MX2014003980A

MX2014003980A - Metodo 1-d mejorado para prediccion de ventana de densidad de lodo para secciones de pozo subsal.

Info

Publication number: MX2014003980A
Application number: MX2014003980A
Authority: MX
Inventors: Shen Xinpu
Original assignee: Landmark Graphics Corp
Priority date: 2011-10-03
Filing date: 2011-10-03
Publication date: 2014-07-22
Also published as: BR112014007856A2; EP2748649A4; CN103959100A; EP2748649A1; MX341248B; WO2013112114A9; AU2011385380A1; US20140246244A1; WO2013112114A1; US9863241B2; CA2850482C; AU2011385380B2; CA2850482A1

Abstract

Sistema y método para predecir la ventana de densidad de lodo en yacimientos, particularmente, aquellos yacimientos que tienen estructuras geológicas tales como domos salinos. Una modalidad es un método implementado por computadora para modelar un yacimiento en 3-D y determinar una pluralidad de índice de tensión efectivos para el yacimiento 3-D modelado utilizando análisis de elementos finitos. Por lo tanto, se traza la trayectoria de un sondeo propuesto a través del yacimiento modelado 3-D y los índice de tensión efectivos específicos a lo largo del sondeo se seleccionan para formar un conjunto de datos. El conjunto de datos 3-D de índices de tensión efectivos se importa entonces en un software de modelado 1-D y se combina con datos 1-D. Los datos combinados se utilizan después de esto para estimar la ventana de densidad de lodo para el yacimiento alrededor del sondeo.

Description

MÉTODO 1-D MEJORADO PARA PREDICCIÓN DE VENTANA DE DENSIDAD DE LODO PARA SECCIONES DE POZO SUBSAL CAMPO DE LA INVENCIÓN En un proceso de perforación convencional, la presión de sondeo tiene que permanecer por encima de un cierto nivel para excluir los fluidos de yacimiento del sondeo y/o evitar el colapso del pozo de sondeo y por debajo de otro nivel para prevenir la pérdida de circulación. Este margen de presión se llama ventana de densidad de lodo (MWW) . La MWW es el margen de valores para la densidad de lodo, el cual proporciona un soporte seguro al sondeo durante el proceso de perforación a una profundidad dada. Si se elige el valor de densidad de lodo dentro del margen de la MWW, el sondeo es estable y la deformación plástica a lo largo de las paredes del sondeo se minimiza. Además, con una densidad de lodo segura seleccionada dentro de la MWW, se minimiza la pérdida de lodo.

La MWW se define por dos limites que generalmente son los limites de presión natural del sondeo en un yacimiento. Su limite inferior es el también llamado gradiente de falla por cizalla (SFG) , el cual es la densidad de lodo mínima requerida para mantener el sondeo de la falla plástica. El SFG es típicamente la presión del yacimiento. El límite superior de la WW es el también llamado gradiente de fractura (FG), que es el valor máximo de la densidad de lodo que puede alcanzarse sin inducir aberturas de fractura en el yacimiento. Debido a que usualmente existen fracturas naturales dentro de diversos tipos de yacimientos, en la práctica, el valor de la tensión horizontal mínima en la mayoría de los sondeos verticales es típicamente el valor de FG.

En algunos entornos, tales como yacimientos altamente geopresurizados (como los encontrados en cuencas de altamar geológicamente jóvenes) o en yacimientos agotados con tensiones in situ reducidas enmarcadas por los yacimientos aún a presiones de depósito vírgenes, ventana de densidad de lodo permisible puede ser muy estrecha o en casos severos no existente. Una ventana de densidad de lodo estrecha puede requerir operaciones adicionales, por ejemplo, reducir los índices de penetración o establecer sarta de tubería intermedia de revestimiento o recubrimiento de perforación, que pueden aumentar en gran medida el costo total del pozo. En consecuencia, si la ventana de densidad de lodo para un pozo puede ampliarse, el costo puede resultar enorme. Existen tecnologías para aislar la presión de poro y consolidar el yacimiento en la proximidad inmediata de un sondeo. Estas tecnologías pueden ampliar efectivamente una ventana de densidad de lodo al reducir su límite inferior.

En este mismo sentido, la manera en que se planea y perfora un pozo depende del tamaño de la MWW. En la fase de diseño del pozo, una ventana de densidad de lodo amplia puede simplificar la trayectoria del pozo, el programa de revestimiento y otros artículos en el plano del pozo. Con una ventana más amplia, la profundidad total (TD) puede alcanzarse con menos sartas de tubería de revestimiento. De este modo, puede iniciarse la perforación de un pozo y las secciones superiores de la perforación perforada con barrenas más pequeñas mientras aún se proporcionan el diámetro de tubería de producción requerido. Además, los volúmenes de sedimentos y costos de eliminación pueden reducirse sustancialmente . La densidad de lodo, volumen y otras propiedades pueden ajustarse para ayudar a reducir los costos de fluido y ayudar a optimizar el desempeño de la perforación. El volumen de cemento también puede reducirse y la calidad de colocación puede mejorarse a partir de una mejor eficiencia en la remoción de lodo con índices de bombeo optimizados. El pozo puede perforarse y el revestimiento instalarse y cementarse más rápidamente. Incluso puede reducirse el tamaño del equipo requerido. La perforación de un pozo con una ventana de densidad de lodo amplia puede mejorar sustancialmente la capacidad de controlar el pozo y puede resultar en mejorar la estabilidad del pozo de sondeo, perforaciones hidráulicas y calidad del pozo de sondeo. Estas mejoras pueden aumentar en gran medida el ROP (índice de penetración) mientras se reducen los incidentes de perforación y problemas de tiempo subsecuentes. Una MWW amplia puede evitar pérdida de circulación, rompimientos de yacimiento y afluencia de fluido. Una ventana amplia también es favorable para las operaciones de control de pozo y evitar tener que establecer un revestimiento prematuramente.

En la práctica, la MWW de un sondeo dado puede estimarse con ya sea métodos analíticos monodimensionales (1-D) o métodos de elementos finitos (FE) numéricos tridimensionales (3-D) . Los métodos 1-D de la técnica anterior determinan los componentes de tensión horizontal en términos de tensión de sobrecarga y datos de digrafía a lo largo de la trayectoria del sondeo y la única información a lo largo de la trayectoria del sondeo se utiliza en la determinación de la MWW.

En los métodos de elementos finitos 3-D de la técnica anterior, se utiliza un modelo 3-D del yacimiento cuyo modelo consiste de una geometría de cuadrícula de 3-D y un relación de constitución mecánica 3-D entre los puntos y nodos de la cuadrícula .

La ventaja de las herramientas analíticas 1-D de la técnica anterior es que son altamente eficientes. Su mayor desventaja es que requieren de se realicen diversas presunciones al seleccionar los datos de entrada. Además, los datos de entrada no pueden contar para los datos que pueden tener diferentes valores a través del yacimiento.

Debido a la distribución compleja de las direcciones de tensión alrededor de un cuerpo salino, mientras muchas de las presunciones mencionadas en lo anterior son usualmente razonables en las herramientas analíticas de la WW de 1-D de la técnica anterior, pueden no ser lo suficientemente precisas para ciertas geoestructuras dentro de un yacimiento, tal como domos subsalinos, representando la predicción precisa de la MWW para tal estructura más difícil. Específicamente, para los sondeos que pasan a través de domos subsalinos, los valores predichos de la MWW por los métodos analíticos de 1-D de la técnica anterior son significativamente diferentes de los valores de la MWW predichos por los métodos de elementos finitos 3-D. Esto es debido a que el índice de tensión efectivo para el yacimiento en una base salina varía no solamente con la profundidad vertical real (TVD) , pero también varía con las porciones horizontales. Los métodos analíticos de 1-D de la técnica anterior no toman esto en cuenta.

En contraste con los métodos 1-D de la técnica anterior, la ventaja del método numérico 3-D es que puede calcular de forma precisa la distribución de geotensión dentro de los yacimientos mediante un análisis de elementos finitos 3-D. Además, debido a las variables que existen para los Índice de tensión efectivos con respecto a los yacimientos con geo-estructuras, tal como en una base salina, estos métodos 3-D de la técnica anterior se han convertido en el estándar aceptado para el cálculo de la MWW en tales casos.

Una desventaja mayor de los métodos 3-D de la técnica anterior, sin embargo, es que no son tan eficientes como los métodos 1-D de la técnica anterior. Específicamente, debido a que la predicción de la MWW con métodos de elementos finitos 3-D necesita construir submodelos para puntos clave a lo largo de la trayectoria del pozo propuesta, este costo computacional es significativamente superior que el requerido por un método analítico de la 1-D MWW de la técnica anterior.

Se ha proporcionado un método para identificar una MWW para un sección, particularmente aquellos que involucran estructuras geológicas tales como domos salinos, que tienen la precisión de los métodos 3-D de la técnica anterior descritos previamente, pero con la eficiencia de los métodos 1-D de la técnica anterior descrita previamente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Se adquirirá un entendimiento más completo de la presente descripción y ventajas de la misma por referencia con la siguiente descripción tomada junto con las figuras anexas, en donde: La Figura 1 ilustra una trayectoria del sondeo en un yacimiento que tiene un domo salino.

La Figura 2 es una gráfica que ilustra resultados numéricos del SFG y el FG obtenidos con el método 1-D de la técnica anterior.

La Figura 3 es una gráfica que ilustra resultados numéricos del SFG y FG obtenidos con el método 3-D de la técnica anterior.

La Figura 4 es una gráfica que muestra el índice de tensión efectivo a lo largo de la porción vertical de la trayectoria del sondeo de la Figura 1.

La Figura 5 es una gráfica que muestra el índice de tensión efectivo a lo largo de la porción horizontal de la trayectoria del sondeo de la Figura 1.

La Figura 6 ilustra los resultados del elemento finito de la tensión principal mínima en el yacimiento de base salina de la Figura 1 con una profundidad de TVD=6,142 m (coordenada z =2,858 m) en un espacio 3-D.

La Figura 7 ilustra los resultados del elemento finito de la tensión principal mínima en el plano, el cual es normal al eje central del cuerpo salino de la Figura 1.

La Figura 8 es una gráfica que ilustra resultados numéricos de SFG y FG obtenidos con el método 1-D de la invención .

La Figura 9 es una gráfica que compara los resultados de SFG y FG mostrados en las Figuras 2, 3 y 8.

La Figura 10 es un diagrama de bloque de un sistema de computadora adaptado para implementar un sistema de estimación de la MWW de modalidades ejemplares.

La Figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un método implementado por el sistema de estimación de la MWW de la Figura 10 para realizar modalidades descritas en la presente .

DESCRIPCIÓN DETALLADA Para superar las limitaciones mencionadas en lo anterior y otras de los enfoques actuales, una o más modalidades descritas en la presente comprenden un método para estimar ventana de densidad de lodo ("MWW") para un yacimiento, particularmente aquellos yacimientos que tiene estructuras geológicas o anomalías, tal como domos salinos.

Se ha encontrado que para pozos en yacimientos isotrópicos, la MWW obtenida con el método 1-D de la técnica anterior convencional tiene la misma precisión que la obtenida con los métodos de elementos finitos 3-D de la técnica anterior. Sin embargo, en yacimientos con estructuras geológicas tales como domos salinos, los métodos 1-D de la técnica anterior para predecir la MWW son deficientes. La invención proporciona un método integrado para predecir la MWW, el cual combina la característica de la distribución de tensión 3-D para yacimientos geológicos en los datos de entrada del software 1-D.

De acuerdo con características de una modalidad, el método utiliza un modelo global 3-D de un yacimiento para calcular el índice de tensión efectivo para el yacimiento utilizando un análisis de elementos finitos 3-D. Se selecciona la trayectoria de un sondeo a través del yacimiento y se identifica el índice de tensión efectivo en puntos a lo largo de la trayectoria del sondeo. Este conjunto de datos de índice de tensión efectivo derivados de la trayectoria del sondeo 3-D se combinan a continuación con los datos de la MWW convencionales en un sistema analítico 1-D para estimar la MWW.

Con referencia a la Figura 1, se ilustra una representación 3D de un yacimiento 10. El yacimiento 10 se caracteriza por una cuadrícula 11 e incluye una estructura geológica 12 con una base definida 14. Tal representación 3D típicamente se genera utilizando software modelado del yacimiento 3D estándar que es bien conocido en la técnica. El software modelado del yacimiento 3D permite que se modele un yacimiento con un sondeo definido en el mismo. En la ilustración, se ilustra una porción de sondeo 16 propuesto definido entre un primer punto 18, de preferencia por encima de una estructura geológica 12 y un segundo punto 20, de preferencia por debajo de una estructura geológica 12. Mientras una porción del sondeo propuesto mostrado en la Figura 1 es vertical con el segundo punto 20 colocado en éste, el sondeo 16 no necesita ser vertical, pero podría desviarse tal como se ilustra por la trayectoria 24, en cuyo caso, el segundo punto 20 puede yacer a lo largo de una porción desviada del sondeo 16.

Típicamente en los métodos de la técnica anterior de la predicción 1-D de la MWW, los datos de entrada incluyen un primer conjunto de datos para predecir el límite superior de la MWW, es decir, el FG y un segundo conjunto de datos para predecir el límite inferior de la MWW, es decir, el SFG. Específicamente, para predecir el límite superior de la MWW, se utilizan típicamente los siguientes datos: presión de poro (PP) , gradiente de sobrecarga (OBG) e índice de tensión efectivo y/o índice de Poisson. De forma similar, para predecir el límite inferior del límite inferior de la ventana de la MWW, se utilizan típicamente los siguientes datos: fuerza de cohesión (CS), ángulo de fricción (FA) y/o resistencia a la compresión uniaxial (UCS) y factor tectónico .

Más particularmente, en el método de la técnica anterior de la predicción 1-D del FG de la MWW, el índice de tensión efectivo, un valor entre 0 y 1, se aproxima y utiliza para determinar el FG. La aproximación del índice de tensión efectivo se basa típicamente en experiencia y/o datos a partir de otros sondeos en el área del sondeo propuesto. El FG aproximado se proporciona como una entrada al software de predicción de la 1-D MWW, junto con otros valores conocidos. De este modo, el FG solamente es bueno como la precisión de la conjetura del índice de tensión efectivo. Además y significativamente, en los métodos de estimación de la 1-D MWW de la técnica anterior, cualquier valor que se seleccione para el índice de tensión efectivo se utiliza como un valor constante a través del yacimiento y a través de la estructura geológica .

La definición del índice de tensión efectivo, ko es: k = S>'~PP 0 OBG-pp (1) en donde, St¡ es la tensión horizontal mínima.

El índice de Poisson es una alternativa para la entrada del índice de tensión efectivo. Los valores del índice de tensión efectivo, k, se calculan en términos del índice de Poisson, v: l-v (2) De este modo, el software de predicción de la 1-D MW comúnmente calculará el índice de tensión efectivo en términos del índice de Poisson.

Con respecto a al método de la técnica anterior de la predicción 1-D del SFG de la MWW, no sólo se utiliza un índice de tensión efectivo aproximado, pero también un valor para el factor tectónico, otro tipo de datos de entrada relacionados con la tensión, se aproxima, de nuevo basado en la experiencia y/o datos a partir de otros sondeos en el área del sondeo propuesto.

La definición del factor tectónico es: ( _ $H ~sh F OBG-SH (3) en donde, S es la tensión horizontal máxima. Cuando, tf=0, SH=sh; cuando tf=\, SH =OBG .

Como con el índice de tensión efectivo, usualmente, el valor de tf es aproximadamente entre 0 y 1. Específicamente, en el análisis 1-D convencional, el valor de tf es aproximado por el método de "ajuste de fenómeno". Se requiere el reporte de perforación e imagen de sondeo de un sondeo desviado en la proximidad del pozo objetivo para obtener un valor razonable de tf con el método 1-D convencional. Si se encontró cualquier ruptura en los datos de digrafía de imagen del sondeo desviado, el valor de tf se ajustará para permitir que ocurra la falla por cizalla en esa posición. El proceso para determinar tf es bastante dominado por experiencia. En la práctica, las geo-estructuras especificas tienen influencia significativa en el valor de tf en la región. Sin embargo, limitado por su propiedad 1-D, el método 1-D convencional usualmente no puede tomar factores geo-estructurales en consideración al estimar el valor de tf .

Como se menciona en lo anterior, la Figura 1 ilustra la trayectoria de una porción del sondeo 16 en el yacimiento 10. En la ilustración particular de la Figura 1, el sondeo 16 es un pozo vertical que pasa a través de un cuerpo salino 12. En esta ilustración, el espesor del cuerpo salino en donde el sondeo 16 pasa a través es de 5, 600 m. El ancho del modelo construido en el cálculo es de 8, 000 m y la altura es de 9,000 m. El yacimiento objetivo se encuentra en la base salina 14, la cual es el intervalo de la profundidad vertical real ("TVD") de 7,500 a 8,500 m.

La Figura 2 ilustra los resultados del análisis 1-D convencional de la MWW utilizando Ecuaciones 1-3 anteriores. La predicción de la MWW se realiza en el intervalo TVD de 7,500 a 8,500 m. La curva 30 representa la presión de poro en su intervalo mientras la curva 32 representa el gradiente de sobrecarga en este intervalo. Los valores de los parámetros de material se dan en la Tabla 1.

Tabla 1 En el ejemplo ilustrativo, el valor de índice de Poisson de la Tabla 1 se utiliza en la Ecuación 2 para producir un índice de tensión efectivo de 0.43, el cual entonces ingresa en el software de análisis 1-D de convención resultando así en la curva del límite inferior 34 de la Figura 2.

Con respecto a la curva del limite superior 36 de la Figura 2, para el propósito de ilustración, el valor de tf se establece en 0.5, lo cual indica que la tensión horizontal máxima, Sh, se encuentra a la mitad entre Sh y OBG. El criterio de producción plástica de Mohr-Coulomb se adopta en el cálculo. El ángulo de fricción ilustrativo y la fuerza de cohesión se listan en la Tabla 1. Este factor tectónico se importa de forma similar en el software de estimación de la MWW 1-D convencional, lo que resulta en la curva 36.

Como puede observarse en la Figura 2, la MWW, es decir, la expansión entre las curves 34 y 36, calculada utilizando el software de la MWW 1-D de la técnica anterior es más bien estrecho para la sección de base salina, debido principalmente a la debilidad de la resistencia del yacimiento. En otras palabras, los parámetros de Resistencia de yacimiento tienden a tener un impacto bastante significativo en los cálculos de la MWW 1-D convencionales.

En contraste, la Figura 3 ilustra la MWW cuando los mismos parámetros se utilizan en un cálculo de la MWW 3-D en donde el índice de tensión efectivo se obtiene por análisis de elementos finitos 3-D. Específicamente, el método de elemento finito 3-D puede construir la geo-estructura en el modelo y, de este modo, toma naturalmente la influencia de la geo-estructura en consideración en el cálculo del SFG. Como se menciona en lo anterior, la Figura 1 ilustra una cuadricula 3-D o un modelo de elemento finito del yacimiento bajo análisis. Las condiciones de limites de desplazamiento normal cero se han aplicados a 4 lados laterales asi como a la superficie inferior de la estructura geológica. La gravedad es la carga que equilibra el campo de geotensión inicial y la presión de poro. El modelo constitutivo elástico lineal se utiliza para modelar el yacimiento y las rocas circundantes y el modelo visco-elastoplástico se utiliza para modelar la roca salina.

Los resultados numéricos de los índices de tensión efectivos para puntos en la porción vertical del sondeo 16 (véase la Figura 1) se ilustran en la Figura 4. Para puntos seleccionados a lo largo de esta porción de la trayectoria del sondeo, los resultados numéricos del índice de tensión efectivos se enlistan en la Tabla 2.

Tabla 2 Sin embargo, de acuerdo con la definición del FG, su valor se iguala al valor mínimo absoluto del componente de tensión por compresión entre los 3 componentes del tensor de tensión en un punto. Por lo tanto, cuando el índice de tensión efectivo es mayor a 1, el componente de tensión de sobrecarga/vertical será el valor mínimo absoluto del componente de tensión por compresión y, de este modo, se tomará como el FG. Por consiguiente, el valor de índice de tensión efectivo debería ser 1 en este caso.

Para investigar el patrón de tensión dentro del yacimiento de base salina, la distribución del índice de tensión efectivo a lo largo de la porción horizontal del sondeo 16 se muestra en la Figura 5. Puede observarse que el índice de tensión efectivo varía significativamente de 0.65 a 1.23 con las coordenadas horizontales de los puntos investigados .

Los resultados numéricos de la distribución por sección de la tensión principal mínima obtenida por el método de elementos finitos 3-D se aplica a la cuadrícula 11 de la Figura 1 se muestra en la Figura 6 y Figura 7. Como se muestra en la Figura 6 y Figura 7, la dirección del vector de tensión principal mínima en la proximidad de un cuerpo salino varía significativamente de lugar a lugar, resultando en una distribución irregular del índice de tensión efectivo dentro de los yacimientos. Debido a que el método de cálculo de la MWW 1-D de la técnica anterior utiliza solamente un solo valor para el índice de tensión efectivo a través de todo el yacimiento, esto explica la ventana estrecha de MWW de la Figura 2. Además, esto ilustra que el índice de tensión efectivo no puede seleccionarse para ser simplemente constante, o, incluso una ecuación lineal, particularmente alrededor de las estructuras tales como domos salinos.

Con referencia de nuevo a la Figura 3, la curva 38 representa el límite MWW superior o FG calculado utilizando software de la MWW de elemento finito 3-D de la técnica anterior, mientras la curva 40 representa el límite de la MWW inferior o SFG calculado utilizando tal software. Como puede observarse, la expansión entre las curvas 38 y 40 es significativamente mayor comparada con la expansión entre las curvas 34 y 36 calculadas utilizando el software de la WW 1-D de la técnica anterior. Como se muestra en la Figura 3, las soluciones del FG obtenidas con el método 3-D de la técnica anterior son mayores que el gradiente de sobrecarga 32 en algunos puntos de profundidad de TVD. En general, FG es el componente de tensión minimo de un tensor de tensión, y, por lo tanto, se limita por el gradiente de sobrecarga 32. Sin embargo, el cálculo del gradiente de sobrecarga con el método 1-D de la técnica anterior es solamente la suma/acumulación de la gravedad sobre el punto calculado a lo largo de la trayectoria; no se considera un factor estructural. Debido a que el método 3-D de la técnica anterior utiliza análisis de elemento finito para calcular el gradiente de sobrecarga 32 en 3-D, la influencia lateral se toma en consideración en el proceso de cálculo a través de la ecuación de equilibrio. La densidad de la sal es típicamente más ligera que la de los yacimientos de roca circundante. Por lo tanto, el gradiente de sobrecarga obtenido con el método 3-D de la técnica anterior usualmente es más alto que el método 1-D de la técnica anterior. En consecuencia, la solución de FG obtenida con el método 3-D de la técnica anterior algunas veces puede ser mayor que el gradiente de sobrecarga. En cualquier caso, aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que los cálculos de la MWW utilizando software de análisis 3-D para generar las curvas de la MWW que consumen tiempo, consumen recursos y pueden tener un costo prohibitivo.

El método de la invención se basa en el análisis 3-D para determinar índices de tensión efectivos, pero utiliza estos datos en los cálculos de la MWW 1-D. Utilizando las mismas variables de yacimiento que se utilizan para generar las curvas de la MWW de la Figura 2 y Figura 3, el método de la invención resulta en las curvas de la MWW mostradas en la Figura 8. Específicamente, la curva 41 representa el límite MWW superior y la curva 42 representa el límite de la MWW inferior. Puede observarse que el método de la invención resulta en una amplitud de la MWW significativamente mayor que la realizada con el método de cálculo de la MWW 1-D tradicional. Aunque el valor de SFG no cambia mucho de la solución 1-D (compara la curva 34 de la Figura 2 y la curva 42 de la Figura 8), el valor del FG de la solución mejorada aumenta significativamente y se encuentra muy cerca al gradiente de sobrecarga 32 (compara la curva 36 de la Figura 2 y curva 41 de la Figura 8) .

Los valores de tensión efectiva utilizados en el método de la invención se listan en la Tabla 3.

Tabla 3 Omitiendo los detalles de los procedimientos numéricos, la solución de la MWW obtenida con el método 1-D de la técnica anterior, el método 3-D de la técnica anterior y el método de la invención se muestra en la Figura 9, superponiendo las curvas de la Figura 2, Figura 3 y Figura 8. Como se menciona en lo anterior, en cada caso, los mismos valores de los parámetros de resistencia se utilizaron. Notablemente, la solución del FG (curva 40) obtenida con el método de la invención es mayor que la solución 1-D de la técnica anterior y mucho más cercana a la solución 3-D de la técnica anterior.

Aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que las predicciones de la MWW para una sección de sondeo de base salina se han hecho para propósitos de ilustración. Las soluciones obtenidas con los métodos 1-D de la técnica anterior se han comparado con las soluciones obtenidas con los métodos de elementos finitos 3-D de la técnica anterior. Una solución de la MWW previsto con el método de la invención se presenta y compara con otros dos métodos de la técnica anterior convencionales . Los resultados indican que el método de la invención combina los méritos de alta eficiencia para la solución 1-D de la técnica anterior convencional con la alta precisión del método 3-D de la técnica anterior.

El índice de tensión efectivo alrededor de un cuerpo salino típicamente no es constante. Sin embargo, el método 1-D de la técnica anterior requiere que el índice de tensión efectivo se trate como una constante, representando al método particularmente inefectivo en el análisis que involucra domos salinos o estructuras similares. Con resultados numéricos mostrados en la Figura 5, puede observarse que los valore del índice de tensión efectivo para los puntos en el yacimiento de base salina a lo largo de la trayectoria horizontal 24 varían de 0.67 a 1.22 de izquierda a derecha. Por consiguiente, los métodos 1-D de la técnica anterior empíricos serán ineficientes en los casos pero no serán apropiados en otros casos para la determinación el índice de tensión efectivo para las secciones de pozo de base salina. Por otro lado, con una descripción detallada de la geo-estructura en su modelo, el método de elemento finito 3-D de la técnica anterior genera mucho más a menudo valores precisos del índice de tensión efectivo para las secciones del pozo, incluso en la proximidad de geometría salina complicada, pero con el inconveniente de un costo de cálculo muy alto.

Notablemente, en los casos en donde el índice de Poisson puede derivarse a partir de datos de digrafía sónica, el método 1-D de la técnica anterior también puede utilizar un conjunto de índices de tensión efectivos los cuales pueden variar con la profundidad de TVD, en lugar de utilizar un valor de índice contante para toda la sección del pozo. Esto puede mejorar las soluciones para el FG y la MWW, sin embargo, incluso tal método 1-D de la técnica anterior se limita por su propiedad 1-D de manera que la medida de utilizar datos de digrafía no puede incluir factores de geo-estructura específica en sus datos de entrada. De este modo, no puede evitar la imprecisión mencionada en lo anterior en su solución 1-D convencional de la MWW para secciones de pozo de subsal. El método de la invención elimina la necesidad del uso de las Ecuaciones 1-3 anteriores en la estimación de la MWW.

La Figura 10 es un diagrama de bloque de un sistema de computadora 800 ejemplar adaptado para implementar el sistema de estimación de la MWW de la invención como se describe en la presente. En una modalidad, el sistema de computadora 800 incluye al menos un procesador 802, almacenamiento 804, dispositivos opcionales I/O 806, y un pantalla de visualización 808 opcional, todos interconectados mediante un bus de sistema 809. Las instrucciones de software pueden ejecutarse por el procesador 802 para implementar a la MWW un sistema de predicción/estimación 810 de acuerdo con las modalidades descritas en la presente, pueden almacenarse en el almacenamiento 804. Aunque no se muestra explícitamente en la Figura 10, se reconocerá que el sistema de computadora 800 puede conectarse a una o más redes públicas y/o privadas mediante las conexiones de red apropiadas. También se reconocerá que las instrucciones de software que comprenden los cálculos de índice de tensión efectivo 3-D y sistema de estimación de la MWW 1-D 810 pueden cargarse en el almacenamiento 804 desde un CD-ROM u otro medio de almacenamiento apropiado.

En una modalidad de la invención, se implementa una porción del sistema de estimación de la MWW 810 utilizando un software de la MWW 1-D conocido en la técnica. Tal software típicamente utiliza entradas de 1-D. esta representación del depósito combinado con los datos de índice de tensión efectivo 3-D adicionales, permite al sistema estimar los límites de la M W.

Regresando a la Figura 11, se ilustran métodos empleados por el sistema 810. En la etapa 820, un yacimiento por el cual se estimará la MWW se modela en 3-Dr empleando una cuadrícula que tiene multiplicidad de celdas finas, nodos o bloques. Con una cuadrícula definida, una etapa 822, se determina el índice de tensión efectivo para los nodos de la cuadrícula. El método preferido es utilizado para análisis de elementos finitos 3-D, aunque aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que también pueden utilizarse otras herramientas de análisis 3-D, tal como software de diferencia finito. Los índices de tensión efectivos identificados se retienen para la utilización en la etapa 824 siguiente.

Una etapa 824, se diseña una trayectoria para el sondeo propuesto a través de un yacimiento a través del modelo 3-D. después de esto, una etapa 826, los valores de índice de tensión efectivo específicos junto con la trayectoria del sondeo se seleccionan.

Una etapa 828, estos valores de índice de tensión efectivo específicos junto con la trayectoria del sondeo se importan como los valores de índice de tensión efectivo en el software de estimación de la MWW 1-D. Una etapa 830, estos valores de índice de tensión efectivos se combina con los valores de la M 1-D tradicionales, tales como presión de poro y parámetros de resistencia, y se utilizan en los cálculos de la MWW. Una etapa 832, la MWW se calcula la MWW para el yacimiento modelado.

Después de esto, puede implementarse un plan de perforación basado en la MWW estimada. El plan incluye la perforación de un sondeo a través de un yacimiento que consistente con la trayectoria del yacimiento moderado. El plan además incluye seleccionar y utilizar uno o más fluidos o lodos que tienen una densidad dentro de la MWW estimada. Aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que mientras el método de la invención se ha descrito de forma estática como parte de la implementación de un plan de perforación, el método también puede implementarse de forma dinámica. Por lo tanto, un plan de perforación puede implementarse, incluyendo la perforación de un sondeo e inyección de lodo en el sondeo. Después de implementar el plan de perforación, el sistema de la invención puede utilizarse durante el proceso de perforación para calcular la MWW sobre la marcha o calcular iterativamente y recalcular la MWW a través de un periodo de tiempo cuando los parámetros cambian o se clarifican y ajustan. En cualquier caso, los resultados de los cálculos dinámicos pueden utilizarse para alterar un plan de perforación implementado previamente. Por ejemplo, los cálculos dinámicos pueden resultar en el uso de un fluido de perforación más pesado o más ligero que el seleccionado previamente o que puede encontrarse en uso.

Alternativamente, en combinación con cualquiera de la utilización estática o dinámica de la invención, técnicas conocidas en la materia pueden utilizarse para ampliar la MWW. El método de la invención puede utilizarse iterativamente en este sentido. Una MWW inicial puede calcularse. Si la MWW calculada no se desea, la MWW puede emplearse al implementar diversas técnicas de ampliación de la MWW, tales como re-seleccionar la trayectoria del sondeo, o al seleccionar nuevos valores para variables controlables que podrían resultar en la ampliación de la MWW. Por lo tanto, el plan de perforación podría incluir alterar el plan para lograr las variables controlables ajustadas. Un cálculo de la MWW subsiguiente utilizando el método de la invención puede utilizarse para determinar la nueva MWW. Estas etapas pueden repetirse según sea necesario para desarrollar un plan de perforación con una MWW que cae dentro de un margen deseado.

Mientras ciertas características y modalidades de la invención se han descrito a detalle en la presente, se entenderá fácilmente que la invención abarca todas las modificaciones y mejoras dentro del alcance y espíritu de las siguientes reivindicaciones. Además, no se pretende limitaciones en los detalles de construcción o diseño mostrados en la presente, diferentes a lo que se describe en las reivindicaciones a continuación. Además, aquellos con experiencia en la técnica apreciarán que la descripción de diversos componentes orientados vertical u horizontalmente no pretenden limitación, pero se proporcionan para la conveniencia de la descripción déla invención.

Por lo tanto es evidente que en las modalidades ilustrativas particulares descritas en lo anterior pueden alterarse o modificarse y todas de tales variaciones se consideran dentro del alcance y espíritu de la presente invención. También, los términos en las reivindicaciones tienen su significado simple, ordinario a menos de que se defina explícita y claramente de otra forma en la presente.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un método implementado por computadora para identificar la ventana de densidad de lodo de un yacimiento, el método caracterizado porque comprende: modelar el yacimiento en 3-D; determinar una pluralidad de índices de tensión efectivos para el yacimiento 3-D modelado; trazar una trayectoria para un sondeo a través del yacimiento 3-D modelado; seleccionar valores de índice de tensión efectivos específicos a lo largo de la trayectoria del sondeo; importar los valores de índice de tensión efectivos seleccionados en un modelo 1-D para estimar las ventanas de densidad de lodo; combinar los datos 3-D importados con los datos 1-D utilizando el modelo 1-D; y estimar la ventana de densidad de lodo para el yacimiento.

2. El método implementado por computadora de conformidad con la reivindicación 1, se caracteriza porque los datos 1-D comprenden parámetros de presión de poro y resistencia del yacimiento .

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, se caracteriza porque la etapa de modelar comprende desarrollar una cuadricula 3-D que tiene una multiplicidad de nodos.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, se caracteriza porque el índice de tensión efectivo para cada uno de una pluralidad de nodos se determina.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, se caracteriza porque la etapa de determinar los índices de tensión efectivos utiliza análisis de elemento finito.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, se caracteriza porque el yacimiento incluye una geoestructura definida en este, y en donde la etapa de trazar una trayectoria incluye seleccionar un primer extremo del sondeo por encima de la geoestructura y un segundo extremo del sondeo por debajo de la geoestructura.

7. El método de conformidad con la reivindicación 1, se caracteriza porque la trayectoria tiene un componente vertical y un componente horizontal.

8. El método de conformidad con la reivindicación 6, se caracteriza porque la trayectoria tiene un componente vertical y un componente horizontal.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, se caracteriza porque el componente vertical se define sustancialmente dentro de la geoestructura y el componente vertical se define por debajo de la geoestructura.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, se caracteriza porque la geoestructura es un domo salino.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, se caracteriza además porque comprende la etapa de implementar un plan de perforación basado en la ventana de densidad de lodo estimado para el yacimiento.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, se caracteriza porque la implementación de un plan de perforación incluye perforar un sondeo en el yacimiento sustancialmente a lo largo de la trayectoria trazada en el modelo 3-D y utilizar fluidos de perforación dentro de la ventana de densidad de lodo estimada.

13. Un método para perforar un sondeo en un yacimiento que tiene una estructura de base salina formado en éste, el método caracterizado porque comprende: a. desarrollar un modelo 3-D para el yacimiento; b. calcular una pluralidad de Indice de tensión efectivos para la estructura de base salina utilizando análisis de elementos finitos 3-D; c. seleccionar los índices de tensión efectivos en los puntos a lo largo de una trayectoria dada pasando a través de la estructura de base salina; d. importar los índice de tensión efectivos seleccionados en la herramienta analítica de ventana de densidad de lodo; y e. utilizar presión de poro y parámetros de resistencia para el yacimiento, junto con los índices de tensión efectivos seleccionados e importados para predecir una ventana de densidad de lodo para el yacimiento.

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, se caracteriza además porque comprende la etapa de implementar un plan de perforación basado en la ventana de densidad de lodo estimada.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, se caracteriza porque la implementación del plan de perforación comprende perforar un sondeo a través del yacimiento en una trayectoria consistente con la trayectoria del yacimiento modelado y utilizando uno o más fluidos de perforación que tienen una densidad dentro de la ventana de densidad de lodo estimada.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, se caracteriza además porque comprende la etapa de volver a regresar las etapas c-e durante la implementación del plan de perforación y ajusfar al plan de perforación basado en las etapas realizadas de nuevo.

17. El método de conformidad con la reivindicación 16, se caracteriza porque la etapa de ajustar comprende alterar la trayectoria del sondeo.

18. El método de conformidad con la reivindicación 16, se caracteriza porque la etapa de ajustar comprende alterar la densidad del fluido de perforación.

19. El método de conformidad con la reivindicación 13, se caracteriza además porque comprende la etapa de ajustar el ancho de la ventana de densidad de lodo basada en la ventana de densidad de lodo estimada.

20. El método de conformidad con la reivindicación 19, se caracteriza porque la etapa de ampliar comprende alterar la trayectoria del sondeo.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, se caracteriza además porque comprende la etapa de volver a regresar las etapas c-e una vez que la ventana de densidad de lodo se ha ampliado.

22. Un método para perforar un sondeo en un yacimiento durante una porción de un proceso de construcción del sondeo subsiguiente para una primera porción, el método caracterizado porque comprende: preparar el equipo para construir una porción del sondeo utilizando un primer proceso de construcción; modelar el yacimiento en 3-D; determinar los Indice de tensión efectivos para el yacimiento 3-D modelado; trazar una trayectoria para un sondeo a través del yacimiento 3-D modelado; seleccionar valores de índice de tensión efectivos específicos a lo largo de la trayectoria del sondeo; importar los valores de índice de tensión efectivos seleccionados en un modelo 1-D para estimar la ventana de densidad de lodos; combinar los valores de índice de tensión efectivo importados con los datos 1-D utilizando el modelo 1-D; y estimar la ventana de densidad de lodo para el yacimiento; basado en la ventana de densidad de lodo estimado, construir el sondeo utilizando el segundo proceso diferente al primer proceso.

23. El método de conformidad con la reivindicación 22, se caracteriza porque comprende la etapa de perforar por rotación una primera porción de un sondeo utilizando un proceso de perforación.

24. Un sistema implementado por computadora para identificar la ventana de densidad de lodo de un yacimiento, el sistema caracterizado porque comprende: un procesador; un medio de almacenamiento accesible por el procesador; e instrucciones de software almacenadas en el medio de almacenamiento y que pueden ejecutarse por el procesador para : modelar el yacimiento en 3-D; determinar una pluralidad de índice de tensión efectivos para el yacimiento 3-D modelado; trazar una trayectoria para un sondeo a través del yacimiento 3-D modelado; seleccionar valores de índice de tensión efectivos específicos a lo largo de la trayectoria del sondeo; importar los valores de índice de tensión efectivos seleccionados en un modelo 1-D para estimar ventana de densidad de lodos; combinar los valores de índice de tensión efectivos importados con los datos 1-D utilizando el modelo 1-D; y estimar la ventana de densidad de lodo para el yacimiento .