillas exis- medida por el grado de consolidación de la roca,
tentes en la cara de la barrena. La presión de las además de su granulometría y su cementación.
bombas impulsa el lodo hacia arriba, a través del En la lutita, la presión puede afectar el tamaño
espacio anular existente entre la columna de per- de los recortes, y los derrumbes alargados y gran- 8 pulgadas
foración y la tubería de revestimiento, para que des de lutita desmenuzada que se desprenden de Recorte con
salga en la superficie a través de una línea de flujo la pared del pozo constituyen un fuerte indicador marcas de la
herramienta
situada por encima del preventor de reventones. de la existencia de sobrepresión. El tipo de barrena
Luego, el lodo pasa por un tamiz vibratorio de la también desempeña un rol significativo. Las barre-
zaranda, en donde los recortes de formación son nas de conos giratorios con dientes de bisel produ-
separados del lodo líquido. El lodo cae en las pile- cen recortes más gruesos que las que poseen
tas de lodo a través de los filtros antes de ser botones de carburo. Las barrenas de un compuesto > Recortes provenientes de una barrena de PDC.
bombeado nuevamente al pozo. policristalino de diamante (PDC) en las formacio- La arcilita presente en un tamiz de un analista de
registros de lodo muestra las marcas de la
A medida que una barrena atraviesa el sub- nes blandas utilizan habitualmente cortadores herramienta, que constituyen una prueba de la
suelo, la roca que tritura —junto con cualquier grandes que generan recortes grandes (derecha). acción de cizalladura de una barrena de PDC.
Volumen 24, no.1 31

5. Arcilla Lutita Arenisca Arena Caliza Dolomía Anhidrita Carbón
Gas que escapa
FG Gas de formación CG Tapón de gas TG Petróleo y gas Petróleo Gas Cambio de barrena, maniobra Zapata
durante una maniobra
ROP Cromatógrafo, ppm
Prof., Recortes, Gas total, unidades Peso del lodo,
Fluorescencia
pies/h C1 C2 C3 Descripción litológica y notas
pies % 0 125 250 375 500 iC4 nC4 lpg
100 50 0
0,5k 1k 1,5k 2k 2,5k iC5 nC5
1 000k
100k
100
10k
10
1k
7 500 Arenisca: Clr-lt gy-frst, m-f gr,
sbelg-elg, sbang-sbrnd, m srt, tr Glau,
calc mtx, p-m cmt, qtzc i/p, m ind,
fri-m hd, p-fr intgran por, no fluor.
Tubería de revestimiento de 97/8 pulgadas fijada
a 7 580 pies MD/6 691 pies TVD. LOT = 14,8 lpg
Entrada: 10,8 Arcilla: Lt brn-tan, arg, calc, plas,
7 600 Salida: 10,8 sft, sol, slty, rthy, grty.
Lutita: Lt gy-lt brn, grnsh gy, arg, calc,
frm-hd, occ sft, p-m cpt, sbblky-blky,
Incrementar splty-ppy i/p, rthy, grty.
Maniobra para nueva barrena TG: 1 548 U
Incremento de 6,3 bbl el MW a
11,3
Arenisca: Clr-lt gy-frst, m-f gr,
sbelg-elg, sbang-sbrnd, m srt, tr Glau,
Incrementar calc mtx, p-m cmt, qtzc i/p, m ind,
7 700 CG: 35 U el MW a fri-m hd, p-fr intgran por, no fluor.
11,5
CG: 39 U Incrementar Lutita: Lt gy-lt brn, grnsh gy, arg, calc,
el MW a frm-hd, occ sft, p-m cpt, sbblky-blky,
CG: 45 U 11,7 splty-ppy i/p, rthy, grty.
Arcilla: Lt brn-tan, arg, calc, plas,
7 800 sft, sol, stky i/p, rthy, grty.
Arena: Clr-frst, trnsp-trnsl, m-c gr,
WOB 38 a 53 klb occ f, sbelg-sbsph, ang-sbang, m srt,
RPM 78 a 84 tr Glauc, uncons-p cmt, p ind, lse, n por,
Flujo 650 gpm Qtz, no fluor.
FG: 427 U
Arcilla: Lt brn-tan, arg, calc, plas,
7 900 sft, sol, stky i/p, rthy, grty.
Incrementar
Arena: Clr-frst, trnsp-trnsl, m-c gr,
el MW a occ f, sbelg-sbsph, ang-sbang, m srt,
FG: 920 U 12,0 tr Glauc, uncons-p cmt, p ind, lse,
Qtz, no fluor.
8 000
> Extracto de un registro de lodo básico. Un registro de lodo generalmente muestra la ROP, la profundidad, la litología de los recortes, las mediciones de gas y
las descripciones de los recortes. Además, puede contener notas sobre la reología del lodo o los parámetros de perforación. Este registro documenta una
operación de perforación de rutina, con la tubería de revestimiento fijada en un intervalo arcilloso a 7 580 pies. Después de continuar perforando a través de una
ventana de la tubería de revestimiento y efectuar una prueba de admisión (pérdida de fluido) (LOT), la ROP osciló entre aproximadamente 7,6 y 9 m/h [25 y 30 pies/h].
Una maniobra para colocar una barrera nueva a 7 650 pies se tradujo en 1 548 unidades de gas escapado durante la maniobra (TG). Durante la perforación en
condiciones de casi balance, se observaron incrementos pequeños del tapón de gas (CG) luego de cada conexión, lo que instó al perforador a aumentar el peso
del lodo. Un incremento de la ROP a 7 890 pies significó un cambio de la velocidad de avance, acompañado por un incremento del contenido de arena y un rastro
de gas, que alcanzó un pico de 920 unidades de gas (FG). Los resultados del detector de gas se expresan en partes por millón (ppm) de metano equivalente en el
aire sobre una base volumétrica, donde 10 000 ppm es igual a 1% de metano o 50 unidades. El cromatógrafo de gases de la localización del pozo generalmente
rastrea el metano [CH4] —denotado como C1— además de los siguientes constituyentes: etano [C2H6] o C2, propano [C3H8] o C3, butano normal y los isopolímeros
de butano [C4H10] o nC4 y iC4 y pentano [C5H12] o nC5 y iC5.
Para caracterizar la litología de un determi- ción superior de un pozo pero se extiende a varias de perforación. Este método exige que el analista
nado intervalo de un pozo, el analista de regis- horas en las secciones más profundas. La deter- de registros de lodo tome en cuenta la longitud y
tros de lodo debe dar cuenta de la velocidad de minación exacta del tiempo de retraso es crucial el diámetro del agujero descubierto, la capacidad
transporte de los recortes para determinar para la correlación precisa de los recortes y las y el desplazamiento de los tubulares —tubo
correctamente el tiempo que requieren los recor- muestras de fluidos con las formaciones y las pro- ascendente, tubería de revestimiento y columna
tes para viajar desde la cara de la barrena hasta fundidades a partir de las cuales se originan. de perforación— además de la entrega de la
la zaranda vibratoria. Este tiempo de retraso se Un método de determinación del tiempo de bomba de lodo, con cálculos independientes efec-
incrementa con la profundidad e implica sólo retraso consiste en calcular el tiempo requerido tuados con cada cambio producido en el diámetro
algunos minutos durante la perforación de la sec- para desplazar el volumen anular total de fluido del pozo o de la tubería. No obstante, el resultado
32 Oilfield Review

6. calculado tiende a ser optimista y subestima el El tiempo de retraso también puede medirse intervalo de retraso después de efectuada una
volumen del pozo porque no toma en cuenta la en emboladas de la bomba de lodo. Los sensores conexión. Cada ocurrencia de este gas refleja la
rugosidad o los derrumbes, que afectan el volu- colocados en las bombas de lodo detectan el cantidad de retraso para la profundidad de la
men del lodo y la velocidad de flujo. movimiento del pistón y transmiten una señal al barrena cuando se efectuó la conexión.
Un método más confiable de determinación del dispositivo de visualización del cuenta-embola-
tiempo de retraso implica la utilización de un traza- das de la bomba de la unidad de registros de lodo. Evaluación de formaciones básica
dor que se bombea hacia el fondo del pozo y se Los cuenta-emboladas se fijan en cero cuando el En su forma más básica, el registro de lodo es un
detecta en el momento en que retorna a la superficie. trazador se inserta en la columna de perforación registro de la velocidad de avance, la litología de
Se han sometido a prueba diversas sustancias tra- y se leen cuando el trazador llega a la superficie. los recortes, el gas combustible total y los com-
zadoras, que van desde avena, maíz o arroz hasta Un cuenta-emboladas agrega incrementos sólo puestos de hidrocarburos individuales llevados a la
pintura, pepitas de carburo de calcio o gas inyec- cuando la bomba se encuentra en funcionamiento; superficie durante las operaciones de perforación.
tado, pero algunos tipos se evitan por temor a sus por consiguiente, su velocidad refleja la velocidad El registro de lodo es un registro condensado de
efectos sobre el equipo de fondo de pozo y otros se de bombeo verdadera, a pesar de las interrupcio- la geología del subsuelo, los hidrocarburos encon-
utilizan solamente en ciertas regiones.4 En la nes efectuadas por conexiones o tareas de mante- trados y las actividades notables durante la perfo-
mayoría de los casos, el trazador simplemente se nimiento de la bomba. El número de emboladas ración del pozo (página anterior).
envuelve en papel de seda y luego se inserta en la de la bomba necesarias para bombear el trazador La curva ROP registra el tiempo que requiere
columna de perforación cuando se efectúa una hacia la barrena en el fondo del pozo se sustrae la barrena para penetrar cada metro o pie, según
conexión en el piso de perforación. El papel se del recuento total con el fin de determinar el las determinaciones de un sensor del malacate.
desintegra en su viaje a través de la columna de número de emboladas requeridas para hacer cir- Esta curva puede ser representada gráficamente
perforación y el trazador atraviesa las boquillas cular el lodo y los recortes desde la barrena hasta como una gráfica escalonada o como una línea con-
de la barrena. El analista de registros de lodo pone la superficie. tinua, la cual se incrementa de derecha a izquierda.
en marcha un temporizador cuando se encienden En general, el tiempo de retraso se mide dia- Cuando se exhibe de esta manera, la curva ROP
las bombas, y se calcula el tiempo que requiere el riamente y en cada profundidad de entubación. responde a los cambios en el tipo de roca o la poro-
trazador para circular hasta el fondo del pozo y de El tiempo de retraso calculado es útil para deter- sidad casi de la misma manera que la curva de
regreso a la superficie de manera que el analista de minar el impacto de los derrumbes de formación potencial espontáneo o de rayos gamma, lo que
registros de lodo pueda anticipar su arribo. El tem- entre los intervalos de retraso medidos. Por ejem- permite la correlación fácil entre estas curvas.
porizador se apaga cuando el trazador llega a la plo, un trazador de carburo se coloca en la columna Una diversidad de factores afecta la ROP,
zaranda vibratoria. Si se conoce la velocidad de de perforación durante una conexión. Después de incluidos el tipo de roca, la porosidad, el peso
bombeo y el diámetro interno de la columna de per- 1 800 emboladas de la bomba, los detectores de gas sobre la barrena, el peso del lodo y la velocidad de
foración, el analista de registros de lodo puede cal- registran un pico de acetileno. Dado que el tiempo rotación (rpm), además del tipo, diámetro y condi-
cular el volumen de fluido contenido en la tubería de retraso calculado fue de 1 710 emboladas, esta ción de la barrena. Dado que las prácticas de per-
hasta la profundidad total (TD); luego, conociendo diferencia del 6% en el tiempo de retraso puede foración afectan la ROP al igual que lo hace la
el desplazamiento de la bomba, se puede calcular ser atribuida al ensanchamiento del pozo. Si se geología, el analista de registros de lodo anota
el número de emboladas necesarias para bombear multiplica el desplazamiento de la bomba por la ciertos parámetros de perforación al lado de la
el trazador al fondo del pozo. El analista de regis- diferencia en las emboladas, es posible determinar curva ROP, especialmente cuando éstos cambian.
tros de lodo puede convertir este valor al tiempo el volumen total de derrumbes del pozo. Este volu- La curva ROP es interpretada de la misma
que le lleva al trazador desplazarse desde la super- men se utiliza también para extrapolar los cálcu- manera que un registro de rayos gamma. Por lo
ficie hasta la barrena. Si se sustrae este tiempo del los del tiempo de retraso más allá del punto de general, se establece una línea base de la lutita a
tiempo medido total, es posible computar el tiempo retraso medido. través de un intervalo de gran espesor de perfora-
de retraso desde la barrena hasta la superficie. En algunos casos, otro tipo de gas puede ayu- ción normalmente lenta y consistente; la interfe-
dar a los analistas de registros de lodo a rastrear rencia de la lutita puede ser verificada a través
4. El carburo de calcio [CaC2] reacciona con el agua del
fluido de perforación [CaC2+2H2O→C2H2+Ca(OH)2]. el tiempo de retraso. El tapón de gas es detectado del análisis de los recortes de formación. Las des-
El acetileno [C2H2] producido en esta reacción es un generalmente cuando se perfora en condiciones de viaciones respecto de esta línea base de la ROP
gas que no se encuentra normalmente en los sedimentos.
A su vez, el acetileno será captado en la trampa de gas, casi balance, en las que la presión ejercida por el pueden indicar un cambio de litología u otras
y este arribo será detectado automáticamente por el lodo se mantiene cercana a la presión de formación. variables de fondo de pozo. Por ejemplo un cam-
detector de gas y el cromatógrafo de gases de la unidad
de adquisición de registros de lodo. Cuando se efectúa una conexión en el piso de per- bio de la velocidad de avance de la perforación
5. La ECD es la densidad efectiva ejercida en una foración, las bombas de lodo se detienen y la tube- puede significar un cambio de lutita a arenisca o
profundidad dada por el fluido en circulación contra
la formación. La ECD se calcula de la siguiente manera: ría se levanta para retirar la barrena del fondo. un incremento de la presión de fondo de pozo
ECD = d + P/(0,052×D), donde d es el peso del lodo en Con las bombas apagadas, el peso efectivo del lodo producido por el cruce de una falla. Una reduc-
libras por galón (lbm/galón US); P es la caída de presión
en psi (lpc) producida en el espacio anular entre la se reduce, pasando de la densidad de circulación ción repentina de la ROP, a la que a veces se
profundidad, D, y la superficie; D es la profundidad equivalente (ECD) al peso estático del lodo, y la alude como cambio inverso de la velocidad de
vertical verdadera en pies y 0,052 es el factor de
conversión de psi/pie a lbm/galón US. herramienta suavea levemente al pozo a medida avance de la perforación, puede indicar una
6. En este caso, el suaveo se refiere a una leve reducción que se levanta la tubería.5 Estas condiciones pueden transición a rocas de mayor densidad o señalar
de la presión anular causada por el movimiento de la producir una reducción suficiente de la presión un problema con la barrena. Estos indicadores
tubería durante una conexión. El volumen de gas
producido en el pozo como resultado del suaveo hidrostática de fondo de pozo para que la formación deben ser ponderados en función de otras medi-
depende de la reología del lodo, de la velocidad de la produzca cantidades pequeñas de gas.6 Cuando está ciones para determinar su causa verdadera.
tubería durante el movimiento y del diámetro de la
tubería y del espacio anular. presente, este tapón de gas es detectado en un
Volumen 24, no.1 33

7. La columna litológica se basa en el análisis de una prueba extremadamente sensible para detec- cencia de los minerales se mantendrá inalterada,
las muestras de recortes retrasadas. Las mues- tar la presencia de hidrocarburos en el lodo, los en tanto que la fluorescencia de los hidrocarburos
tras son recolectadas generalmente a intervalos recortes de perforación y los núcleos. La fluores- parecerá fluir y difundirse en el solvente a medida
regulares —por ejemplo, cada 3 m [10 pies] o cencia de la muestra se evalúa según el color (de que el petróleo se disuelve. Esta difusión se conoce
cada 10 m [30 pies]— y antes del viaje de salida marrón a verde, dorado, azul, amarillo o blanco), como fluorescencia de corte, o más comúnmente
del pozo. También son recolectadas cuando las cur- intensidad y distribución. El color de la fluorescen- como corte solamente. Bajo la luz UV, puede obser-
vas ROP o las curvas de gas exhiben desviaciones cia puede indicar la densidad del petróleo; los varse cómo los hidrocarburos fluyen desde los
significativas respecto de las tendencias estable- colores oscuros son indicativos de una baja grave- poros de las rocas hacia el solvente circundante,
cidas, lo que indica cambios en las características dad API; es decir petróleos pesados, en tanto que volviéndolo turbio. Si no se observa corte alguno, la
de la formación. La columna litológica muestra los colores claros indican una alta gravedad API; muestra se deja hasta que el solvente se evapora y
una estimación de la litología bruta o total como es decir, petróleos livianos. luego se examina una vez más bajo la luz UV. La
un porcentaje de recortes, expresado en incre- Dado que la fluorescencia puede atribuirse a presencia de un anillo fluorescente alrededor de la
mentos del 10%. numerosas causas, los recortes que emiten rayos muestra indica que el solvente ha liberado hidro-
La muestra de recortes se lava, se seca y se de luz fluorescente se separan de la muestra prin- carburos (próxima página, arriba). El analista de
examina con un microscopio binocular. Luego, la cipal para un examen posterior. Varios aditivos registros de lodo observará si el corte es inme-
muestra se describe en términos de la litología, el para lodo, el petróleo presente en la roca y ciertos diato o demorado, para proporcionar una inferen-
color, la granulometría, la forma, la clasificación, tipos de minerales —tales como la pirita y la cal- cia cualitativa de la permeabilidad.
la porosidad, la textura y otras características cita— pueden hacer que una muestra manifieste
7. La mojabilidad es la preferencia de un sólido por
relevantes al tipo de roca en particular (abajo). fluorescencia. El analista de registros de lodo debe estar en contacto con un fluido en vez de otro. Las
La presencia de hidrocarburos puede no resul- comparar los aditivos para lodo contra los recortes interacciones intermoleculares entre la superficie del
sólido y el fluido controlan el comportamiento mojante.
tar obvia —incluso bajo un microscopio— de de rocas para reconocer los efectos de los aditivos. Para obtener más información sobre la mojabilidad,
modo que cada muestra es sometida a una diver- La fluorescencia de los minerales puede aseme- consulte: Abdallah W, Buckley JS, Carnegie A, Edwards
J, Herold B, Fordham E, Graue A, Habashy T, Seleznev N,
sidad de pruebas simples para examinar si existen jarse considerablemente a la fluorescencia del Signer C, Hussain H, Montaron B y Ziauddin M:
hidrocarburos. Primero, la muestra es examinada petróleo, pero la diferencia puede ser confirmada “Los fundamentos de la mojabilidad,” Oilfield Review
19, no. 2 (Otoño de 2007): 48–67.
con una luz ultravioleta (UV). La fluorescencia es mediante la aplicación de un solvente. La fluores-
Cámara
Descripción de la muestra de recortes
1. Nombre de la roca
2. Color
3. Dureza, fisilidad
4. Elementos o granos
Clásticos Carbonatos
a. granulometría a. naturaleza del “grano”
b. redondez b. tamaño del “grano”
c. esfericidad
d. clasificación
5. Cemento y matriz
Clásticos Carbonatos
a. abundancia a. abundancia
b. naturaleza b. cristalinidad
6. Accesorios, fósiles
7. Estimación visual de la porosidad
8. Indicaciones de hidrocarburos
a. visual (manchas y exudación)
b. fluorescencia directa (extensión, intensidad y color)
c. fluorescencia de corte (flujo, intensidad y color)
> Examen microscópico. Las muestras lavadas y secadas son examinadas con un microscopio (izquierda) para proporcionar descripciones litológicas
(derecha) para el registro de lodo. La fotografía del inserto ilustra una muestra típica con una combinación de tipos de rocas con predominio de arcilita
gris y una fracción más pequeña de arena clara a blanquecina. En algunas unidades de adquisición de registros se adosa una cámara al microscopio.
Ésta permite que el analista de registros de lodo documente en forma exhaustiva las zonas potencialmente productivas, los minerales poco comunes, las
capas guía características o incluso las virutas metálicas (indicativas del desgaste de la tubería de revestimiento o de la barrena) observadas en la muestra.
34 Oilfield Review

8. > Fluorescencia bajo la luz UV. La fluorescencia de los minerales (colores claros, izquierda), observada a menudo en las muestras de rocas, no es un
indicador de la presencia de una zona productiva. No obstante, el flujo en el solvente (centro) es producido por una muestra petrolífera colocada en
el mismo. En la muestra pueden verse dos corrientes tenues de petróleo en las posiciones correspondientes a las 5 en punto y las 11 en punto. A medida
que este corte lechoso hace fluir el petróleo en el solvente, le confiere al solvente limpio un matiz azul claro. Después de dejar secar el solvente, cualquier
residuo de petróleo producirá un anillo fluorescente en el vidrio de la muestra (derecha), lo que resulta de utilidad para la detección de petróleo en las
muestras de baja permeabilidad que no producen fácilmente un flujo en el solvente. (Fotografía, cortesía de G. Haines.)
El olor es otro buen indicador de la presencia La mojabilidad puede ser evaluada cualitati- sobre una base de volumen, donde 10 000 ppm
de hidrocarburos. Si el lodo de perforación es vamente. La incapacidad de una muestra para equivalen a un 1% de metano, o 50 unidades.
descartado como fuente de un olor a petróleo, admitir agua, o la tendencia de los recortes a flo- Las mediciones del FID se utilizan para repre-
debe investigarse la presencia de hidrocarburos. tar en el agua, puede indicar que existe petróleo sentar gráficamente la curva de gas total en el
No obstante, la falta de olor no es diagnóstica de presente y que la muestra se encuentra humede- registro de lodo. El gas de fondo —un nivel mínimo,
ausencia de hidrocarburos, especialmente en las cida con petróleo.7 No obstante, las muestras de más o menos constante de gas— establece una
zonas de gas. pozos perforados con aire pueden no humedecerse línea base en la gráfica del gas total. El nivel del gas
Algunos granos de rocas pueden mancharse a como resultado de los tamaños pequeños de las de fondo puede tener cualquier valor, desde algu-
través de la exposición al petróleo. El color de la partículas y los efectos de la tensión superficial. nas ppm a diversos porcentajes, dependiendo de
mancha puede variar entre marrón oscuro para Un resultado positivo de cualquiera de estas la formación y de las condiciones de circulación.
los petróleos de baja gravedad API, hasta el inco- pruebas de clasificación es considerado un rastro
loro para los petróleos de alta gravedad API y el o manifestación de petróleo, que justifica la notifi-
condensado. La magnitud del manchado o la exu- cación inmediata al representante de la compañía
dación —la descarga lenta de petróleo— en los y al geólogo. El analista de registros de lodo tam-
núcleos o en los recortes petrolíferos es una bién busca la presencia de rastros de gas mediante Burbujas
medida cualitativa de la permeabilidad. el monitoreo del equipo de detección de gas.
La reacción con el ácido puede constituir un El sistema de detección de gas ofrece lecturas
indicador sensible de la presencia de petróleo en casi instantáneas, limitadas solamente por el Burbuja
las muestras de rocas carbonatadas, siempre que tiempo de retraso entre la barrena y la superficie.
no se hayan agregado fluidos a base de aceite o Las líneas de succión transportan una corriente
hidrocarburos al sistema de lodo. Para compro- constante de aire y gas desde la trampa de gas,
bar la presencia de petróleo, el analista de regis- localizada en la zaranda vibratoria, hasta la uni-
tros de lodo aplica ácido clorhídrico diluido en dad de adquisición de registros. Allí, los instru-
algunos fragmentos de roca en una placa para mentos sensibles de detección de gas procesan > Reacción de la roca carbonatada con el ácido.
tinción (derecha). La presencia de petróleo es las muestras extraídas del lodo de perforación. El ácido clorhídrico diluido disuelve la roca
indicada por la formación de burbujas grandes a La herramienta principal es un detector de ioni- carbonatada, liberando cualquier volumen de
medida que el ácido reacciona con el carbonato zación de llama (FID), que detecta concentracio- petróleo contenido en su interior. A medida
en la matriz para liberar el petróleo contenido en nes de gas hidrocarburo de tan sólo 5 a 20 ppm. que se disipa, el petróleo vuelve marrón el
ácido claro. Las tres burbujas más grandes
los poros de la roca. En algunos casos, el petróleo Los resultados del FID se expresan en partes por son el resultado de la mayor tensión superficial
mostrará un arco iris que brilla en la superficie millón (ppm) de metano equivalente en el aire causada por la presencia de petróleo.
de la burbuja.
Volumen 24, no.1 35

9. Un rastro de gas es cualquier incremento signifi- La detección de las formaciones sobrepresio- y su condición también afectan la velocidad de
cativo del gas detectado, que normalmente tam- nadas es crucial para el proceso de perforación; a avance de la perforación.11 Para dar cuenta de
bién se correlaciona con una zona de incremento través de la provisión de este servicio, los regis- estas variables mecánicas, el analista de regis-
de la porosidad o la permeabilidad. tros de lodo desempeñan un rol importante en el tros de lodo computa un exponente de perforabi-
El analista de registros de lodo consulta el control de los pozos. A los perforadores les inte- lidad, o exponente d (abajo). Algunos analistas
cromatógrafo de gas para un análisis más deta- resa sobremanera reconocer las amenazas inmi- de registros de lodo utilizan un exponente d
llado durante la detección de rastros de petróleo nentes para dicho control, pero la simplicidad del corregido (dcs), que factorea los cambios del
o gas. Operando con un ciclo automatizado, el cro- instrumental del piso de perforación a veces difi- peso del lodo o del desgaste de la barrena.12
matógrafo separa la corriente de gas en diferentes culta la identificación de cambios sutiles en los Después de calcular el exponente d para normali-
fracciones, de acuerdo con el peso molecular. parámetros de presión. Una falla no detectada de zar la ROP, el analista puede visualizar la perfora-
El tiempo de ciclo —la cantidad de tiempo que se un sensor o de un dispositivo de visualización del bilidad como una función de la resistencia de la
requiere para ciclar una muestra de gas a través piso de perforación, una distracción en el momento roca y de la densidad del fluido de perforación.
de la columna del cromatógrafo— puede variar incorrecto o un cambio inesperado en la rutina A medida que la compactación y la resisten-
entre menos de un minuto y varios minutos, de la operación de perforación puede impedir cia de la roca se incrementan con la profundidad,
dependiendo del tipo de columna de separación que un perforador reconozca la aparición de una el exponente d aumenta cuando atraviesa una
de gas utilizado en el cromatógrafo. Los compo- situación peligrosa. Mediante la utilización de litología uniforme, sin cambios en el sobreba-
nentes detectados generalmente corresponden al indicadores de superficie, los analistas de regis- lance del lodo ni en el rendimiento de la barrena.
grupo alcanos: metano [C1], etano [C2], propano tros de lodo pueden identificar condiciones ope- Una gráfica del exponente d con la profundidad
[C3], butano [C4] y pentano [C5]. La medición de rativas peligrosas. debe reflejar aproximadamente la ROP, la cual
estos hidrocarburos livianos ayuda a los geólogos Las brigadas de registros de lodo proporcio- muestra una relación inversa con la velocidad de
a caracterizar la composición de los fluidos de nan más ojos para monitorear los sistemas de avance de la perforación (próxima página). Un cam-
yacimiento durante la perforación. Dado que cada perforación, a la vez que correlacionan múltiples bio de la velocidad de avance de la perforación
fluido de yacimiento se compone de especies de parámetros de perforación. A través del examen aparecerá en la gráfica como una inversión de la
hidrocarburos diferentes con pesos moleculares de los recortes y el monitoreo diligente de la ROP, curva del exponente d.
diferentes, las proporciones relativas de hidro- el gas, el peso del lodo, la densidad volumétrica de El arribo de gas en el lodo es otra indicación
carburos livianos cambian entre un tipo de fluido la lutita y el volumen de las piletas de lodo, con del fenómeno de desequilibrio de la compactación.
y otro. La cantidad del gas recuperado y las rela- frecuencia los analistas de registros de lodo pue- Si la presión de formación excede la presión apli-
ciones de los diversos gases son de utilidad para den detectar una transición de condiciones de cada por la columna de lodo, los fluidos de forma-
la identificación de las zonas de petróleo o gas presión normales a potencialmente peligrosas. ción comenzarán a fluir en el pozo. Un influjo
producible.8 A medida que la barrena se aproxima a una rápido de fluidos se denomina golpe de presión
formación sobrepresionada, pueden observarse (surgencia) y marca la aparición de problemas
Monitoreo básico de la presión cambios característicos en la compactación y graves de control de pozo. Si el fluido de forma-
Las brigadas de perforación de todo el mundo la porosidad. La presión de formación puede apro- ción —especialmente gas— fluye hacia el inte-
han tenido que afrontar problemas de presiones ximarse a la presión de fondo de pozo (BHP).
de formación anormalmente altas. Las presiones Cuando esta diferencia de presión se reduce, la
altas tienen lugar en formaciones en las que una ROP se incrementa a medida que las condiciones de R
capa impermeable, una falla que actúa como sobre balance de fondo de pozo comienzan a con-
log
60N
sello, un diapiro u otra barrera, restringe el flujo vertirse en condiciones de bajo balance.10 En conse- d=
natural de fluidos y el equilibrio de la presión. cuencia, la ROP es un parámetro clave para la 12W
log 6
En estas formaciones sobrepresionadas, los flui- detección de las formaciones sobrepresionadas. 10 D
dos entrampados en los poros soportan parte del La porosidad de la lutita se considera desde
peso de la roca suprayacente. Normalmente, se hace tiempo un indicador confiable del desarrollo donde: d = exponente de perforabilidad
produce sobrepresión cuando la baja permeabili- de una presión de formación anormal. Dado que el R = velocidad de penetración, pies/h
N = velocidad de rotación, rpm
dad impide que el fluido intersticial escape con la peso de los estratos de sobrecarga hace que la
W = peso sobre la barrena, lbm
rapidez requerida para la compactación del espa- lutita se vuelva más compacta con la profundidad, D = diámetro de la barrena, pulgadas
cio poroso bajo el peso de los estratos de sobre- la ROP normalmente se reduce con la profundidad.
carga recién depositados. Cuando el peso de la Si la velocidad de avance de la perforación se
> Fórmula para el exponente d. El exponente d
sobrecarga comprime el fluido entrampado se incrementa en la lutita, el perforador y el ana- normaliza las variables que pueden incidir en la
desarrolla un exceso de presión en un proceso lista de registros de lodo podrían suponer razona- velocidad de avance de la perforación, lo que
aludido como subcompactación o desequilibrio blemente que la porosidad se está incrementando hace que la gráfica resultante sea más sensible a
de la compactación. Esta subcompactación se y que la barrena puede estar ingresando en una la presión de poro (Adaptado de Jorden y Shirley,
referencia 11). El exponente d varía en forma
produce habitualmente cuando existe una transi- zona sobrepresionada. inversa a la velocidad de penetración. Se han
ción de un ambiente potencialmente arenoso a No obstante, numerosos factores inciden en desarrollado variaciones respecto de la ecuación
otro potencialmente arcilloso.9 la ROP; el peso sobre la barrena, el peso del lodo, original desde su publicación en 1966; estas
la velocidad de rotación, el tamaño de la barrena variaciones dan cuenta de los cambios
producidos en el peso del lodo o en el desgaste
de la barrena (Rehm y McClendon, referencia 12.)
36 Oilfield Review

10. nes de lodo que los que se bombearon en su interior.
El nivel de las piletas y los sensores de tasas de
flujo monitoreados en el piso de perforación y la
unidad de adquisición de registros dispararán una
Velocidad de exponente d Gradiente de alarma cuando detecten un cambio del nivel del
penetración presión de lodo, instando a la brigada de perforación a dete-
formación
ner las bombas de lodo, verificar el flujo y prepa-
rarse para cerrar el preventor de reventones.
Profundidad
En el extremo opuesto del espectro, se observa
una reducción de los niveles de lodo que indica
Zona normalmente
que las bombas de lodo están enviando más fluido
presionada al fondo del pozo que el que vuelve a circular a
la superficie. Esta pérdida de circulación puede
indicar que la formación se ha fracturado y puede
Zona de
transición tener repercusiones graves, dependiendo de la
tasa de pérdida de fluido.14 Si el nivel del lodo cae
Zona demasiado, la reducción de la presión hidrostá-
sobrepresionada
tica de fondo de pozo puede hacer que los fluidos
de formación ingresen en el pozo, lo cual produce
un golpe de presión similar al que se produce
cuando se perfora una zona sobrepresionada.
Incremento de la velocidad de perforación, exponente d y gradiente de presión de formación
Un golpe de presión también puede ser indicado
> Efectos de la sobrepresión sobre la velocidad de avance de la perforación y el exponente d. A través
por un incremento o una reducción del peso de la
de un intervalo arcilloso normalmente presionado, la ROP (línea roja) generalmente se reduce con la
sarta de perforación. Es posible que una pequeña
profundidad. El exponente d (línea azul) tiende a incrementarse con la profundidad, siguiendo una
tendencia de compactación normal. Las desviaciones respecto de estas tendencias pueden estar infusión de fluido de formación reduzca la flotabili-
relacionadas con un fenómeno de subcompactación y pueden indicar que la barrena está avanzando dad del fluido en el espacio anular; un sensor de
en una zona de sobrepresión. peso sensible puede indicar este cambio como un
incremento del peso de la sarta de perforación.
rior del pozo sin impedimentos, los efectos pronto Los analistas de registros de lodo deben tra- No obstante, dado un golpe de presión sustancial,
serán de tipo cascada. El influjo reducirá el peso tar de interpretar las claves que proporciona la el fluido de formación puede ingresar en el pozo
total de la columna de lodo, reduciendo la pre- sobrepresión a partir de numerosos parámetros. con una fuerza suficiente para empujar la columna
sión efectiva contra la formación que fluye, per- Un incremento de la temperatura de los retornos de perforación hacia arriba, lo cual produce una
mitiendo que ésta fluya a mayor velocidad y de lodo puede ser el resultado de una perforación reducción pronunciada del peso indicado de la
produciendo un reventón. más rápida y de un incremento de los derrumbes sarta de perforación.
en las lutitas subcompactadas. Los niveles de gas La capacidad para alertar a las brigadas de
8. Para obtener más información sobre la técnica de
cromatografía y el análisis de relación de gases, pueden incrementarse como resultado del metano perforación acerca de problemas inminentes
consulte: Haworth JH, Sellens M y Whittaker A: disuelto en el agua intersticial de algunas lutitas depende en gran medida de la capacidad del ana-
“Interpretation of Hydrocarbon Shows Using Light
(C1–C5) Hydrocarbon Gases from Mud-Log Data,” sobrepresionadas. El gas que escapa de los recor- lista de registros de lodo para monitorear los cam-
AAPG Bulletin 69, no. 8 (Agosto de 1985): 1305–1310. tes es detectado en la unidad de registros de lodo bios producidos en los parámetros de perforación.
9. Bowers GL: “Detecting High Overpressure,” The Leading
Edge 21, no. 2 (Febrero de 2002): 174–177.
como un incremento del gas total. Sin embargo, Esta capacidad podría no haberse detectado nunca
10. Dickey PA: “Pressure Detection: Part 3. Wellsite este indicador puede ser confuso porque los incre- sin la capa extra de híper-vigilancia derivada de
Methods,” en Morton-Thompson D y Woods AM (eds): mentos del gas total pueden provenir de formacio- los numerosos sensores instalados en puntos críti-
Development Geology Reference Manual. Tulsa: The
American Association of Petroleum Geologists, AAPG nes petrolíferas o gasíferas o de lutitas ricas en cos alrededor del equipo de perforación.
Methods in Exploration Series no. 10 (1992): 79–82. contenido orgánico. El incremento de la porosi-
11. Jorden JR y Shirley OJ: “Application of Drilling
Performance Data to Overpressure Detection,” Journal
dad que es característico de las lutitas subcom- Ingreso en el siglo XXI
of Petroleum Technology 18, no. 11 (Noviembre de 1966): pactadas produce una densidad menor de las Los primeros analistas de registros de lodo cre-
1387–1394.
lutitas que la observada en las lutitas normal- cieron acostumbrados a los ruidos del equipo de
12. Rehm B y McClendon R: “Measurement of Formation
Pressure from Drilling Data,” artículo SPE 3601, mente compactadas. El analista de registros de perforación y a menudo podían decir lo que
presentado en la Reunión Anual de la SPE, Nueva lodo utiliza un dispositivo de medición de la den- estaba sucediendo simplemente por el sonido
Orleáns, 3 al 6 de octubre de 1971.
Lyons WC (ed): Standard Handbook of Petroleum &
sidad de la unidad de adquisición de registros metálico de las llaves del perforador, las revolu-
Natural Gas Engineering, vol 2. Houston: Gulf para determinar la densidad de los recortes de ciones del motor del malacate y el chirrido del
Professional Publishing (1996): 1045.
lutitas a intervalos regulares.13 freno del perforador. Cualquier variación que se
13. Dickey, referencia 10.
14. Para obtener más información sobre la prevención y la
Un incremento del flujo de retorno, sumado al produjera en la rutina normal y los ritmos del
remediación de las pérdidas de lodo, consulte: Cook J, incremento de los niveles de los tanques de lodo, equipo de perforación eran motivo de investigación.
Growcock F, Guo Q, Hodder M y van Oort E: “Estabilización
del pozo para prevenir pérdidas de circulación,” Oilfield
indica la ocurrencia de un reflujo de fluidos de per- Hoy, los sensores robustos y altamente sofistica-
Review 23, no. 4 (Junio de 2012): 26–37. foración, fluyendo fuera del pozo mayores volúme- dos adquieren datos con velocidades de varias
Volumen 24, no.1 37

11. zar un funcionamiento confiable en ambientes de la hidráulica de perforación, la estimación del
perforación y climas rigurosos. Las señales de los tiempo de retraso y las diversas funciones de con-
sensores son convertidas de analógicas a digitales trol de un golpe de presión. El monitoreo de la
lo más cerca posible del sensor para evitar los pro- velocidad de rotación (rpm) es necesario para
blemas asociados con la transmisión de la señal evaluar el desempeño de la perforación y calcular
analógica y una multitud de cables que corren a el exponente d. El sensor de proximidad emite un
través del piso de perforación. campo electromagnético (EM) y utiliza la induc-
Los sensores de presión miden una diversidad ción EM para detectar el pasaje de un activador
de parámetros cruciales. Estos sensores pueden de metales.
ser fijados en piezas clave de los componentes del Las variaciones del esfuerzo de torsión a
> Sensor del malacate. Este sensor consta de un equipo de perforación para obtener mediciones, menudo proporcionan las primeras indicaciones
disco que rota en armonía con los movimientos del tales como el peso en el gancho, el peso sobre la de problemas con el equipo de perforación de
tambor de cable. Los movimientos del disco son
barrena, el esfuerzo de torsión, la presión de la fondo de pozo. Para una velocidad de rotación
detectados por los sensores de proximidad, que
envían pulsos al procesador principal de la unidad tubería de impulsión del mástil, la presión de la dada, un incremento gradual del torque podría
de adquisición de registros. tubería de revestimiento y la presión del equipo indicar que la barrena está gastada y que debe
de cementación. ser reemplazada. Los analistas de registros de
veces por segundo, a la vez que los sistemas de Mediante la medición de los pequeños movi- lodo también pueden utilizar las variaciones del
procesamiento conocedores del contexto ayudan mientos del tambor del malacate, el sensor del torque para identificar cambios de formación
al analista de registros de lodo a integrar todos malacate ayuda al analista de registros de lodo a durante la perforación. Un sensor de esfuerzo de
esos datos. rastrear el movimiento de la sarta de perforación torsión utiliza un transductor, que se engrapa
A través de los años, se ha desarrollado o y la posición de la barrena durante la perforación alrededor del cable alimentador del motor eléc-
adaptado un conjunto impresionante de sensores o la bajada o extracción de la sarta de perforación trico que energiza la mesa rotativa o la unidad de
para ser utilizados por las compañías modernas del pozo (arriba, a la izquierda). Este sensor se mando superior. La corriente eléctrica emitida
de registros de lodo. Una de ellas, Geoservices, fija en el eje principal del malacate. Las salidas por el motor es proporcional al esfuerzo de tor-
una compañía de Schlumberger, es líder en la del sensor del malacate ayudan al analista de sión aplicado a la sarta de perforación.
industria en materia de tecnología de registros registros de lodo a determinar la velocidad de La detección de los cambios producidos en el
de lodo.15 En sus 53 años de historia, Geoservices avance de la perforación, la posición del gancho y nivel de las piletas de lodo es clave para la seguri-
ha desarrollado o adquirido una amplia diversidad la posición de la barrena. dad del proceso de perforación. El sensor ultrasó-
de sensores para medir y registrar los parámetros Los sensores de proximidad sin contacto nico del nivel de las piletas se posiciona por encima
críticos del sistema de desempeño de perforación monitorean las emboladas de las bombas y la de las piletas de lodo y mide el nivel del fluido.
y circulación. La mayoría de los sensores son velocidad de rotación. Las emboladas de las bom- Este sensor emite una onda ultrasónica que se refleja
intrínsecamente seguros para operar en condicio- bas se utilizan para calcular las tasas de flujo del en la superficie del líquido (izquierda). Es liviano,
nes peligrosas y deben ser robustos para garanti- lodo, que son esenciales para la optimización de compacto, preciso y altamente confiable, y no
requiere piezas móviles o inmersas. La medición
precisa del tiempo requerido por la señal ultrasó-
nica para retornar al sensor proporciona la dis-
tancia existente entre el sensor y el nivel de
líquido de la pileta. En los equipos de perforación
flotantes, pueden instalarse múltiples sensores
Pileta de lodo en cada pileta para dar cuenta de las variaciones
del nivel del lodo producidas por el movimiento
de las olas marinas.
Los sensores de densidad proporcionan medi-
ciones rápidas y precisas de la densidad del fluido
de perforación; pueden detectar cambios leves en
el peso del lodo, lo que hace posible que el ana-
lista de registros de lodo alerte a la brigada de
perforación acerca de un influjo de fluidos de for-
mación de densidad más baja en el pozo. Los sen-
sores de densidad también se utilizan para
monitorear el agregado de espesantes o fluido al
sistema de lodo. La densidad del lodo es medida
con dos sensores de presión inmersos a diferen-
> Sensor del nivel de la pileta. Este dispositivo (inserto) emite una serie de tes profundidades en la pileta de lodo y se calcula
pulsos ultrasónicos para detectar los cambios producidos en el nivel del a partir del diferencial de presión y de la profun-
fluido en la pileta de lodo. didad entre los sensores.
38 Oilfield Review