34 Oilfield Review

Extracción de núcleos laterales: El tamaño importa

Una muestra de formación, obtenida en el fondo del pozo, proporciona un cúmulo de

información acerca de las propiedades de las rocas de la que no es fácil disponer en

otros lugares. La extracción de núcleos laterales (muestras de pared o testigos laterales)

con herramientas rotativas constituye una alternativa para la adquisición de muestras

de rocas en el fondo del pozo; sin embargo en el pasado, el tamaño pequeño de las

muestras a menudo limitaba la evaluación de laboratorio. Una nueva herramienta

rotativa de extracción de núcleos, con características que mejoran las operaciones de

extracción de núcleos laterales, aborda las limitaciones asociadas con el tamaño de

los núcleos ya que ofrece muestras de mayor diámetro.

Abhishek AgarwalSugar Land, Texas, EUA

Robert LarongaClamart, Francia

Larissa WalkerShell Appalachia ExplorationSewickley, Pensilvania, EUA

Traducción del artículo publicado en Oilfield Review Invierno de 2013/2014: 25, no. 4.Copyright © 2014 Schlumberger.Por su colaboración en la preparación de este artículo, se agradece a Chad Albury, Ryan Chapman, Lenishan Fernando y Farouk Hamadeh, Perth, Australia Occidental, Australia; Joe Loman, Dacey McManus y Chris Tevis, Houston; William Murphy, e4sciences, Sandy Hook, Connecticut, EUA; Tim Sodergren, Salt Lake City, Utah, EUA; y Benjamín Wygal, Natchez, Mississippi, EUA.CST, FMI, GPIT, MDT, MSCT, TerraTek, TerraTek HRA, TerraTek TRA y XL-Rock son marcas de Schlumberger.HRSCT y RSCT son marcas de Halliburton.MaxCOR y PowerCOR son marcas de Baker Hughes.

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. OpenerORWIN 13/14 RCKFG Opener

La petrofísica es la rama de la geología que se ocupa de la determinación de las propiedades físi-cas y el comportamiento de las rocas yacimiento. Algunos petrofísicos se especializan exclusiva-mente en la interpretación de mediciones obteni-das de manera remota en forma de registros; otros

prefieren contar con un trozo de roca yacimiento además de los registros. Quienes manifiestan pre-ferencia por analizar muestras de rocas, prefieren muestras grandes en vez de pequeñas. Mediante la utilización de muestras de rocas más grandes, los geólogos e ingenieros pueden efectuar más expe-

1. Para obtener más información sobre las técnicas de análisis de núcleos y núcleos enteros, consulte: Andersen MA, Duncan B y McLin R: “Los núcleos en la evaluación de formaciones,” Oilfield Review 25, no. 2 (Diciembre de 2013): 16–27.

Volumen 25, no.4 35

adoptan recaudos especiales para evitar dañar la muestra que se encuentra en el interior del por-tamuestras después que éste se lleva de regreso a la superficie. Las operaciones de extracción de núcleos convencionales a menudo proporcionan las mejores muestras de rocas para probar, analizar y evaluar los yacimientos. No obstante, en compara-ción con las operaciones de perforación normales, el proceso de extracción de núcleos convenciona-les es costoso y requiere mucho tiempo.

Los núcleos laterales (SWCs) son núcleos pequeños de roca tomados en sentido perpendi-cular al pozo; normalmente, se adquieren con herramientas adosadas al cable. Los núcleos late-rales pueden ser recuperados relativamente rápido desde el fondo del pozo y pueden cubrir múltiples zonas de interés en el mismo descenso del cable, por lo que constituyen una alternativa económicamente efectiva con respecto a los núcleos convencionales. Una de las ventajas de los SWCs es que se extraen después de correr los registros, lo que permite que los petrofísicos sean selectivos; pueden seleccionar las profundidades de extracción de núcleos sobre la base de las interpretaciones de los registros adquiridos en

rimentos y determinar con más facilidad las pro-piedades geológicas, geomecánicas y petrofísicas. Debido a la proliferación global de desarrollos de recursos no convencionales, la opción de extraer muestras representativas sin la erogación y la pérdida de eficiencia asociadas con la extracción de núcleos convencionales ha alcanzado un punto crucial.

En la industria del petróleo y el gas, los operado-res utilizan dos métodos principales para obtener muestras de rocas del subsuelo: la extracción de núcleos enteros con el arreglo de perforación y la toma de muestras de la pared del pozo. Los núcleos laterales o testigos laterales, también conocidos como muestras de pared, pueden dividirse a su vez en núcleos obtenidos a percusión o en forma rotativa. Los recortes de perforación, trozos de roca tritura-dos por la barrena de perforación que se hacen circular de regreso a la superficie, constituyen otra fuente de aporte de muestras de fondo de pozo, pero pueden resultar poco confiables para la determinación de las propiedades de las rocas de fondo de pozo debido al daño que pueden experi-mentar durante la perforación y por la incertidum-bre de la profundidad asociada con la circulación.

Los núcleos enteros, también denominados núcleos convencionales, son secciones continuas de roca yacimiento cortadas con una barrena de extracción de núcleos hueca (arriba).1 A medida que la barrena penetra en los estratos, una sec-ción cilíndrica de la roca pasa a través de la herramienta y permanece dentro de un tubo extractor de núcleos, que forma parte del arreglo de perforación de fondo de pozo. Los núcleos ente-ros se cortan normalmente en múltiplos de seccio-nes de 9 m [30 pies] de largo. En los pozos de evaluación de aguas profundas, no es inusual que se extraigan hasta 81 m [270 pies] de núcleos en un solo viaje en el pozo. Los intervalos de extrac-ción de núcleos más largos conllevan el riesgo adi-cional de que se atasquen los tubos extractores de núcleos y se dañen las secciones de núcleos.

Después de extraer núcleos en un intervalo, la brigada de perforación lleva la tubería a la super-ficie y recupera los tubos extractores de núcleos; los tubos extractores de núcleos también pueden ser extraídos del arreglo de fondo por medios mecánicos, lo que permite que el equipamiento de fondo de pozo permanezca en el fondo para la extracción de núcleos continuos. Los técnicos

> Extracción de núcleos convencionales. Utilizada con un equipo de perforación, una barrena con una garganta abierta (extremo superior izquierdo) corta núcleos convencionales. Los núcleos se recuperan en la superficie, se embalan (izquierda) y se transportan a un laboratorio para su análisis. En el laboratorio, los técnicos generalmente cortan el núcleo a lo largo (centro), proceso que se conoce como corte en láminas, con el fin de acceder a la roca representativa para la ejecución de pruebas. Las pruebas, tales como las mediciones de la resistencia a la compresión a lo largo de las líneas rojas que se muestran en el núcleo cortado en láminas, pueden ser efectuadas en esta etapa. Después de someter a pruebas el núcleo cortado en láminas, los técnicos generalmente cortan muestras del núcleo para una evaluación adicional. Un corte de tipo oblea, que es una sección del material del núcleo (derecha), es una alternativa con respecto a la extracción de muestras de núcleos pequeños de secciones cortadas en láminas; estas secciones de material del núcleo proporcionan opciones de pruebas alternativas en el laboratorio de núcleos. (Fotografías, cortesía de Tim Sodergren.)

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 1ORWIN 13/14 RCKFG 1

Barrena de extracción de núcleos

Núcleos embalados

Núcleos en láminas

Corte de tipo oblea

1 pie 1 pulgada1 pulgada

36 Oilfield Review

agujero descubierto. Los núcleos laterales tam-bién proporcionan un mecanismo alternativo para que los petrofísicos obtengan datos de núcleos en caso de que fallen las operaciones de extracción de núcleos convencionales. Debido a su tamaño pequeño con respecto a los núcleos convencionales, cabe la posibilidad de que los SWCs extraídos en una formación heterogénea no exhiban propiedades representativas de la for-mación a escala de yacimiento. La roca en la que se toma el SWC también puede carecer de los rasgos cruciales que necesitan los geólogos para analizar el yacimiento, especialmente cuando se trata de secuencias laminadas de arenas y lutitas, lutitas orgánicas y yacimientos fracturados.

Existen dos tipos de procesos de extracción de núcleos laterales; a percusión y rotativos. Las herra-mientas de extracción de núcleos a percusión, introducidas en la década de 1930, emplean balas

huecas que son disparadas en la formación utili-zando una carga explosiva. Los SWCs “rotativos” son obtenidos con una herramienta que utiliza una barrena pequeña para cortar núcleos peque-ños de la pared del pozo. Las herramientas rotati-vas de extracción de núcleos fueron desarrolladas principalmente para abordar las deficiencias de los SWCs a percusión.

Este artículo se centra en el desarrollo del pro-ceso de extracción de núcleos laterales y analiza los desarrollos introducidos en la técnica de extracción de núcleos laterales con herramientas rotativas. Algunos casos de estudio demuestran la aplicación de la herramienta XL-Rock —un servicio de extrac-ción de muestras de pared de gran volumen reciente- mente introducido— en un recurso no convencio-nal del nordeste de EUA y en un pozo del área marina de aguas profundas de Australia.

Obtención del núcleoLa introducción de los sistemas de perforación rotativa en el siglo XIX posibilitó la práctica de per-foración con extracción de núcleos enteros. El ori-gen de esta práctica se atribuye al ingeniero civil francés Rudolph Leschot, que instaló diamantes en una barrena de perforación circular hueca para obtener muestras de rocas.2 La extracción de núcleos durante la perforación sigue siendo uno de los pilares de la exploración de minerales.

La primera operación de extracción de núcleos se llevó a cabo en Pensilvania, EUA, en la década de 1860 para localizar capas de carbón y medir su espesor.3 El método de adquisición de registros con cable (perfilaje) —introducido por Conrad Schlumberger en la década de 1920— se conoció originalmente como “extracción de núcleos eléc-tricos” y fue concebido al principio como una herra-mienta para la exploración del carbón. Los geólogos

> Extracción de núcleos laterales a percusión. Las balas para extraer núcleos son disparadas desde una pistola de extracción de núcleos (A) utilizando cargas explosivas detrás de cada una de las balas. Existen a disposición diversos tipos de balas, incluidas balas de tipo combo (B), que son para formaciones semiduras a blandas. Una canaleta alrededor del extremo superior de la bala aloja un anillo de corte (C) que es mantenido en su lugar con un anillo de cierre automático (no mostrado). El tipo de formación determina el anillo de corte a utilizar. En las formaciones blandas, los anillos de corte más grandes reducen la penetración de las balas. Las balas para rocas duras, de acero templado, no utilizan anillos de corte. Los cables adosados a cada una de las balas (D) ayudan a extraer la bala de la formación después de disparada. Las pistolas se llevan a la superficie con las balas adosadas (E) y los técnicos remueven las muestras de núcleos y las colocan en botellas. Las botellas se rotulan, se embalan y se envían a un laboratorio para su análisis. (Fotografía de la pistola de extracción de núcleos recuperada, cortesía de Benjamín Wygal.)

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 2ORWIN 13/14 RCKFG 2

Balas de tipo combo Bala para roca dura

7/8 pulgadas 11/16 pulgadas 11/16 pulgadas

Anillos de corte

0 2pulgadas

Cables de acero

A

C

B

D

E

Volumen 25, no.4 37

consideran que el proceso de extracción de núcleos convencionales en los pozos de petróleo y gas, téc-nica que se practica con frecuencia incluso en nues-tros días, es crucial en la fase inicial de desarrollo de un campo petrolero.

Lamentablemente, la extracción de núcleos puede afectar la eficiencia de la perforación debido al tiempo que se requiere para cortar y recuperar los núcleos enteros. Dependiendo del objetivo de la extracción de núcleos y las limitaciones de cos-tos, las compañías de E&P pueden considerar que la extracción de núcleos convencionales no es esencial. En esos casos, se puede recurrir a las técnicas de extracción de núcleos laterales a per-cusión y con herramientas rotativas para obtener información de utilidad sobre las rocas yaci-miento. De los dos métodos, el de extracción de núcleos a percusión es el más común; no obs-tante, en ciertos ambientes, especialmente en los yacimientos de rocas duras, en la exploración de aguas profundas y en los recursos no convencio-nales, los petrofísicos prefieren las herramientas rotativas de extracción de núcleos. Los petrofísi-cos utilizan los SWCs para validar las respuestas de los registros y proporcionar propiedades petrofísicas y geofísicas empíricas. Los puntos de extracción de núcleos son determinados sobre la base de la interpretación de los datos derivados de los registros, y los registros de rayos gamma o de potencial espontáneo (SP) se utilizan para correlacionar la profundidad entre los registros adquiridos en agujero descubierto y las profundi-dades de extracción de núcleos.

La primera herramienta de extracción de núcleos a percusión fue introducida en la década de 1930.4 Hoy en día, todas las grandes compañías de servicios con cable ofrecen herramientas de extracción de núcleos a percusión, también cono-cidas como pistolas de extracción de núcleos. Las pistolas de extracción de núcleos, tales como el extractor de muestras cronológicas CST de Schlumberger, son similares a las herramientas originales de extracción de núcleos a percusión introducidas hace casi un siglo; no obstante, las mejoras registradas en el hardware de las pisto-las de extracción de núcleos dieron como resul-tado los sistemas confiables y económicamente efectivos que se emplean actualmente.

Las pistolas de extracción de núcleos poseen balas huecas, con forma de cilindro, instaladas en una ristra transportadora (página anterior). Las balas son eyectadas en el pozo desde la ristra por medio de una carga explosiva. Cada bala es disparada en secuencia mediante la aplicación

de energía eléctrica desde la superficie después de posicionar la herramienta en la zona deseada. Las balas se adosan al cuerpo de la pistola por medio de cables de acero, lo que facilita la extracción de los núcleos de la pared del pozo. Después que una bala se incrusta en la forma-ción, el operador del cable utiliza el peso de la pistola y la fuerza aplicada por el malacate de perfilaje para liberar el núcleo.

El ingeniero selecciona las geometrías de las balas y la intensidad de la carga explosiva de acuerdo con las propiedades de la formación en la que se extraerán los núcleos. Las formaciones duras, cuya porosidad es inferior al 15%, generalmente requie-ren balas para rocas duras y cargas explosivas más grandes. Los núcleos extraídos en formaciones duras tienden a fracturarse con el impacto de la bala, lo que se traduce en tubos extractores vacíos cuando la pistola se lleva a la superficie. Las forma-ciones blandas son más fáciles de muestrear, si bien en las formaciones no consolidadas los tubos pueden incrustarse tan profundamente que resulta imposible su extracción. Las muestras tomadas en formaciones no consolidadas tienden a despren-derse de la bala debido a los efectos turbulentos que produce el lodo en los tubos extractores expuestos a medida que son recuperados a través de la columna de lodo. Para el muestreo en formaciones no con-solidadas, el operador del cable adosa anillos de corte a las balas, lo que ayuda a reducir la pene-tración de estas últimas; la utilización de cargas explosivas más pequeñas también puede ayudar a mejorar la recuperación de las muestras.

Los anillos de corte reducen la penetración de las balas disparadas en las formaciones blan-das y forman un orificio de diámetro más grande que el de la bala; el orificio de mayor diámetro facilita la extracción de los núcleos. El anillo está diseñado para desprenderse automáticamente y permanecer en el orificio recién formado. Si la bala se incrusta en la formación a demasiada pro-fundidad y no puede ser liberada, el operador puede romper los cables de retención mediante la aplicación de tensión con el malacate de perfilaje. Las formaciones duras en general no requieren anillos de corte porque la profundidad de pene-tración raramente constituye una preocupación, y los anillos pueden impedir la penetración y limitar el largo de la muestra.

Después de disparar los núcleos, la pistola se lleva a la superficie, donde los técnicos de campo liberan los tubos extractores de la ristra mediante la remoción de los cables; luego, separan y clasi-fican los tubos extractores. Un técnico utiliza una

prensa de émbolos para introducir cada muestra del tubo extractor en una botella para muestras, y luego sella e indica la profundidad de la mues-tra en cada botella. Los núcleos sellados son transportados a un laboratorio para su análisis. Antes de transportar los núcleos, los operadores pueden utilizar luces UV en la localización para identificar la presencia de hidrocarburos en las muestras de núcleos.

Si bien las pistolas de extracción de núcleos a percusión constituyen una forma económicamente efectiva y rápida de obtener muestras de la forma-ción, el proceso se presta a problemas potenciales. El impacto de la bala con la formación puede dañar el núcleo, como usualmente sucede.5 Tanto las rocas duras como las blandas tienden a triturarse con el impacto de la bala, lo que altera las propieda-des de la roca en la muestra. Las muestras extraí-das en formaciones no consolidadas pueden ser compactadas por el impacto de la bala, y es posible que se inyecte revoque de filtración de la pared interna del pozo en la matriz de la roca de la mues-tra, lo que modifica las propiedades de la roca.

Los SWCs a percusión proporcionan informa-ción confiable sobre la distribución del tamaño de grano, la mineralogía, los rasgos sedimenta-rios y los residuos de hidrocarburos.6 No obstante, las alteraciones del material causadas por el impacto de la bala pueden distorsionar las medi-ciones de porosidad. Dicha distorsión está bien documentada y los laboratorios que se especiali-zan en análisis de SWCs han desarrollado relacio-nes empíricas para corregir algunos de estos efectos; sin embargo, los análisis finales a menudo constituyen una aproximación.7 La permeabilidad no se mide habitualmente en las muestras de núcleos a percusión, sino que se deriva empírica-mente de la porosidad y la mineralogía.

2. Bowman I: “Well-Drilling Methods,” Washington, DC: Oficina de Impresiones del Gobierno de EUA, Water-Supply Paper 257, 1911.

3. Collom RE: “Prospecting and Testing for Oil and Gas,” Washington, DC: Oficina de Impresiones del Gobierno de EUA, agosto de 1922.

4. Leonardon EG y McCann DC: “Exploring Drill Holes by Sample-Taking Bullets,” Transcripciones de AIME 132, no. 1 (Diciembre de 1939): 85–99.

5. Webster GM y Dawsongrove GE: “The Alteration of Rock Properties by Percussion Sidewall Coring,” Journal of Petroleum Technology 11, no. 4 (Abril de 1959): 59–62.

6. Fiedler FJ: “Toward Integrated Formation Evaluation,” Transcripciones del 29o Simposio Anual de Adquisición de Registros de la SPWLA, San Antonio, Texas, EUA, 5 al 8 de junio de 1988, artículo Q.

7. Fertl WH, Cavanaugh RJ y Hammack GW: “Comparison of Conventional Core Data, Well Logging Analyses, and Sidewall Samples,” Journal of Petroleum Technology 23, no. 12 (Diciembre de 1971): 1409–1414.

38 Oilfield Review

La adquisición de SWCs a percusión también puede generar problemas operacionales. Debido a la posibilidad de que queden anillos de corte, cables y tubos extractores en el pozo durante la extracción de núcleos, muchos operadores no obtienen registros adicionales después de extraer los núcleos sin efectuar primero un viaje de lim-pieza o acondicionamiento. Por otra parte, las balas pueden dañar la pared del pozo, lo que puede afectar las mediciones obtenidas con las herra-mientas de contacto con patines. Los escombros provenientes de los núcleos a percusión no son demasiado problemáticos cuando los núcleos se extraen en el último viaje de perfilaje porque pueden ser triturados y hacerse circular fuera del pozo durante la limpieza y antes del inicio de las operaciones de entubación.

En muchos lugares del mundo, los pozos de alto ángulo y horizontales están siendo más comunes que los pozos verticales convencionales.8 En estos tipos de pozos, la fuerza de gravedad no asiste en la extracción de muestras de la pared del pozo y para la bajada de las pistolas de extrac-ción de núcleos se utilizan tractores, tubería flexi-ble o la columna de perforación. La utilización de explosivos en el proceso de extracción de núcleos a percusión complica aún más las operaciones con estas técnicas de bajada de herramientas. A pesar de que existen procedimientos de seguridad bien establecidos, las compañías de servicios deben tener en cuenta que los SWCs a percusión son dispositivos con explosivos y deben ser mani-pulados con cuidado. Dado que durante ciertas partes de la operación se requiere la interrupción de las transmisiones de radio, la utilización de explosivos en la exploración en aguas profundas también torna prohibitiva la extracción de

núcleos laterales a percusión. Por éstas y otras razones, la extracción de núcleos laterales a per-cusión casi nunca se intenta en los pozos horizon-tales y de alto ángulo o en aguas profundas.

La frecuencia de las operaciones de extrac-ción de núcleos laterales a percusión varía geo-gráficamente; para muchos pozos del sudeste de EUA, los geólogos extraen SWCs donde y toda vez que los registros indican la potencial presencia de hidrocarburos. En otras regiones, especial-mente en los yacimientos de rocas duras donde la recuperación de las muestras normalmente es pobre y las propiedades medidas en los núcleos a percusión no son representativas de las propieda-des reales de las rocas, la extracción de núcleos laterales raramente se intenta. Los operadores y las compañías de servicios reconocieron las limi-taciones impuestas por la extracción de núcleos laterales a percusión, pero durante casi cin-cuenta años las aceptaron. La situación se modi-ficó en la década de 1980, cuando se introdujeron las primeras herramientas rotativas de extrac-ción de núcleos.

Las herramientas rotativas al rescate de los núcleosLas herramientas rotativas de extracción de núcleos laterales están provistas de barrenas con puntas de diamante diminutas, que son las versio-nes pequeñas de las utilizadas para las operaciones de extracción de núcleos convencionales (arriba, a la izquierda). Así como se dispone de diversos diseños de barrenas de perforación y extracción de núcleos convencionales, los ingenieros también pueden escoger una diversidad de barrenas rotati-vas de extracción de núcleos laterales sobre la base del tipo de formación y rocas esperado. La barrena corta un núcleo redondo pequeño de material de formación directamente de la pared del pozo. Luego, la herramienta suelta el núcleo y lo intro-

duce en un área que lo sujeta dentro de su cuerpo principal. Dependiendo del diseño de la herramienta, este proceso se reitera hasta que el aparato de recuperación de núcleos se llena.

La extracción de núcleos laterales con herra-mientas rotativas ofrece numerosas ventajas con respecto a la extracción de núcleos laterales a per-cusión. La distorsión mecánica de la muestra de roca, producida por el impacto de los núcleos laterales a percusión, se elimina cuando se perfo-ran SWCs, y la extracción de núcleos con herra-mientas rotativas preserva la estructura de poros de la roca. A diferencia de lo que sucede con los núcleos a percusión, con los núcleos de herra-mientas rotativas los laboratorios pueden obtener mediciones exactas de porosidad, permeabilidad y presión capilar.9 Las mediciones del análisis de núcleos de rutina (RCAL) son significativamente mejores con los núcleos de herramientas rotati-vas que con los núcleos a percusión.10

Una limitación significativa de las herramien-tas rotativas de extracción de núcleos de genera-ción previa es el diámetro y largo de las muestras de núcleos pequeños tomadas en formaciones de fondo de pozo. Un volumen de núcleo insuficiente puede arrojar resultados menos que óptimos en el análisis de núcleos. Para los núcleos conven-cionales, el análisis de núcleos de rutina se eje-cuta en núcleos pequeños o en cortes tomados selectivamente de una porción del núcleo cor-tada en láminas. Los geólogos extraen como rutina muestras pequeñas de un núcleo entero a intervalos de 0,6 m [2 pies], aunque las variacio-nes litológicas y la heterogeneidad de la forma-ción pueden requerir un muestreo más frecuente. Los núcleos pequeños cortados en el laboratorio miden aproximadamente 6,4 cm [2,5 pulgadas] de largo por 2,3 a 3,8 cm [0,9 a 1,5 pulgadas] de diámetro. Si bien ciertas herramientas rotativas de extrac-ción de núcleos pueden proporcionar muestras

> Herramientas rotativas de extracción de núcleos ofrecidas por las principales compañías de servicios.

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. Chart 1ORWIN 13/14 RCKFG Chart 1

Capacidad del núcleo,pulgadas

50, 44

20, 50, 75

30

36

60

Diámetro del núcleo,pulgadas

1,5

0,92

15/16

1,5

1,5

1,0

Longitud del núcleo,pulgadas

2,5, 3,0, 3,5

2,0

1,75

2,3

2,5

1,8 60

Herramienta,Compañía de servicio

Herramienta XL-Rock,Schlumberger

Herramienta MSCT,Schlumberger

Herramienta RSCT,Halliburton

Herramienta HRSCT,Halliburton

Herramienta MaxCOR,Baker Hughes

Herramienta PowerCOR,Baker Hughes

> Barrena rotativa de extracción de núcleos. Para cortar núcleos de la pared del pozo en forma rotativa, se utiliza una barrena circular con punta de diamante. Cuando la barrena alcanza su profundidad máxima, el arreglo se inclina hacia arriba y extrae el núcleo de la formación. Después de que el núcleo se introduce dentro de la herramienta, el operador vuelve a posicionar la barrena rotativa para cortar el núcleo siguiente.

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 3ORWIN 13/14 RCKFG 3

Volumen 25, no.4 39

8. Amer A, Chinellato F, Collins S, Denichou J-M, Dubourg I, Griffiths R, Koepsell R, Lyngra S, Marza P, Murray D y Roberts I: “Navegación estructural: Un camino hacia la productividad,” Oilfield Review 25, no. 1 (Septiembre de 2013): 14–33.

9. Fiedler, referencia 6.10. Para obtener más información sobre la extracción de

núcleos convencionales y el análisis RCAL, consulte: Andersen et al, referencia 1.

comparables en tamaño a los núcleos pequeños cortados de núcleos convencionales en el laborato-rio, los núcleos de herramientas rotativas de gene-ración previa tienen menos de 2,5 cm [1 pulgadas] de diámetro (página anterior, abajo).

Además, las primeras herramientas rotativas de extracción de núcleos carecían de control sobre la extracción de núcleos. Un parámetro de extracción de núcleos crucial, el peso sobre la barrena (WOB) —la presión aplicada en la barrena de extracción de núcleos a medida que se corta el mismo— se fija en la superficie antes de la bajada en el pozo. Si el WOB se fija dema-siado bajo, el tiempo de extracción de núcleos se vuelve innecesariamente largo; si se fija dema-siado alto, la barrena puede atascarse y detener la extracción de núcleos prematuramente.

Basados en los muchos años de experiencia con la herramienta mecánica de extracción de núcleos laterales MSCT, los ingenieros de diseño de Schlumberger comenzaron a desarrollar una herramienta de próxima generación. La primera limitación que encararon fue el tamaño del núcleo. La barrena de extracción de núcleos tradicional de 15/16 pulgadas de diámetro fue reemplazada por una versión de 11/2 pulgadas de diámetro, que pro-porciona núcleos similares a los núcleos pequeños estándares de la industria tomados de núcleos enteros en el laboratorio. En comparación con los núcleos de menor diámetro obtenidos con la herramienta MSCT, los núcleos más grandes pro-porcionan más del triple de volumen con la misma longitud. El servicio rotativo de extracción de núcleos laterales de gran volumen XL-Rock

ofrece tres opciones para la longitud del núcleo: estándar de 7,6 cm [3,0 pulgadas], y opcionales de 8,9 cm [3,5 pulgadas] o 6,3 cm [2,5 pulgadas] (izquierda, extremo inferior). El ingeniero de campo que baja la herramienta puede optimizar el proceso de extracción de núcleos mediante el ajuste de parámetros tales como el WOB en tiempo real. Debido al tamaño más grande de la barrena de perforación XL-Rock, este control contribuye al éxito de la operación de extracción. Y se puede reducir el atascamiento y minimizar el tiempo de extracción de núcleos.

Luego, los ingenieros de diseño procuraron perfeccionar los componentes mecánicos y refor-zar los componentes electrónicos de la herra-mienta XL-Rock. La herramienta rediseñada brinda mayor confiabilidad y más control del ope-rador que las herramientas de generación previa. Las lecciones aprendidas con el desarrollo de las herramientas LWD, las herramientas operadas con cable para alta presión y alta temperatura y el probador modular de la dinámica de la forma-ción MDT, además de los años de trabajo con la herramienta MSCT, ayudaron a los ingenieros a diseñar una herramienta que es más robusta que las herramientas de generación previa.

La herramienta estándar está diseñada para operar a 177°C [350°F] y 173 MPa [25 000 lpc]. Y existe una versión opcional, diseñada para 200°C [400°F] y 207 MPa [30 000 pc]. Con sólo 11,3 m [37 pies] de largo, la herramienta XL-Rock es el dispositivo más corto para el servicio de extracción de núcleos laterales disponible en la industria. La menor longitud reduce considera-blemente el riesgo operacional de atascamiento de la herramienta durante la extracción de núcleos. El mecanismo de liberación de la barrena controlado desde la superficie, que puede ser accionado en caso de atascamiento de la barrena, también reduce el riesgo operacional.

En cada punto de extracción de núcleos, un brazo hidráulico ancla la herramienta en su lugar y el arreglo de la barrena de extracción de núcleos gira, abandonando su posición de trans-porte empotrada en la herramienta y adoptando una posición perpendicular al cuerpo de la herra-mienta. La barrena rotativa accionada hidráuli-camente proporciona un gran esfuerzo de torsión (torque) con baja velocidad de rotación y es efec-tiva para una amplia gama de tipos de roca.

> Herramienta rotativa de extracción de núcleos XL-Rock. La herramienta XL-Rock (izquierda) se baja con cable y se posiciona frente a la zona a ser muestreada. Un brazo hidráulico ancla la herramienta en la profundidad deseada; la barrena rota hasta adoptar una posición horizontal y luego comienza la extracción de núcleos. Durante cada descenso de la herramienta, se pueden extraer hasta 50 núcleos. Los núcleos mostrados (inserto) son muestras tomadas de bloques de prueba en la superficie.

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 4ORWIN 13/14 RCKFG 4

3 pu

lgad

as

1,5 pulgadas

40 Oilfield Review

Después de perforar toda la longitud del núcleo, un anillo recuperador de núcleos sujeta el núcleo dentro del arreglo y el mismo se inclina luego hacia arriba para cortar la parte inferior del núcleo. Para una correlación en profundidad adi-cional, se inserta un marcador de núcleos entre las muestras, dentro de la herramienta, después de retraer cada uno de los núcleos. Se pueden reco-lectar hasta 50 muestras por descenso (arriba).

Los núcleos más grandes obtenidos con la herramienta XL-Rock permiten además que los laboratorios de núcleos efectúen estudios geome-cánicos más avanzados. En el pasado, debido a las limitaciones asociadas con el tamaño de los núcleos, estos estudios normalmente se reserva-ban para los núcleos pequeños extraídos de núcleos convencionales.11 Después de recupera-dos, los núcleos XL-Rock pueden ser submues-treados para obtener mininúcleos, que forman ángulos paralelos, perpendiculares y de 45° con respecto a los planos de estratificación observa-dos para caracterizar las propiedades mecánicas anisotrópicas (izquierda). El Centro de Excelencia del Laboratorio de Geomecánica de TerraTek, en Salt Lake City, Utah, EUA, ofrece una caracteriza-ción anisotrópica completa de la geomecánica por vía rápida, disponible exclusivamente para los núcleos XL-Rock. Este servicio proporciona

>Núcleos XL-Rock submuestreados. Dado que los núcleos de 11/2 pulgadas de diámetro de la herramienta XL-Rock (izquierda) son más grandes que los núcleos laterales convencionales, pueden ser submuestreados para conformar mini núcleos (derecha) en ángulos paralelos, perpendiculares y a 45° con respecto a los planos de estratificación observados. Los técnicos utilizan luego estas muestras más pequeñas para obtener mediciones que caracterizan las propiedades mecánicas anisotrópicas. La escala de la regla tiene divisiones en pulgadas y pulgadas decimales.

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 6BORWIN 13/14 RCKFG 6B

>Recuperación de núcleos con herramientas rotativas. Después de cortados, los núcleos se introducen en el cuerpo de la herramienta XL-Rock y se almacenan en un tubo de manipulación. En la superficie, el operador de la herramienta remueve el tubo de la misma, separa los núcleos y los sella en el interior de las botellas para núcleos individuales (zquierda). Las botellas se rotulan y embalan para ser transportadas (derecha) al laboratorio para su análisis. (Fotografías, cortesía de Chris Tevis.)

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 5ORWIN 13/14 RCKFG 5

Volumen 25, no.4 41

11. Para obtener más información sobre mediciones geomecánicas obtenidas en núcleos, consulte: Cook J, Frederiksen RA, Hasbo K, Green S, Judzis A, Martin JW, Suárez-Rivera R, Herwanger J, Hooyman P, Lee D, Noeth S, Sayers C, Koutsabeloulis N, Marsden R, Stage MG y Tan CP: “Las rocas importan: Realidades de la geomecánica,” Oilfield Review 19, no. 3 (Invierno de 2007/2008): 38–59.

12. Para obtener más información sobre el análisis SCAL, consulte: Andersen et al, referencia 1.

las propiedades mecánicas, incluido el módulo estático y dinámico de Young, la relación estática y dinámica de Poisson, las velocidades de ondas compresionales y de cizalla (corte), y los perfiles de esfuerzos horizontales. En el análisis se incluye además la evaluación de la calidad de las terminaciones en base a las muestras de lutitas.

El análisis RCAL de laboratorio se realiza con más frecuencia en núcleos tradicionales. Las prue-bas de laboratorio de los núcleos recuperados con la herramienta XL-Rock pueden ofrecer ven-tajas adicionales respecto de los núcleos enteros porque las muestras pueden ser transportadas y probadas en el laboratorio a las pocas horas o días de haber sido cortadas. Los análisis de núcleos convencionales a menudo se llevan a cabo muchas semanas después de la obtención y algunas pro-piedades de las rocas pueden ser afectadas por esa demora. La técnica de análisis de rocas com-pactas TRA de TerraTek, que se utiliza para la caracterización de las lutitas, puede implemen-tarse con mayor rapidez y eficiencia con los núcleos de mayor volumen. Los núcleos de menor volumen a menudo requieren que se obtengan múltiples muestras a la misma profundidad y que se combinen para el análisis.

El tamaño más grande de los núcleos XL-Rock también permite que los técnicos de laboratorio obtengan mediciones derivadas del análisis espe-cial de núcleos (SCAL) (derecha).12 El volumen poroso pequeño de una muestra de núcleo de 1 pul-gada por 1 pulgada después del desbarbado, característico de las herramientas rotativas de extracción de núcleos de generación previa, pro-duce una gran incertidumbre en las mediciones de saturación. El volumen significativamente más grande de un núcleo XL-Rock reduce la incerti-dumbre en un factor de cuatro. Por este motivo, los núcleos pequeños de 1,5 pulgadas constituyen el estándar de la industria para la mayoría de los aná-lisis SCAL, y la mayoría de los equipos de laborato-rio para el análisis SCAL están diseñados para admitir núcleos de este tamaño pero quizás no pue-den alojar núcleos de 1 pulgada o más pequeños.

>Muestras de núcleos. Una herramienta XL-Rock tomó estas muestras de núcleos de varios tipos de rocas del mismo pozo. Las formaciones incluyeron areniscas blandas (extremo superior) y calizas densas (extremo inferior). La longitud de los núcleos osciló aproximadamente entre 4 y 7,6 cm [1,6 y 3 pulgadas] y su calidad es excelente para el análisis de laboratorio. (Fotografías, cortesía de William Murphy.)

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 6ORWIN 13/14 RCKFG 6

Parte inferior del pozo Parte inferior de la rocaVista lateral

1,5 pulgadas 3 pulgadas

42 Oilfield Review

Entre las mediciones y técnicas habituales utilizadas con los núcleos XL-Rock se encuentran las siguientes:• permeabilidad absoluta y relativa• mineralogía (difracción de rayos X, imagen del

microscopio de barrido electrónico y análisis isotópico)

• descripción petrográfica• caracterización del petróleo y de la roca

generadora• calibración de registros [densidad de grano,

porosidad a la presión de confinamiento del yacimiento, resistividad, exponentes m y n, permitividad dieléctrica, análisis de resonancia magnética nuclear, valores de corte de T2, carbono orgánico total (TOC) y propiedades acústicas]

• capacidad de flujo y almacenamiento del yacimiento

• características de presión capilar• pruebas de sensibilidad y daño de formación.

Los operadores se basan en muchas de estas mediciones para tomar decisiones acerca del desarrollo de los yacimientos.

El servicio de análisis de rocas heterogéneas HRA de TerraTek, otra opción de análisis de núcleos, es un flujo de trabajo de tipificación de rocas que permite identificar profundidades óptimas de muestreo utilizando datos de registros adquiridos en agujero descubierto.13 Los datos empíricos deri-vados de diversas pruebas y del servicio TRA de TerraTek pueden ser utilizados para optimizar la salida modelada del servicio HRA de TerraTek, espe-cialmente para los recursos no convencionales.

Aplicación en recursos no convencionalesLos operadores han adoptado diversos enfoques para analizar las muestras de los recursos de lutitas. La adquisición de núcleos convencionales utili-zando el equipo de perforación es costosa y requiere mucho tiempo, pero durante la fase de evaluación inicial puede ser necesaria la extrac-ción de núcleos convencionales. Los geólogos e ingenieros consideran que los núcleos extraídos con herramientas rotativas operadas con cable constituyen una alternativa económicamente efectiva, pero el tamaño pequeño de las muestras puede impedir el análisis petrofísico extensivo y la ejecución de estudios completos de las propie-dades mecánicas anisotrópicas. Además, el mues-treo limitado en las formaciones heterogéneas puede producir muestras no representativas de la mayor parte de la roca. Éstas fueron algunas de las situaciones con las que se enfrentó Shell Appalachia Exploration en la región centro-septen-trional de Pensilvania, EUA, durante el desarrollo de una extensión productiva en la lutita Marcellus (izquierda, extremo superior).

> Exploración en la lutita Marcellus. Actualmente, la lutita Marcellus (azul) del este de EUA está siendo explorada por diversos operadores. La producción de esta prolífica formación ha superado las estimaciones de los expertos y, a octubre de 2013, la Administración de Información Energética de EUA estimó su volumen en 12 000 MMpc/d [340 millones de m3/d].

km0 300

0 mi 300

Pensilvania

Lutita Marcellus

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 7ORWIN 13/14 RCKFG 7

ESTADOS UNIDOS

>Masas según el tamaño de las muestras. Los núcleos convencionales se obtienen generalmente en la fase de exploración del desarrollo de un campo petrolero, pero su costo puede ser elevado. Dada la importancia de contar con datos de núcleos para calibrar las mediciones derivadas de los registros adquiridos en agujero descubierto y determinar las propiedades de las rocas, muchos operadores utilizan SWCs. Los geólogos de Shell Appalachia Exploration determinaron que se requería un mínimo de 200 g para asegurar un volumen de roca suficiente para la ejecución de análisis adecuados. Asumiendo una longitud de núcleo de 5 cm [2 pulgadas] cortado con una barrena de 2,34 cm [0,92 pulgadas] de diámetro, característica de las herramientas rotativas de extracción de núcleos de generación previa, el operador habría necesitado cuatro núcleos por profundidad para obtener 200 g (izquierda, color rosado). Por el contrario, con un solo núcleo de 3,8 cm por 7,6 cm [1,5 pulgadas por 3 pulgadas], que puede ser cortado con la herramienta XL-Rock, se obtiene una muestra de al menos 200 g (verde). La fotografía (derecha) ilustra la diferencia de tamaño entre un solo núcleo extraído con la herramienta XL-Rock y cuatro núcleos cortados con una barrena de 0,92 pulgadas de generación previa.

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. Chart 2ORWIN 13/14 RCKFG Chart 2

Masa del núcleode 0,92 pulgadas

de diámetro, g

Longitud delnúcleo,

pulgadas

Masa del núcleode 1,5 pulgadasde diámetro, g

261,0 69

311,2 82

361,4 96

411,6 110

461,8 123

522,0 137

2,2 151

2,4 165

2,6 178

2,8 192

3,0 206

Volumen 25, no.4 43

13. Para obtener más información sobre la técnica HRA de TerraTek, consulte: Suárez-Rivera R, Deenadayalu C, Chertov M, Hartanto RN, Gathogo P y Kunjir R: “Improving Horizontal Completions on Heterogeneous Tight Shales,” artículo CSUG/SPE 146998, presentado en la Conferencia de Recursos No Convencionales de Canadá, Calgary, 15 al 17 de noviembre de 2011.

14. Para obtener más información sobre la metodología de evaluación de muestras de lutitas trituradas del Instituto de Tecnología del Gas (antes, Instituto de Investigación del Gas), consulte: Guidry FK, Luffel DL y Curtis JB: “Development of Laboratory and Petrophysical Techniques for Evaluating Shale Reservoirs,” Chicago: Gas Research Institute Report GRI-95/0496, abril de 1996.

Para evaluar los núcleos de lutitas, los geólo-gos de Shell siguen los protocolos del Instituto de Tecnología del Gas para el análisis de lutitas tri-turadas.14 La evaluación típica de los núcleos incluye la evaluación de las rocas madre, la porosi-dad, la permeabilidad y la saturación, además de la difracción de rayos X. La obtención de todas estas mediciones requiere una masa de muestra mínima de 200 g [0,25 lbm] (página anterior, abajo). Los intentos previos de aplicación de estas técni-cas en núcleos de herramientas rotativas hubie-ran requerido la consolidación de múltiples núcleos de las adyacencias de un mismo punto o de puntos cercanos para contar con un volumen de muestreo suficiente. La heterogeneidad del yacimiento observada en la lutita Marcellus habría hecho que algunas de estas muestras combinadas

introdujeran incertidumbre en las propiedades medidas, aunque la separación entre los núcleos fuera de tan sólo 0,15 m [0,5 pies]. Debido a la necesidad de contar con un tamaño de muestra de gran volumen, Shell recurrió a la herramienta rotativa de extracción de núcleos XL-Rock con el fin de adquirir suficiente material de núcleos para permitir la recuperación de una sola mues-tra y el posterior análisis de la misma.

En un pozo de exploración reciente, el geó-logo de Shell seleccionó 100 puntos de extracción de núcleos que requirieron dos viajes de extrac-ción de núcleos. Desde esos 100 puntos de mues-treo, se llevaron a la superficie 96 muestras de alta calidad de la sección del yacimiento de luti-tas (arriba). El tiempo promedio para la perfora-ción de cada núcleo fue de 5,3 minutos.

>Núcleos de la lutita Marcellus. Estos cuatro núcleos, adquiridos en la lutita Marcellus utilizando la herramienta XL-Rock, son ejemplos de las muestras de roca de alta calidad extraídas durante las operaciones rotativas de extracción de núcleos. (Fotografías, cortesía de Larissa Walker.)

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 8ORWIN 13/14 RCKFG 8

1,5 pulgadas

Otro desafío potencial que plantea la extrac-ción de muestras laterales es la determinación de si la muestra es representativa de la roca yaci-miento adyacente. Para los núcleos enteros, los geólogos del laboratorio se dan el lujo de identifi-

44 Oilfield Review

car visualmente la mejor roca para la extracción de núcleos pequeños. Los puntos para la extrac-ción de núcleos usando herramientas rotativas no pueden ser seleccionados visualmente con anticipación a menos que se corra un registro de

imágenes antes de cortar los núcleos; no obstante, la sección de roca de la que se obtienen los núcleos con herramientas rotativas puede ser verificada después de la adquisición de los núcleos.

Después de cortar y recuperar los núcleos del pozo, el operador puede optar por correr un gene-rador de imágenes microeléctricas de cobertura total FMI para determinar la profundidad exacta de adquisición del núcleo.15 El diámetro de un núcleo recuperado con una herramienta XL-Rock es de 3,8 cm, pero la barrena posee un diámetro mayor y deja un orificio de 6,35 cm [2,5 pulgadas] en la pared del pozo. Estos orificios se ven clara-mente en las imágenes FMI (izquierda). Los geó-logos pueden correlacionar las profundidades de extracción de núcleos con los datos de registros adquiridos en agujero descubierto. Como prác-tica estándar, muchos operadores que emplean el servicio XL-Rock utilizan la herramienta FMI des-pués de las carreras de extracción de núcleos con herramientas rotativas. La herramienta XL-Rock es combinable con las herramientas direccionales tales como el inclinómetro de uso general GPIT, que mide la orientación de la herramienta en el punto de extracción de núcleos.

Además de la evaluación petrofísica, Shell Appalachia está llevando a cabo estudios geome-cánicos de los núcleos para determinar las pro-piedades elásticas de las rocas. Los ingenieros de Shell han incluido múltiples pruebas de pozos de esfuerzos locales, o mini fracturas, en los progra-mas de evaluación de pozos que utilizan la herra-mienta MDT.16 Los datos de estas pruebas y las propiedades mecánicas obtenidas de las evalua-ciones de núcleos son utilizados en los diseños de los tratamientos de estimulación por fractura-miento hidráulico y en la optimización de las ope-raciones de perforación.17

Extracción de núcleos en aguas profundasLos proyectos de exploración y desarrollo en aguas profundas introducen consideraciones para las operaciones de extracción de núcleos que pueden no ser aplicables a otros ambientes de perforación. Los elevados costos horarios de los equipos de perforación capaces de perforar en las regiones de aguas profundas demandan operaciones eficientes y confiables. La extrac-ción de núcleos convencionales puede no resul-tar económicamente viable en estas situaciones. Los núcleos a percusión se obtienen rápidamente y proporcionan selectividad, pero la calidad de

los núcleos no les brinda a los operadores mucho más que un análisis básico de las propiedades de las rocas. Si es posible satisfacer los objetivos de la extracción de núcleos, el muestreo selectivo con herramientas rotativas de extracción de núcleos de gran diámetro ofrece a los operadores una alternativa con respecto a la extracción de núcleos convencionales.

La capacidad para obtener núcleos pequeños del tamaño de los extraídos de núcleos enteros proporciona la oportunidad de recolectar mues-tras de rocas de alta calidad y ejecutar una mayor variedad de análisis petrofísicos y de rocas. Mediante la utilización de herramientas rotativas de extracción de núcleos para adquirir muestras, los petrofísicos pueden estar seguros de que se minimiza el daño mecánico de la muestra que podría afectar las propiedades medidas.

La adquisición confiable de muestras de rocas representativas determina, en última instancia, la factibilidad de reemplazar la extracción de núcleos convencionales por el uso de herramien-tas rotativas. La confiabilidad incluye tanto el fun-cionamiento correcto de los equipos como la capacidad para cortar, recuperar y llevar los núcleos a la superficie. En ciertos tipos de rocas, la recuperación de las muestras puede resultar difi-cultosa independientemente del método utilizado. Muchos yacimientos de aguas profundas se en- cuentran en formaciones de areniscas de resis-tencia variable. La adquisición de núcleos con herramientas rotativas en rocas con una resisten-cia a la compresión no confinada (UCS) inferior a 1 000 lpc [6,9 MPa] plantea desafíos especiales.18

> Confirmación de la profundidad de extracción de núcleos. Este registro del generador de imágenes microeléctricas de cobertura total FMI corrido después de la operación de extracción de núcleos con herramientas rotativas indica claramente de dónde se tomaron los núcleos. Los geólogos pueden utilizar esta información para confirmar que las muestras son representa- tivas de la formación que se está examinando.

Oilfield Review WINTER 13/14Rock Figures Fig. 9ORWIN 13/14 RCKFG 9

Imagen FMI

Punto deextracciónde núcleos

15. Adams J, Bourke L y Buck S: “Integrating Formation MicroScanner Images and Cores,” Oilfield Review 2, no. 1 (Enero de 1990): 52−65.

16. Para obtener más información sobre pruebas de esfuerzos locales y minifracturas, consulte: Desroches J y Kurkjian AL: “Applications of Wireline Stress Measurements,” SPE Reservoir Evaluation & Engineering 2, no. 5 (Octubre de 1999): 451–461.

Carnegie A, Thomas M, Efnik MS, Hamawi M, Akbar My Burton M: “An Advanced Method of Determining Insitu Reservoir Stresses: Wireline Conveyed Micro-Fracturing,” artículo SPE 78486, presentado en la Conferencia y Exhibición Internacional del Petróleo de Abu Dhabi, Abu Dhabi, Emiratos Árabes Unidos, 13 al 16 de octubre de 2002.

17. Laronga R, Tevis C, Kaiser B, Lake P y Fargo D: “Field Test Results of a New-Generation Large-Bore Rotary Coring Tool,” Transcripciones del 52o Simposio Anual de Adquisición de Registros de la SPWLA, Colorado Springs, Colorado, EUA, 14 al 18 de mayo, 2011, artículo TTT.

18. Para obtener más información sobre geomecánica y la UCS, consulte: Cook et al, referencia 11.

Volumen 25, no.4 45

Ésta fue una de las preocupaciones que debió enfrentar BHP Billiton Petroleum a la hora de desarrollar una estrategia de extracción de núcleos para la evaluación de un pozo de la región marina de aguas profundas de Australia.

BHP había probado la herramienta XL-Rock con éxito en un pozo de aguas profundas del Golfo de México y había logrado una buena recuperación. Los objetivos de este programa previo de extrac-ción de núcleos, que fueron logrados con los núcleos grandes, involucraron diversos tipos de estudios, incluidos análisis sedimentológicos, bioestratigráficos y de propiedades geomecáni-cas y la validación de las interpretaciones de los registros petrofísicos.

Para el pozo de aguas profundas de la región marina de Australia, los objetivos de la extrac-ción de núcleos eran similares a los de los pozos del Golfo de México, y los núcleos de herramientas rotativas tradicionales se consideraron demasiado pequeños como para proporcionar muestras repre-sentativas para el análisis. Debido a la adquisi-ción exitosa de núcleos grandes en el Golfo de México, los geólogos e ingenieros de BHP optaron por utilizar la herramienta XL-Rock y obtener núcleos de 3,8 cm [1,5 pulgadas] por 7,6 cm [3,0 pulgadas].

Los geólogos interpretaron los datos de los registros petrofísicos y seleccionaron los puntos de extracción de muestras en base a los objetivos de la extracción de núcleos, que incluyeron el análisis de núcleos de rutina, estudios geomecánicos, pruebas geoquímicas y estudios bioestratigráficos. Luego, utilizaron los datos acústicos del pozo para estimar la UCS. Estos datos fueron incorpo-rados en la toma de decisiones para determinar las profundidades de extracción de núcleos con herramientas rotativas. El programa de muestreo cubrió diversos tipos de formaciones y las muestras fueron tomadas en rocas con un rango de UCS osci-lante entre 500 y 5 000 lpc [3,4 y 34,4 MPa].

Incluso en los intervalos desafiantes con baja UCS, la operación de extracción de núcleos logró una recuperación del 100% (arriba). La capacidad para adquirir núcleos de gran diámetro condujo a una revisión del programa de extracción de núcleos; BHP eliminó parte de la operación de extracción de núcleos convencionales planificada originalmente. La recuperación de muestras de pared de gran diámetro y las eficiencias operacio-nales comparadas con las de las operaciones de extracción de núcleos convencionales posibilita-ron un ahorro de costos significativo sin sacrificar los objetivos de la extracción de núcleos.

Operaciones rutinarias de extracción de núcleosLas herramientas rotativas de extracción de núcleos fueron introducidas para superar algu-nas de las limitaciones de los núcleos a percu-sión, pero los geólogos necesitaban un volumen de muestreo aún mayor. Los primeros informes indican que los núcleos de gran diámetro constitu-yen una alternativa viable para los geólogos que han tenido que aceptar los núcleos más pequeños provistos por las herramientas de extracción de núcleos laterales convencionales o para los ope-radores para los que las operaciones de extrac-ción de núcleos convencionales eran demasiado ineficientes y costosas.

La opción de tomar muestras de rocas repre-sentativas sin la pérdida de eficiencia y la eroga-ción que implican las operaciones de extracción de núcleos convencionales ha alcanzado un punto crucial en la industria. Los geólogos e ingenieros tienen la opción de utilizar núcleos grandes para evaluar los recursos no convencionales y además determinar las propiedades mecánicas en forma-ciones consolidadas. Con más material para análi-sis, las posibilidades de éxito de los operadores en el desarrollo de estas extensiones productivas se incrementan considerablemente. —TS

> Recuperación de núcleos en un ambiente desafiante de aguas profundas. Durante las operaciones de extracción de núcleos llevadas a cabo en un pozo del área marina de aguas profundas de Australia, se extrajeron núcleos con la herramienta XL-Rock de rocas con valores de UCS oscilantes entre 500 y 5 000 lpc y de diversos tipos de formaciones. La operación se tradujo en una recuperación del 100% de los núcleos; estos ejemplos son representativos de la calidad de las muestras tomadas.

1 pulgada