Herramientas especiales para la limpieza de pozos

4 Oilfield Review
Herramientas especiales para la
recuperación de escombros de pozos
A fines del siglo XVIII, el físico italiano Giovanni Battista Venturi describió
la reducción de presión que ocurre cuando el fluido fluye a través de una restricción.
Ahora, los ingenieros están utilizando este principio para diseñar sistemas especia-
les de limpieza de pozos capaces de ejecutar operaciones críticas de recuperación
de escombros en algunos de los ambientes del subsuelo más desafiantes del mundo.
Brian Coll
Graeme Laws
M-I SWACO
Aberdeen, Escocia
Julie Jeanpert
Ravenna, Italia
Marco Sportelli
Eni SpA E&P Division
Ravenna, Italia
Charles Svoboda
Mark Trimble
M-I SWACO
Houston, Texas, EUA
Traducción del artículo publicado en
Oilfield Review Invierno de 2012/2013: 24, no. 4.
Copyright © 2013 Schlumberger.
Por su colaboración en la preparación de este artículo, se
agradece a Kenneth Simpkins de M-I SWACO, Houston.
FRAC-N-PAC, PURE y QUANTUM son marcas de
Schlumberger.
HEAVY DUTY RAZOR BACK CCT, MAGNOSTAR, RIDGE BACK
BURR MILL, WELL PATROLLER y WELL SCAVENGER son
marcas de M-I SWACO LLC.
La remoción de escombros constituye un paso
vital para asegurar el éxito de las operaciones de
perforación o de terminación de pozos. La remo-
ción de escombros implica la extracción de
“detritos” y materiales indeseados de un pozo en
ejecución o terminado. Los detritos consisten gene-
ralmente en trozos pequeños de herramientas de
fondo de pozo, conos de barrenas, herramientas
manuales, cables, cadenas, recortes metálicos
provenientes de las operaciones de fresado, y
muchos otros tipos de residuos. Si bien, en gene-
ral, no se consideran detritos, la arena y otros
materiales utilizados durante las operaciones de
terminación, estimulación y producción de pozos
a menudo requieren la remoción fuera del pozo
antes de ponerlo en producción.
resultantes de estas operaciones constituyen el
tipo más común de escombros que se encuentra en
el fondo del pozo. Mediante la circulación de fluido
de perforación, fresado o terminación, gran parte
de los restos de metales es transportada a la super-
ficie. Sin embargo, algunos recortes metálicos pue-
den permanecer en el pozo, frecuentemente en
lugares que generan problemas durante la termi-
nación o producción del pozo.2
Durante la terminación, los pozos entubados
pueden ser disparados utilizando un arreglo de car-
gas explosivas especiales instalado en las pistolas
1. El fresado es un proceso que utiliza una herramienta de
fondo de pozo para cortar, triturar y remover material de
equipos o herramientas emplazados en el pozo. El éxito
de las operaciones de fresado requiere la selección de
herramientas, fluidos y técnicas de fresado que sean
compatibles con los materiales de pesca y las
condiciones del pozo.
2. Connell P y Haughton DB: “Removal of Debris from
Deepwater Wellbores Using Vectored Annulus Cleaning
Systems Reduces Problems and Saves Rig Time,”
artículo SPE 96440, presentado en la Conferencia y
Exhibición Técnica Anual de la SPE, Dallas, 9 al 12 de
octubre de 2005.
> Típica trituradora de detritos. Las trituradoras
de detritos están diseñadas para triturar cualquier
tipo de material que se encuentra en el fondo del
pozo y que incluye, entre otros, conos de
barrenas, columnas de perforación, tapones
puente u otros objetos. Las almohadillas de
desgaste proporcionan estabilización durante
la trituración con la fresa. Los perforadores
despliegan varias superficies de trituración o
configuraciones de herramientas, dependiendo
del tipo de material a fresar.
Oilfield Review
WINTER 12/13
Well Scavenger Fig. 1
ORWIN 12/13-WLSCVG 1
Almohadilla
de desgaste
Superficie
de trituración
Dado que existen muchos tipos de escombros,
los ingenieros han desarrollado diversas herra-
mientas y técnicas para facilitar su remoción de un
pozo. Este artículo se centra en la fase de cons-
trucción del pozo posterior a la perforación y en los
problemas relacionados con la extracción de frag-
mentos relativamente pequeños de escombros,
tales como recortes metálicos, escombros de las
pistolas (cañones) de disparo, equipos pequeños y
arena. El artículo comienza con un análisis de las
fuentes de escombros pequeños y luego examina
las diversas técnicas disponibles para remover
estos materiales del pozo. Algunos casos de estu-
dio demuestran cómo los operadores están apli-
cando estas nuevas tecnologías en una diversidad
de ambientes de terminación de pozos para redu-
cir los riesgos, minimizar el tiempo inactivo y
mejorar la productividad.
Fuentes de escombros pequeños
El piso de perforación es un lugar con poco espa-
cio libre, en el que existen numerosas posibilida-
des de caída inadvertida de elementos pequeños
en el agujero descubierto. En las operaciones de
aguas profundas, la abertura de la superficie en
el tubo ascendente puede tener un diámetro de 1 m
[3 pies], lo que genera la posibilidad de caída de
elementos grandes en las profundidades.
Los escombros también son generados en el
fondo del pozo por las diversas operaciones que se
llevan a cabo en éste. A menudo, los perforadores
deben fresar instrumentos tales como empacado-
res, extremos superiores de tuberías de revesti-
miento cortas (liners) y equipos dentro del pozo
(arriba, a la derecha).1
Los recortes metálicos

Volumen 24, no.4 5Volumen 24, no.4 5

6 Oilfield Review
de disparo. Cuando las pistolas se disparan, las car-
gas huecas (premoldeadas) perforan la tubería de
revestimiento, el cemento y la formación. Una den-
sidad de tiro de 33 tiros/m [10 tiros/pie] a través de
una zona productiva puede generar cientos de
túneles de disparos; este proceso de disparo pro-
duce un volumen considerable de restos de meta-
les y escombros de formación que es preciso
retirar del pozo.
Históricamente, los fragmentos provenientes
de las cargas explosivas, la tubería de revesti-
miento, el cemento y la formación, se alojan en los
túneles dejados por los disparos, lo cual podría
reducir la eficiencia de la producción. El análisis
posterior a los disparos a menudo indicaba que
muchos túneles se taponaban y resultaban no
productivos. Los desarrollos registrados en mate-
ria de tecnología de disparos, tales como el sis-
tema de disparos PURE para la obtención de
disparos limpios, en conjunto con las cargas hue-
cas que generan un mínimo de escombros, permi-
ten que los ingenieros reduzcan este tipo de daño
de los túneles de disparos.3
Si bien con el uso de
estas técnicas quedan menos escombros en los
túneles, es posible que se depositen más escom-
bros en el pozo, obturando potencialmente los
mecanismos de enganche de los tapones puente
recuperables o impidiendo el funcionamiento de
los equipos de terminación de pozos.
Ocasionalmente, ciertos materiales son intro-
ducidos deliberadamente en el pozo para ser
removidos durante las operaciones de limpieza
subsiguientes. En las operaciones de estimula-
ción, generalmente se utiliza arena para cubrir el
extremo superior de los empacadores temporarios
y los disparos abiertos con el fin de protegerlos de
cualquier daño mientras los perforadores traba-
jan en otras partes del pozo (izquierda). Una vez
concluidas estas operaciones, la arena debe ser
removida antes de que comience la producción.
En otras actividades de estimulación, tales como
las utilizadas en conjunto con el sistema de exclu-
sión de apuntalantes FRAC-N-PAC, se emplaza
arena y apuntalante sintético intencionalmente en
el pozo para asistir en el proceso de producción.4
En todos los casos, el exceso de arena y apunta-
lante debe ser removido antes de poner un pozo
en producción.
Sin importar las precauciones adoptadas para
mantener un pozo y el equipo de producción aso-
ciado libres de escombros, los materiales indesea-
dos a menudo se ubican en lugares problemáticos
e incrementan el riesgo de dañar el equipo de
terminación, reducir la eficiencia de la produc-
ción y hacer peligrar la viabilidad de un pozo en
el largo plazo.5
La complejidad del diseño
La construcción de pozos de petróleo y gas se está
volviendo cada más compleja y onerosa. Para perfo-
rar pozos caracterizados por localizaciones remo-
tas, ambientes de aguas profundas o grandes
profundidades de perforación, las tarifas con mar-
gen operativo a menudo alcanzan USD 1 millón
por día. Ante las complejidades crecientes y para
reducir los costos, los operadores deben tomar
decisiones críticas en materia de perforación y
terminación de pozos. Como resultado, los costos
del análisis de riesgos ahora se consideran sobre
una base determinada por minuto en vez de una
base diaria.
Con geometrías de pozos y diseños de termina-
ciones cada vez más sofisticados, los ingenieros
reconocen que el manejo de riesgos, el mejora-
miento de la eficiencia y la optimización de la pro-
ducciónpuedenrequerirlaremocióndeescombros
que alguna vez pudo haber sido considerada
intrascendente. Es posible que hasta un volumen
pequeño de escombros limite potencialmente la
producción y produzca la falla de la terminación.
Los detritos y los escombros pequeños pueden
ocasionar dificultades cuando los operadores
corren arreglos (aparejos) de terminación largos
y complejos en pozos profundos y desviados.
En los diseños de terminaciones de avanzada —
tales como los que poseen camisas de producción
que aíslan selectivamente los intervalos produc-
tivos— los escombros pequeños, que incluyen
fragmentos metálicos y arena, pueden taponar
las camisas de producción o de otro modo hacer
que resulten difíciles de acceder u operar.
Los pozos con trayectorias tortuosas son difí-
ciles de limpiar utilizando métodos convencionales.
La determinación de las velocidades de circulación
óptimas es difícil cuando los ingenieros deben con-
siderar las desviaciones variables, las limitaciones
de la densidad de circulación equivalente (ECD),
los diámetros de tuberías de revestimiento telescó-
picas y las limitaciones de la capacidad de bombeo
(próxima página, a la izquierda). Incluso las velo-
cidades de circulación modestas, combinadas con
3. Bersås K, Stenhaug M, Doornbosch F, Langseth B,
Fimreite H y Parrott B: “Disparos sobre el objetivo,”
Oilfield Review 16, no. 1 (Verano de 2004): 30–39.
4. Gadiyar B, Meese C, Stimatz G, Morales H, Piedras J,
Profinet J y Watson G: “Optimización de los tratamientos
de fracturamiento y empaque,” Oilfield Review 16, no. 3
(Invierno de 2004/2005): 18–31.
5. Haughton DB y Connell P: “Reliable and Effective
Downhole Cleaning System for Debris and Junk
Removal,” artículo SPE 101727, presentado en la
Conferencia y Exhibición de Petróleo y Gas del Pacífico
Asiático de la SPE, Adelaide, Australia Meridional,
Australia, 11 al 13 de septiembre de 2006.
6. Física Visual, Facultad de Física, Universidad de Sydney,
Australia: “Fluid Flow, Ideal Fluid, Bernoulli’s Principle,
http://www.physics.usyd.edu.au/teach_res/jp/fluids/
flow3.pdf (Se accedió el 16 de septiembre de 2012).
> Protección de los disparos abiertos.
Para aislar los disparos abiertos, que pueden
ser dañados por los escombros provenientes
de las operaciones de pozos ejecutadas en
zonas situadas por encima de los disparos,
los perforadores colocan arena sobre un
empacador temporario. Una vez concluidas
las operaciones en la zona superior, la arena
y los escombros provenientes del pozo se
remueven de la parte superior del empacador,
que luego es liberado y extraído del pozo.
Oilfield Review
WINTER 12/13
Pistola de disparo
Nuevos
disparos
Arena
Empacador
temporario
Disparos
abiertos

Volumen 24, no.4 7
fluidos viscosos, exponen al riesgo de pérdida de
circulación como resultado de las ECDs elevadas.
Estos ambientes de pozos complejos exigen nue-
vos enfoques.
Viejo concepto: Nueva aplicación
Desde hace siglos, existe un enfoque para afrontar
los riesgos que plantean las velocidades de circu-
lación altas: el vacío creado por efecto Venturi.
A fines del siglo XVIII, el físico italiano Giovanni
Battista Venturi describió el efecto que recibió su
nombre. Venturi y Daniel Bernoulli, un matemá-
tico suizo que trabajó en mecánica de fluidos, son
conocidos por los descubrimientos que conduje-
ron al desarrollo de la bomba de vacío Venturi.
Los ingenieros y desarrolladores han utilizado el
diseño de la bomba de vacío Venturi en muchas
aplicaciones, que incluyen desde sistemas de
mezcla de fluidos hasta equipos para el cuidado
de la salud y equipos de mantenimiento domés-
tico, tal como el pico rociador de una manguera
de jardín común. Hoy, los ingenieros están apli-
cando este principio fundamental —el efecto
Venturi— para diseñar sistemas especiales de
limpieza de pozos capaces de ejecutar operacio-
nes de remoción de escombros en ambientes sub-
terráneos difíciles.
El efecto Venturi puede ser descripto como un
vacío inducido por un chorro. Las leyes de la diná-
mica de fluidos descriptas por Venturi y Bernoulli
establecen que la velocidad de flujo se incrementa
con un estrangulamiento del diámetro del trayecto
de flujo, satisfaciendo el principio de continuidad,
en tanto que se produce una reducción correspon-
diente en la presión, satisfaciendo el principio de
conservación de la energía mecánica. Una caída
simultánea de la presión estática localizada pro-
voca un vacío (arriba).6
Los sistemas de vacío Venturi presentan nume-
rosas ventajas con respecto a las bombas mecáni-
cas convencionales. Los sistemas mecánicos de
vacío convencionales generalmente poseen partes
móviles que pueden resultar problemáticas: las
válvulas pueden atascarse, los filtros de admisión
pueden taponarse y los motores están sujetos
a fallas. En contraposición, las bombas Venturi
poseen un número escaso o nulo de partes móviles
y por ende requieren poco mantenimiento.
Escombros de las profundidades
Recientemente, los ingenieros utilizaron bombas
de vacío de tipo Venturi para remover escombros de
áreas problemáticas y de difícil acceso en los pozos.
Se han desarrollado múltiples diseños, cada uno de
los cuales posee características únicas para satisfa-
cer una serie de requerimientos operacionales.
Diversas compañías de servicios entre las que se
encuentra M-I SWACO, una compañía de
Schlumberger, ofrecen herramientas de recupera-
ción de escombros del fondo del pozo basadas en el
efecto Venturi; algunas están configuradas para ser
utilizadas con tubería flexible y otras para ser
empleadas con herramientas de servicio.
La herramienta WELL SCAVENGER ofrece un
diseño modular que proporciona flexibilidad para
sus aplicaciones. El módulo superior contiene un
motor de una sola boquilla, accionado por fluido,
, Tasa de flujo anular y capacidad de limpieza.
La mayoría de los pozos utilizan sartas de
revestimiento consecutivas en las que cada una
de las sartas posee un diámetro menor que la
previa, lo que produce un efecto telescópico.
En los pozos marinos de aguas profundas, se
requieren sartas de revestimiento múltiples para
controlar la presión del subsuelo y el esfuerzo
presente en la formación. La capacidad para
desplazar los escombros desde el fondo hasta
el extremo superior del pozo mediante el proceso
de circulación solamente es una función de la
capacidad de transporte del fluido y es afectada
directamente por la velocidad anular y las
propiedades viscoelásticas del fluido.
No obstante, a medida que el fluido se desplaza
hacia la superficie, su velocidad se reduce con
cada incremento del tamaño de la tubería de
revestimiento y el diámetro hidráulico efectivo.
Esto impone más exigencias a las características
de viscosidad del fluido para el transporte de los
escombros. La compensación de la pérdida de la
capacidad de transporte mediante el incremento
de la viscosidad o la velocidad del fluido portador
puede traducirse en un incremento de la
densidad de circulación equivalente (ECD), lo
que hace que se ejerza mayor fuerza hidráulica
sobre la formación y puede contribuir a la
pérdida de circulación. El desafío del perforador
consiste en lograr una capacidad de transporte
satisfactoria en dirección hacia la superficie y a
la vez mantener el pozo dentro de las limitaciones
de la ECD en el fondo. Debido a este problema,
la remoción de escombros con métodos
convencionales puede ser difícil.
Oilfield Review
WINTER 12/13
36 pulgadas
28 pulgadas
22 pulgadas
Tamaño de la
tubería de
revestimiento
Flujo
Cemento
Zapata de
entubación
18 pulgadas
16 pulgadas
135/8 pulgadas
95/8 pulgadas
75/8 pulgadas
Agujero
descubierto
113/4 pulgadas
Incrementodeldiámetrohidráulico
> Efecto Venturi. A medida que pasa a través de un estrangulamiento del flujo a alta
velocidad, el fluido genera una caída de presión localizada, lo que produce la succión
que puede ser aprovechada para aspirar los escombros.
Oilfield Review
WINTER 12/13
Entrada de fluido Salida de fluido
Chorro
Succión
Área de caída
de presión

8 Oilfield Review
Módulo del motor
Módulo
de tamizado
de escombros
Módulos de
recolección
de escombros
Oilfield Review
WINTER 12/13
Tamiz de
filtración
Área de
baja presión
generada por el
efecto Venturi
Chorro
Circulación
normal invertida
herramienta abajo
Flujo
inverso
Flujo
convencional
Motor
Flujo
mixto
Arreglo
magnético
Área de
recolección
de escombros
Área de
recolección
de escombros
Área de
recolección
de escombros
Trayecto de los
escombros y del
flujo de fluido
Cámara inferior
de recolección
de escombros
Deflector
de escombros
diseñado sobre la base del principio de Venturi.
La presión de las bombas de superficie genera un
flujo localizado eficiente de circulación inversa
que alcanza velocidades de levantamiento ópti-
mas sin velocidades de bombeo altas. Este flujo
inverso hace que los escombros fluyan en forma
ascendente por el interior del tubular inferior y
se introduzcan en las cámaras colectoras antes
de que lleguen a la cámara colectora de residuos
ferrosos y luego fluyan a través del tamiz de filtra-
ción (izquierda). El sistema básico de tres módu-
los puede ser complementado con un arreglo de
herramientas auxiliares, tales como el arreglo
magnético MAGNOSTAR, un filtro de fondo de
pozo WELL PATROLLER, el dispositivo RIDGE
BACK BURR MILL y un accesorio de derivación
de acción simple (SABS), para ampliar el alcance
operativo (próxima página, arriba).
Dado que las herramientas de remoción de
escombros a menudo se despliegan en fluidos a
base de salmuera que poseen intrínsecamente
una capacidad limitada de transporte de sólidos,
las técnicas convencionales en general requieren
altas velocidades de circulación o fluidos portado-
res viscosos para levantar los escombros e intro-
ducirlos en canastas o cámaras de captación.
Estas medidas no son necesarias con la herra-
mienta WELL SCAVENGER. Cuando los disparos
se encuentran abiertos y están sujetos a proble-
mas de pérdida de circulación o daños, cuando
existen equipos de fondo de pozo sensibles a la
presión de operación, o cuando las limitaciones
de los equipos de superficie imposibilitan el logro
de velocidades de bombeo elevadas, las herra-
mientas de nueva generación, tales como el dispo-
sitivo WELL SCAVENGER, ofrecen a los ingenieros
una ventaja significativa. Los ingenieros de
M-I SWACO utilizan un software patentado de
régimen de flujo para determinar la velocidad de
bombeo de superficie requerida para recuperar
los escombros previstos sin afectar los equipos de
fondo de pozo o los disparos abiertos.
Dependiendo del volumen de escombros antici-
pado, los ingenieros configuran uno o más módulos
de recolección de escombros en el extremo inferior
de la herramienta de servicio. Cada módulo está
diseñado con un área de recolección de escombros,
un derivador de flujo y un tubo de flujo interno pro-
visto de un centralizador interno que brinda resis-
tencia y estabilidad. El tubo de flujo interno
proporciona el trayecto para el flujo inverso, y el
derivador ayuda a que los escombros se separen
del fluido e ingresen en el área de recolección a
medida que el fluido fluye a través de cada una de
las cámaras.
La unidad de tamizado se encuentra fijada
por encima de los módulos de recolección de
escombros y por debajo del motor. El fluido fluye
a través de la herramienta, pasa por un arreglo
magnético y luego atraviesa un filtro antes de
salir de la herramienta. Los arreglos de filtros e
imanes se encuentran internamente centraliza-
dos para lograr estabilidad en pozos desviados.
Después de la limpieza, o cuando el sistema se
> Configuración del módulo de la herramienta
WELL SCAVENGER. El fluido que fluye a través
del motor de la herramienta WELL SCAVENGER
(extremo superior izquierdo) recorre el siguiente
trayecto: el fluido que fluye desde la superficie
a través del chorro (flecha verde descendente)
genera una zona de baja presión. El efecto de
vacío que resulta de esta caída de presión
localizada hace que el fluido y los escombros
suban a través de la herramienta WELL
SCAVENGER y luego a través del centro del
motor (flecha roja ascendente). El fluido pasa
por el perímetro del motor, invierte la dirección
proximal con respecto al chorro (flechas rojas
curvas) y luego fluye fuera de la herramienta
(flechas negras). Cuando sale de la herramienta,
una porción del fluido se desplaza por el pozo
hacia la superficie (flechas verdes ascendentes),
en tanto que el resto viaja de regreso. Antes de
llegar al motor, el fluido cargado de escombros
pasa a través de la cámara de recolección inferior
(derecha). Una vez dentro de la herramienta, los
escombros en movimiento interactúan con los
elementos del deflector de la herramienta,
contribuyendo a la decantación en las cámaras
de recolección. Cuando una cámara se llena, los
escombros fluyen hacia las cámaras subsiguientes.
Cuando el fluido cargado con escombros
asciende a través de la herramienta WELL
SCAVENGER, no todos los escombros decantan
en las cámaras de recolección. Algunos pasan
al módulo de tamizado, en el que un arreglo
magnético atrae y recolecta los materiales
ferrosos; luego, el fluido pasa a través de
un filtro que remueve los materiales no
ferrosos residuales.

Volumen 24, no.4 9
llena o se obtura, se puede abrir la herramienta
SABS, lo cual permite velocidades de circulación
anular más altas. Esto a su vez ayuda a limpiar los
escombros residuales localizados por encima de
la herramienta. La herramienta WELL SCAVENGER
puede remover una amplia variedad de tipos de
escombros de los pozos, que incluyen escombros
de las operaciones de fresado, dientes y conos de
barrenas, arena, herramientas manuales peque-
ñas y escombros de las pistolas de disparos.
En la superficie, la manipulación segura de
las herramientas de recuperación cargadas con
escombros es esencial, especialmente cuando
han sido expuestas a la presencia de bromuro de
cinc y otros fluidos de terminación de pozos carac-
terizados por sus riesgos elevados en materia de
salud, seguridad y ambiente (HSE). Para abordar
esta problemática, los módulos de la herramienta
WELL SCAVENGER están provistos de cabezas de
levantamiento herméticas diseñadas para conte-
ner los materiales recuperados en la superficie
durante la extracción de la herramienta.
Remoción de la arena y los
escombros de las pistolas
Los operadores generalmente colocan tapones
puente temporarios por encima de las zonas pro-
ductivas durante la ejecución de operaciones
tales como la operación de redisparo de las
zonas superiores. Además, la arena o el apunta-
lante cerámico se coloca generalmente por encima
de los tapones temporarios para proporcionar
protección adicional a los mecanismos de engan-
che instalados de cara hacia arriba, que liberan y
recuperan los tapones temporarios.
En el año 2011, Eni SpA utilizó como tapones
los empacadores BA para empaque de grava
QUANTUM para llevar a cabo operaciones de ter-
minación de múltiples zonas con tratamientos de
empaque de grava en una serie de pozos del Mar
Adriático, en el área marina de Italia. Después de
colocar los tapones, los perforadores emplazaron
arena por encima de cada uno de ellos a fin de
protegerlos de los escombros de las pistolas y de
la formación, generados durante las operaciones
de disparos de la zona suprayacente. Una vez con-
cluidas las operaciones de disparos, se bajó al
pozo la herramienta WELL SCAVENGER y se eli-
minaron con éxito la arena y los escombros de las
pistolas provenientes de la parte superior de
cada empacador.
Los ingenieros de M-I SWACO en Aberdeen tra-
bajaron con los ingenieros de Schlumberger en
Ravenna, Italia, para planificar cuidadosamente
cada terminación. El operador utilizó 1,3 g/cm3
[10,8 lbm/galón] de cloruro de calcio [CaCl2] como
fluido de terminación y emplazó en el pozo 20 litros
[5,3 galones] de apuntalante cerámico cuya den-
sidad era de 2,7 g/cm3 [22,5 lbm/galón], por
encima de cada empacador temporario antes de
disparar las zonas más someras. El primer pozo,
un pozo vertical, fue disparado con 39 tiros/m
[12 tiros/pie] (arriba).
> Herramientas de limpieza de pozos. La herramienta MAGNOSTAR es un arreglo magnético que
recoge los residuos ferrosos a medida que la corriente de residuos pasa por la herramienta.
Las paletas del alojamiento del arreglo magnético generan un área de flujo para la derivación del
fluido alrededor de la herramienta, a la vez que se proporciona una separación respecto de la pared
de la tubería de revestimiento. La herramienta WELL PATROLLER es un dispositivo de filtrado de
fondo de pozo que se corre en la sarta de limpieza. Cuando se baja en el pozo, este dispositivo ayuda
a limpiarlo. Luego, a través de un filtro de tela metálica, la herramienta filtra cualquier escombro
remanente del espacio anular a medida que el arreglo se extrae del pozo. La herramienta
RIDGE BACK BURR MILL es una herramienta de limpieza de la tubería de revestimiento para las
tuberías de revestimiento o las tuberías de revestimiento cortas (liners) disparadas. La herramienta
remueve las rebabas de los disparos para asegurar el pasaje irrestricto de los componentes de la
terminación hasta el fondo del pozo. Los usuarios pueden desactivar la herramienta RIDGE BACK
BURR MILL una vez concluida la operación de fresado y limpieza. El perforador hace circular una
bola de accionamiento hasta la herramienta; la bola desplaza una camisa interna de soporte para
eliminar la fuerza de expansión ejercida sobre los componentes estructurales (costillas) de fresado.
El accesorio de derivación de acción simple (SABS) permite que los perforadores incrementen la
velocidad de flujo en una sarta de revestimiento por encima de una tubería de revestimiento corta o
de una reducción de la tubería de revestimiento. La herramienta se baja en el pozo con sus orificios
de circulación en posición cerrada (segunda desde la derecha). Para abrirlos, el perforador lanza una
bola de accionamiento (derecha). Esta acción redirecciona e invierte el flujo de fluido desde la parte
inferior de la sarta de herramientas para sortear la sarta, eliminando de este modo las restricciones
de flujo, permitiendo un incremento de la velocidad de bombeo y estableciendo una mayor velocidad
anular. Para cerrar los orificios, el perforador dispara una segunda bola de accionamiento.
TrayectodelflujodefluidoBoladeaccionamientoOilfield Review
WINTER 12/13
Herramienta
MAGNOSTAR
Herramienta
WELL PATROLLER
Herramienta
RIDGE BACK BURR MILL
Paleta
Componentes
estructurales
(costillas) de
fresado
retráctiles
Camisa del
estabilizador
Orificios de
circulación
Filtro
Derivador
de fluido
Orificios
cerrados
Orificios
abiertos
Arreglo
magnético
Herramienta
SABS
Profundidad, topeZona Profundidad, base Longitud de la zona Tiros
1 782 m [5 846 pies]1 1 794 m [5 886 pies] 12 m [39 pies] 472
> Intervalos disparados en un pozo del Mar Adriático.

10 Oilfield Review
Después de disparar cada zona, el perforador
corrió una herramienta WELL SCAVENGER y una
zapata de lavado en el pozo para remover el
exceso de apuntalante cerámico y limpiar el
mecanismo de enganche para la recuperación de
los empacadores.
En la primera carrera, el tope de los escom-
bros fue localizado con la herramienta WELL
SCAVENGER y no se inició proceso alguno de cir-
culación, lo que permitió que la zapata de lavado
se deslizara sobre los escombros y se asentara en
el tapón del empacador. La arena y los escombros
fueron removidos con éxito y el tapón temporario
se recuperó sin incidentes. No obstante, para
reducir el riesgo de atascamiento de la herra-
mienta en la arena o el riesgo de daño del empa-
cador, los ingenieros optaron por iniciar la
circulación a aproximadamente 30 m [100 pies]
por encima del tope anticipado de la píldora de
arena en carreras subsiguientes.
En cada pozo, después de posicionar la zapata
de lavado en el tapón del empacador, el perfora-
dor hizo circular desde un volumen y medio hasta
tres volúmenes anulares para asistir en la lim-
pieza general de los escombros. La herramienta
WELL SCAVENGER removió cada píldora de arena
en un promedio de 25 minutos. En base a la recupe-
ración total de residuos no ferrosos, 16 kg [35 lbm]
de peso seco, o aproximadamente un 65% de la
arena cerámica, fueron bombeados fuera del pozo a
través del tamiz de tela. Los escombros de las pisto-
las y las partículas de arena más grandes quedaron
retenidos en las cámaras de recolección, y los
materiales ferrosos se recolectaron en el arreglo
magnético del módulo de filtrado (abajo). Las bri-
gadas manipularon, limpiaron, inspeccionaron y
prepararon las cámaras de escombros para que
pudieran ser corridas nuevamente en los arreglos
de fondo subsiguientes (BHAs).
En dos pozos subsiguientes, se llevaron a cabo
operaciones similares; el tercer pozo fue desviado
24°. Mediante la utilización de la herramienta
WELL SCAVENGER, los perforadores removieron
con éxito la arena y los escombros de las pistolas
en las 12 carreras, lo que permitió que cada empa-
cador fuera recuperado sin incidentes.
Escombros en áreas sensibles a la presión
Las acumulaciones de arena y otros escombros
pequeños sobre los empacadores pueden dificul-
tar la recuperación de estos últimos. De un modo
similar, estos materiales pueden interferir con la
operación de otros equipos mecánicos de fondo
de pozo, tales como las válvulas de aislamiento de
la formación (FIVs). Dado que estas válvulas son
activadas por presión, las técnicas de remoción
de escombros deben asegurar que se produzcan
cambios mínimos de presión localizada. El motor
VenturideunasolaboquillaWELLSCAVENGERper-
mite la remoción de escombros con bajas velocida-
des de circulación, lo que minimiza los cambios de
presión cerca de una válvula FIV. En una operación
de limpieza típica con válvulas FIV, el BHA incluye
los componentes del sistema WELL SCAVENGER
y una o más herramientas complementarias de
limpieza de pozo, tales como las herramientas
MAGNOSTAR y WELL PATROLLER (próxima
página, izquierda).
En el año 2012, un operador internacional del
sector del Mar del Norte correspondiente al
Reino Unido planificó una limpieza específica por
encima de una válvula FIV. Las herramientas con-
vencionales que requieren altas tasas de flujo
pueden causar problemas cuando limpian la zona
cercana a la válvula FIV. Estas condiciones incre-
mentan el riesgo de accionamiento accidental de
la válvula o de daño a los componentes del arre-
glo (aparejo) de terminación.
Para un desempeño óptimo de la herramienta,
el tapón de alta presión situado en el extremo infe-
rior de la herramienta WELL SCAVENGER debe
estar colocado a 0,3-1 m [1-3 pies] por encima de la
bola de accionamiento de la válvula FIV. En este
caso, este espaciamiento se logró con un empalme
de tope de 71
/8 pulgadas, lo que redujo el riesgo de
daño de la válvula FIV como resultado de un con-
tacto accidental.
En esta operación, la herramienta WELL
SCAVENGER fue bajada en el pozo hasta que el
tapón de alta presión estuvo a aproximadamente
6 m [20 pies] por encima de la bola de acciona-
miento de la válvula FIV. El perforador comenzó a
bombear a una velocidad predeterminada de
4 bbl/min [0,6 m3/min], mientras bajaba lenta-
mente la herramienta en el pozo. Cuando el tapón
de alta presión estuvo a unos 0,75 m [2,5 pies] por
encima de la bola de accionamiento de la válvula
FIV, el ingeniero incrementó levemente las veloci-
dades de bombeo hasta 6 bbl/min [0,95 m3/min],
lo que aseguró una limpieza óptima en torno al
área de la bola de la válvula FIV sin exponer a
daños el hardware de fondo de pozo.
Después de bombear durante 30 minutos, el
personal del equipo de perforación llevó la herra-
mienta a la superficie. Las cámaras de escombros
habían recolectado un total de 11,8 kg [26 lbm]
de diversos residuos no ferrosos consistentes fun-
damentalmente en trozos pequeños de caucho.
Las brigadas recuperaron 0,91 kg [2 lbm] adicio-
nales de residuos ferrosos de la sección magné-
tica interna de la herramienta.
Originalmente, el operador se propuso operar
la válvula FIV al cabo de un período relativa-
mente corto después de la limpieza, pero el pozo
fue suspendido temporariamente. Si bien la con-
firmación definitiva de la limpieza no puede ser
verificada hasta operar la válvula, la colocación
exitosa de la herramienta WELL SCAVENGER
cerca de la válvula FIV, combinada con la canti-
dad de escombros recuperados, hace pensar que
la operación fue fructífera. La compañía tiene
previsto volver a este pozo en un futuro cercano.
> Recolección de escombros de pozos en el Mar Adriático. El arreglo magnético de la herramienta
WELL SCAVENGER atrae los residuos ferrosos que circularon a través de dicha herramienta (A).
De las cámaras de recolección de escombros, se recuperaron escombros cerámicos (B) y residuos
de las pistolas de disparos (C).
A B
C

Volumen 24, no.4 11
Los pozos con empaques de grava, especial-
mente aquéllos que exhiben baja presión de yaci-
miento y están sujetos a pérdidas de circulación,
también pueden ser fácilmente dañados por las
técnicas de remoción de escombros. Dentro de los
filtros de empaque de grava, puede acumularse
arena y otros escombros pequeños que impiden
la producción. En las operaciones de retermina-
ción, los operadores a menudo necesitan remover
estos materiales desde el interior de los delicados
filtros para mejorar las tasas de producción.
Para los ingenieros de terminación de pozos,
la imposibilidad de hacer circular salmuera para
operaciones de terminación en yacimientos de
baja presión limita las opciones de recuperación
de escombros. Una de las características únicas
de la herramienta WELL SCAVENGER es su capa-
cidad para recuperar escombros del fondo del
pozo con velocidades de circulación bajas, lo que
la convierte en una solución ideal para estas apli-
caciones dificultosas.
Ésta era precisamente la situación en el año
2012, cuando un operador del Talud Norte de
Alaska, en EUA, necesitaba reterminar un pozo
con empaque de grava en agujero descubierto que
había comenzado a experimentar declinaciones
de la producción. Según los ingenieros, la arena
acumulada en el interior de los filtros de empa-
que de grava estaba obturando la producción.
Pero al reingresar en el pozo, las bajas presiones
de yacimiento produjeron pérdidas de retorno
cuando el personal de reparación de pozos intentó
la circulación con agua filtrada de 1,02 g/cm3
[8,5 lbm/galón] de densidad. Los ingenieros de
M-I SWACO recomendaron limpiar la tubería de
revestimiento de 95
/8 pulgadas hasta el tope del
arreglo de empaque de grava, a una profundidad
de alrededor de 1 300 m [4 300 pies], y luego correr
la herramienta WELL SCAVENGER en el arreglo
de empaque de grava en agujero descubierto para
remover los escombros hasta una profundidad
total de aproximadamente 1 500 m [5 000 pies].
Para proteger el empaque de grava en el agujero
descubierto, a la vez que se limpiaba la tubería de
revestimiento superior de 95
/8 pulgadas y se regis-
traba el pozo, se colocó un empacador temporario
justoporencimadelarreglodeterminacióninferior.
Luego, se emplazaron 454 kg [1 000 lbm] de arena
por encima del empacador para proteger el
mecanismo de desenganche de los escombros
durante la limpieza de la tubería de revesti-
miento superior. Después de limpiar la tubería de
revestimiento y registrar el pozo, se hizo circular
la arena hasta la superficie y el empacador tem-
porario fue recuperado con éxito.
La brigada de M-I SWACO corrió las herra-
mientas WELL SCAVENGER en el pozo, a una
velocidad de 1 m/min [3 pies/min], y a la vez uti-
lizó una velocidad de bombeo de 4 bbl/min
[0,6 m3/min] (arriba). Las velocidades de bom-
beo de superficie se mantuvieron en el extremo
inferior del rango óptimo de la herramienta,
> Configuración de la herramienta WELL
SCAVENGER para la remoción de escombros
de las válvulas de aislamiento de la formación.
Las herramientas pueden ser configuradas
para limpiar en áreas sensibles cercanas a
las válvulas FIV. En este caso, una herramienta
WELL PATROLLER, un arreglo magnético
MAGNOSTAR y la herramienta SABS fueron
corridos por encima de la herramienta WELL
SCAVENGER para asegurar la remoción de
escombros del pozo. Un localizador de
restricción interior limita el movimiento
descendente de la herramienta de servicio
en el arreglo (aparejo) de terminación.
Cámaras de
recolección
de escombros
Oilfield Review
WINTER 12/13
Herramienta
SABS
Herramienta
de servicio
Localizador
de restricción
interior
Tubería lavadora
Cuña de orientación
Herramienta
WELL PATROLLER
Módulo de tamizado
de escombros y motor
WELL SCAVENGER
Herramienta
MAGNOSTAR
> Limpieza del interior de los filtros para
operaciones de empaque de grava. El arreglo
WELL SCAVENGER está configurado para correr
dentro de los arreglos de filtros para empaques
de grava. Cuatro cámaras de recolección de
escombros y 21 uniones de herramienta de
servicio se ensamblan por debajo del motor; estos
componentes son suficientemente pequeños para
ser insertados dentro del arreglo de filtros. En este
caso, el motor y las cámaras de recolección de
escombros yacen por encima del extremo superior
de los filtros para empaque de grava durante la
remoción de los escombros. Después que la
herramienta remueve los escombros, el perforador
sube el arreglo de herramientas hasta el extremo
superior de la tubería de revestimiento corta y la
herramienta SABS se abre, lo que permite el
incremento de las velocidades de circulación
anular y asegura que cualquier escombro residual
que permanezca en el espacio anular sea llevado
a la superficie para su remoción.
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WINTER 12/13
Herramienta
de servicio
Herramienta SABS
Cámaras de
recolección de
escombros
21 uniones
de herramienta
de servicio
Cuña de orientación
Módulo de tamizado
de escombros y motor
WELL SCAVENGER

12 Oilfield Review
minimizando la pérdida de retornos. Después que
el perforador limpiara cada tiro de tubería, las velo-
cidades de bombeo se incrementaron a 7 bbl/min
[1,1 m3/min] durante cinco minutos. La herra-
mienta alcanzó la profundidad prevista en una
sola carrera. El personal de reparación de pozos
recuperó 6,6 kg [14,5 lbm] de arena de forma-
ción, caucho y residuos de metales de los filtros
de empaque de grava (derecha). Luego de la
recuperación exitosa de los escombros del inte-
rior de los filtros, el operador continuó con las
operaciones de reterminación.
Remoción de escombros
de las operaciones de fresado
Los perforadores utilizan técnicas de fresado
para varias operaciones de pozos, tales como la
abertura de ventanas en la tubería de revesti-
miento, el suavizado de rebabas y bordes presen-
tes por encima de las herramientas y la trituración
de tapones y empacadores para que puedan
hacerse circular hacia la superficie.
En el año 2010, un operador que trabajaba en
el Golfo de México tenía previsto remover del
pozo un tapón puente de hierro fundido (CIBP).
Para poder fresar el CIBP, el operador tenía que
remover 60 m [200 pies] de cemento que había
sido emplazado en la parte superior del tapón.
El perforador bajó al pozo una barrena de conos
giratorios de 81
/2 pulgadas y localizó el tope del
cemento a aproximadamente 240 m [800 pies].
Durante las operaciones de perforación, un cono
de la barrena se perdió en el pozo.
El perforador extrajo la barrena dañada del
pozo y volvió a bajar con una fresa, pero no pudo
triturar el cono errante. Para minimizar la pérdida
de tiempo de equipo de perforación adicional, el
operador buscó una solución que removiera el cono
de la barrena y fresara el CIBP en un solo viaje.
Los ingenieros de M-I SWACO recomendaron la
herramienta WELL SCAVENGER con un BHA
especial para satisfacer los objetivos de la compa-
ñía en un solo viaje.
El BHA estaba compuesto por dos piezas: una
zapata de lavado —provista de un exterior liso, un
interior rugoso y un borde de ataque también
rugoso—yunaextensióndetuberíalavadoraprovista
de dos filas de canastas salientes (finger baskets).
Para ayudar a capturar el cono de la barrena se
insertaron cables salientes (finger cables). El BHA
permitió una separación de 5 m [16,5 pies] entre
el extremo inferior de la herramienta WELL
SCAVENGER y el borde de ataque de la zapata.
El perforador bajó el BHA al pozo y localizó el
tope del CIBP, comenzó a circular y fresar el tapón.
Con una velocidad de la fresa de 80 rpm, el supervi-
sor de operaciones de pesca fresó el CIBP en unas
cinco horas con un peso sobre la herramienta de
4 450-26 700 kg [1 000-6 000 lbf] y un esfuerzo de
torsión de 1 356-4 067 N.m [1 000-3 000 lbf-pie].
Una vez fresado el intervalo total de 0,6 m
[2,0 pies], la brigada de perforación llevó el BHA a
la superficie. La herramienta había recolectado
entre 12 y 15 lbm [5,5 y 6,8 N] de restos metálicos.
Los elementos más grandes que no pudieron
ingresar en la herramienta WELL SCAVENGER
quedaron en el interior de los cables salientes y
debajo de la canasta saliente. Estos elementos
incluyeron el cono de la barrena, los anillos del
cono, las piezas de caucho del empacador y otros
componentes del CIBP. Sobre la base de la canti-
dad de material acumulado, los técnicos determi-
> Escombros diversos removidos de las profundidades. Los perforadores sellaron las cámaras para
escombros de la herramienta WELL SCAVENGER al remover la herramienta de un pozo situado en el
Talud Norte de Alaska. Cuando las cuatro cámaras se abrieron posteriormente en las instalaciones de
M-I SWACO, se observó que contenían varios materiales entre los que se encontraban una mezcla de
arena de formación, piezas de caucho y material ferroso. Una lapicera, no recuperada del pozo, ilustra
el tamaño relativo.
Oilfield Review
WINTER 12/13
Escombros recuperados Vista en primer plano

Volumen 24, no.4 13
Oilfield Review
WINTER 12/13
naron que la mayor parte de los escombros había
sido removida del pozo.
A pesar de las propiedades de levantamiento
inferiores del fluido a base de agua de mar utili-
zado en el pozo, el sistema de recuperación de
escombros WELL SCAVENGER removió el cono
de la barrena y los escombros asociados con el
fresado del CIBP. Los perforadores bajaron con
éxito al pozo y recuperaron los elementos de
herramientas remanentes sin interferencia alguna
de escombros o detritos, lo que evitó el costo de
viajes adicionales.
Remoción de empacadores atascados
Los perforadores e ingenieros se esfuerzan denoda-
damente por minimizar los riesgos operacionales.
A pesar de estos esfuerzos, las sartas de perforación
se atascan, los arreglos de terminación no logran
alcanzar sus objetivos y los detritos se desplazan
sinuosamente en el pozo. Recientemente, un ope-
rador que trabajaba en el Talud Norte de Alaska
experimentó este tipo de evento.
Mientras el operador bajaba un empacador en
la tubería de revestimiento de 95
/8 pulgadas, el
empacador se fijó prematuramente a una profun-
didad de 2 494 m [8 184 pies]. Previamente, el
operador había colocado un empacador con un
arreglo de tipo “aguijón” adosado a aproximada-
mente 3 078 m [10 100 pies]. Una vez reperforado
el empacador atascado, debió limpiarse el pozo
hasta el extremo superior del empacador más
profundo antes de que el operador reanudara las
operaciones de reterminación posteriores.
La operación de remoción de escombros se
vio complicada por la desviación de 80° del pozo,
desde aproximadamente 762 m [2 500 pies] hasta
la profundidad total. Después de que una herra-
mienta de pesca de tipo canasta de recuperación,
de una compañía competidora, recogiera muy
pocos escombros en dos carreras, los ingenieros del
grupo de herramientas especiales de M-I SWACO
en Alaska y Houston recomendaron un BHA espe-
cialmente modificado, combinado con la herra-
mienta WELL SCAVENGER, y varias herramientas
MAGNOSTAR de gran capacidad.
El BHA incluyó 27 m [90 pies] de tubería lava-
dora, un depurador de tubería de revestimiento
HEAVY DUTY RAZOR BACK CCT, las herramientas
MAGNOSTAR, la herramienta WELL SCAVENGER
y el empalme de circulación SABS. Cuando las
herramientas alcanzaron una profundidad de
1 890 m [6 200 pies], una gran acumulación de
escombros en el lado inferior del pozo obstacu-
lizó el avance. A través de la circulación continua
y del movimiento casi constante de la tubería, el
perforador pudo llevar el arreglo de herramientas
hasta 1 914 m [6 280 pies]. Luego, se procedió a
extraer las herramientas del pozo. Una vez que
éstas estuvieron en la superficie, los técnicos
recuperaron 83 kg [184 lbm] de residuos ferrosos
de las herramientas MAGNOSTAR (arriba).
Mientras los técnicos limpiaban las herra-
mientas MAGNOSTAR, el perforador bajó al pozo
una herramienta de pesca de tipo canasta de
recuperación y un arreglo magnético de una com-
pañía competidora. Cuando se extrajo la herra-
mienta, los técnicos recuperaron una cuña de
empacador y 9 kg [20 lbm] de residuos ferrosos.
UnasegundacarreradelarregloWELLSCAVENGER
incluyótresherramientasMAGNOSTAR.Estacarrera
arrojó 130 kg [287 lbm] adicionales de residuos
ferrosos en las herramientas MAGNOSTAR y 469 kg
[1 033 lbm] de arena y limo, además de 76 kg
[168 lbm] de residuos ferrosos recuperados de
las cámaras de recolección de la herramienta
WELL SCAVENGER.
Una última carrera efectuada con las tres
herramientas MAGNOSTAR proporcionó 66 kg
[145 lbm] adicionales de residuos ferrosos.
Despuésdeeliminarlamayoríadelosescombrosdel
pozo, el perforador pudo bajar con una fresa pulida
para limpiar el calibre del empacador inferior.
Las herramientas M-I SWACO removieron un
total de 824 kg [1 817 lbm] de residuos ferrosos y
no ferrosos del pozo.
Desarrollo de herramientas en rápida evolución
Las terminaciones complicadas, las configuracio-
nes de pozos complejos y los costos elevados del
tiempo de equipo de perforación están llevando a
los ingenieros a identificar nuevas aplicaciones
para el arreglo WELL SCAVENGER y las herra-
mientas asociadas de remoción de escombros.
Ahora, gracias a las nuevas herramientas y técnicas
de recuperación de escombros, los perforadores
están en mejores condiciones de remover los mate-
riales colocados intencionalmente en el fondo del
pozo o los elementos que se pierden accidental-
mente en éste. Las combinaciones de herramientas
están evolucionando para abordar un abanico más
amplio de necesidades de terminación de pozos y
recuperación de escombros. La evolución de los
diseños de las herramientas de recuperación de
escombros está reduciendo los riesgos, recor-
tando los costos y mejorando la productividad de
los pozos.
El trabajo de diseño actual optimizará aún
más la gama y el alcance de las herramientas de
recuperación de escombros utilizadas a grandes
profundidades. Dado el costo creciente del tiempo
de equipo de perforación, especialmente en
ambientes de aguas profundas, los ingenieros se
están concentrando en el desarrollo de sistemas
que permitan combinar la recuperación de escom-
bros con otras operaciones de pozos en una sola
carrera de herramientas. Por ejemplo, las pruebas
de campo han demostrado que las herramientas de
recuperación de escombros y fresado pueden com-
binarse con el hardware de recuperación de empa-
cadores para quitar las rebabas de los disparos de
la tubería de revestimiento, recuperar los escom-
bros generados y remover un empacador tempora-
rio, todo en una sola carrera, con lo cual se mejora
la eficiencia operacional y se reducen los costos.
Existen otros desarrollos en marcha para ayudar a
los operadores a recuperar los escombros en
ambientes de pérdida de circulación de baja pre-
sión, tendientes a lograr terminaciones exitosas en
situaciones cada vez más desafiantes. —DW
> Recuperación de residuos ferrosos.
Las paletas de la herramienta MAGNOSTAR
se cubren de residuos ferrosos, que han
sido recuperados del pozo después de las
operaciones de fresado. Los residuos
removidos de la herramienta (inserto) se
apoyan en el piso de perforación para su
inspección. Una regla, no recuperada del
pozo, muestra la escala de los residuos.

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