ECSP12012178A - Sistema y método para optimizar la velocidad de perforación - Google Patents

Abstract

La invención utiliza información de tiempo real acerca de la presión obtenida mientras se perfora una formación geológica y la analiza en combinación con los datos de la densidad equivalente de circulación (ECD, por sus siglas en inglés) modelada para el proceso de perforación basado en el análisis estadístico para estimar la tasa de seguridad de penetración. La ECD es la densidad efectiva ejercida por un fluido de circulación (el lodo) contra la formación, que toma en cuenta la caída en la presión debido al diferencial de presión entre el pozo de sondeo y la superficie. La densidad equivalente de circulación se puede calcular a partir de una medición de la presión del espacio anular (presión del lodo de circulación) tomada en una posición seleccionada en el espacio anular basado en la expresión familiar para la presión hidrostática de una columna de fluido: p = pghdonde p representa la presión. p representa la densidad de fluido, g representa la gravedad y h representa la profundidad vertical de la posición a la cual se mide la presión. La solución de la anterior expresión para la densidad proporciona la siguiente expresión para la densidad equivalente de circulación: ECD = p / ghLa ECD se puede determinar mediante el empleo de sensores o el modelado utilizando un modelo de computación. En cualquier caso, refleja la presión que ejerce el lodo sobre el pozo de sondeo a medida que continúa la perforación.El propósito de la invención es maximizar la productividad de los esfuerzos de perforación. En general, la productividad es determinada por la relación del tiempo del equipo (tiempo empleado en la perforación) a NPT (Tiempo No Productivo); cuando se perfora un pozo es deseable llevar al máximo esta relación porque hay un costo asociado con el NPT mientras que sólo el tiempo del equipo es una forma útil y productiva de ahorrar dinero. Además, dado que los costos están asociados con cada tipo de tiempo, es deseable minimizar ambas formas de tiempo y una forma de hacerlo es tener una tasa de penetración más alta.Una forma de ejecución utiliza la técnica de expansión/compresión de la actividad de perforación selectiva (SDACE) de los datos históricos de tiempo real junto con un simulador de perforación Look-Ahead (Buscar Hacia Adelante) de la broca, tal como el Software DFG de Halliburton con el Módulo Hidráulico Drill Ahead . Al llevar a cabo los análisis estadísticos y matemáticos para combinar estas dos fuentes de información en un proyecto de perforación en marcha, la invención puede des- arrollar proyecciones acerca de cuáles valores de la ECD serán los valores de ECD máximos tolerables para el proceso de perforación en marcha. Basado en lo que es práctico para un proceso de perforación determinado, los estimados luego se pueden utilizar para incrementar la tasa de penetración. Ello permitirá posteriormente un incremento en la productividad, ya que se dará lugar a un aumento seguro de la tasa de penetración.De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un método para optimizar la tasa de penetración cuando se perfora una formación geológica, que comprende las siguientes etapas, a saber: recopilar los datos de la presión mientras se perfora (PWD, por sus siglas en inglés) de tiempo real; adquirir los datos de la ECD (densidad equivalente de circulación) modelada; calcular la desviación estándar de las diferencias entre los datos de dicha PWD de tiempo real y dicha ECD modelada; calcular una ECD máxima tolerable pronosticada basado en la desviación calculada; y, determinar la tasa de penetración de una sarta de perforación basado en la ECD tolerable máxima de un proceso de perforación.De preferencia, un método para optimizar la tasa de penetración de la perforación y el rendimiento cuando se perfora en una formación geológica comprende las etapas de reunir los datos de la PWD (presión mientras se perfora) de tiempo real provenientes de un sensor de un equipo de perforación tal como un montaje MWD (medición mientras perfora) en el fondo de la perforación, adquirir los da- tos de la ECD (densidad equivalente de circulación) modelada para el proceso de perforación, calcular la desviación estándar de las diferencias de los datos de dicha PWD de tiempo real y dicha ECD modelada; calcular un con- junto de datos de la ECD tolerable máxima pronosticada para el proceso de perforación basado en la desviación calculada y determinar la tasa de penetración de la sarta de perforación del equipo de perforación basado en los datos de la ECD tolerable máxima del proceso de perforación.En otro aspecto, la invención proporciona un sistema para optimizar la tasa de penetración cuando se perfora una formación geológica, cuyo sistema comprende lo detallado a continuación: una unidad de recopilación para recoger los datos de la PWD (presión mientras perfora) de tiempo real; una unidad de adquisición para adquirir los datos de ECD (densidad equivalente de circulación) modelada; una unidad de cálculo para calcular la desviación estándar de las diferencias de los datos de dicha PWD en tiempo real y dicha ECD modelada; una unidad de cálculo para calcular una ECD tolerable máxima pronosticada basada en la desviación calculada; y una unidad de control para controlar la tasa de penetración de una sarta de perforación basado en la EDC tolerable máxima de un proceso de perforación.De preferencia se proporciona lo siguiente, a saber: Un sistema para optimizar la tasa de penetración de una perforación y el rendimiento cuando se perfora una formación geológica, cuyo sistema comprende: una unidad de recopilación para recoger los datos de la PWD (presión mientras perfora) de tiempo real desde un sensor de un equipo de perforación tal como un montaje de medición mientras perfora (MWD, por sus siglas en inglés) en el fondo de la perforación, una unidad para adquirir los datos de la ECD (densidad equivalente de circulación) modelada para dicho proceso de perforación, una unidad de cálculo para calcular la desviación estándar de las diferencias de los datos de dicha PWD de tiempo real y dicha ECD modelada; una unidad de cálculo para calcular un conjunto de datos de la ECD tolerable máxima pronosticada para dicho proceso de perforación basado en la desviación calculada, y, una unidad de control para controlar la tasa de penetración de la sarta de perforación del equipo de perforación basado en los datos de la ECD tolerable máxima del equipo de perforación del pozo de sondeo.De acuerdo con otro aspecto de la invención se proporciona, a saber: Un aparato para optimizar la tasa de penetración de una perforación y el rendimiento cuando se perfora una formación geológica, cuyo aparato comprende: medios para recopilar los datos de la PWD (presión mientras perfora) de tiempo real desde un sensor de un equipo de perforación tal como un montaje MWD (medición mientras perfora) en el fondo de la perforación, medios para adquirir los datos de la ECD (densidad equivalente de circulación) modelada para dicho proceso de perforación, medios para calcular la desviación estándar de las diferencias de los datos de dicha PWD de tiempo real y dicha ECD modelada; medios para calcular un conjunto de datos de la ECD tolerable máxima pronosticada para dicho proceso de perforación basado en la desviación calculada, medios para determinar la tasa de penetración de la sarta de perforación del equipo de perforación basado en los datos de la ECD tolerable máxima del proceso de perforación.De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona lo que a continuación se detalla: Un medio legible por una computadora, que tiene instrucciones almacenadas, donde las instrucciones, cuando son ejecutadas por un procesador, cumplen funciones de computación diseñadas para optimizar la tasa de penetración de una perforación y el rendimiento cuando se perfora una formación geológica y que comprende las siguientes etapas: recopilar los datos de la PWD (presión mientras perfora) de tiempo real desde un sensor de un equipo de perforación tal como un montaje MWD (medición mientras perfora) en el fondo de la perforación, adquirir los datos de la ECD (densidad equivalente de circulación) modelada para dicho proceso de perforación, calcular la desviación estándar de las diferencias de los datos de dicha PWD de tiempo real y dicha ECD modelada; calcular un conjunto de datos de la ECD tolerable máxima pronosticada para el proceso de perforación basado en la desviación calculada, y, determinar la tasa de penetración de la sarta de perforación del equipo de perforación basado en los datos de la ECD tolerable máxima del proceso de perforación.