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Transcripción del episodio
🎧 TEMPORADA 1 | EPISODIO 11: PULSO DE LODO [TRANSCRIPCIÓN]
Ken:
Soy Ken Miller.
David:
Y yo soy David Erdos.
Ken:
Bienvenidos al Erdos Miller New Technology Podcast, donde pasamos nuestro tiempo no productivo hablando de toda la tecnología relacionada con la perforación. Este podcast es para cualquiera interesado en aprender sobre la tecnología que nos ayuda a perforar más lejos y alcanzar más recursos cada día.
Hoy nuestro invitado es David Cramer. David es el dueño de Sparrow Technologies, consultor de ingeniería para compañías de MWD y perforación direccional. Dave, ¿cómo estás hoy?
Dave C:
Muy bien Ken, gracias por invitarme de nuevo.
Ken:
De nada.
David:
Ken, para quienes no saben, ¿qué es el pulso de lodo?
Ken:
Me gusta mucho explicar el pulso de lodo a personas que no están en la industria de perforación porque casi nunca me creen. Pero es una idea realmente genial y tengo que darle crédito al ingeniero que la inventó, o a quien fuera que la haya creado, sin importar si era ingeniero o no, porque es una idea muy inteligente.
Cuando estamos perforando, usamos fluido, bombeamos fluido por la tubería abierta, sale por la barrena, regresa y forma un sistema de circulación. Hacemos esto por dos razones principales: una — Dave, cuando eras niño y cavabas un hoyo en el jardín de dos o tres pies, ¿qué pasaba?
David:
¿Se derrumbaba?
Ken:
Sí, se derrumbaba y se llenaba de agua, ¿cierto?
David:
Sí.
Ken:
Usamos el fluido para equilibrar la presión hidrostática y evitar que el pozo se derrumbe, por eso usamos lodos de diferentes pesos.
David:
Ok.
Ken:
También es muy importante para limpiar el pozo. Bombeamos fluido al pozo desde hace mucho tiempo. Alguien descubrió que si colocas una válvula cerca de la barrena y creas una restricción, puedes crear una onda de presión que viaja hasta la superficie, y puede llegar bastante lejos. Si combinas esa válvula con un sistema de sensores, como un sensor direccional, baterías para operar la válvula, etc., puedes controlar esa válvula en tiempo o amplitud, cuánto retienes o cuándo creas esas ondas de presión. Así puedes generar una onda de presión que viaja hasta la superficie y representa datos.
Podemos colocar un sensor de presión en la parte superior de la plataforma donde entra el lodo, y si observamos las ondas que llegan a ese sensor, en función del tiempo, podemos codificar y decodificar datos a través del canal del lodo. Como dije, cuando se lo explico a alguien fuera de la industria, no me cree.
Aquí tienes la traducción al español del segmento solicitado:
David:
Suena bastante increíble, codificar todos esos datos en el flujo del fluido que estás bombeando al fondo. No sé si alguna otra industria hace eso.
Ken:
Sabes, siempre hemos usado radio, ondas inalámbricas en el aire y el espacio. Usamos microondas y cables dedicados como Ethernet y fibra óptica. Definitivamente usamos señales acústicas a través de tuberías, pero pulso de lodo... no sé. Cramer, ¿conoces a alguien fuera de la industria de perforación que use pulso de lodo?
Dave C:
No, no. Es un concepto bastante único. Y creo que es porque estamos en una industria donde es realmente difícil, si no imposible, usar cables mientras estás perforando. Ahora tenemos la telemetría electromagnética, pero antes, cualquier tipo de transmisión inalámbrica era difícil también.
Ken:
Sí, antes usábamos cables cuando los pozos eran más superficiales y podíamos usar herramientas de caída y demás, pero creo que al llegar a profundidades verticales de decenas de miles de pies y laterales aún más largos, estas herramientas de pulso de lodo que son técnicamente inalámbricas se volvieron mucho más atractivas que un sistema cableado.
Dave C:
Así es.
David:
David Cramer, ¿sabes quién inventó el primer sistema de pulso de lodo? Y en segundo lugar, ¿cuál fue el primer sistema de pulso de lodo con el que trabajaste?
Dave C:
Según la historia que conozco, los chicos de Teleco fueron los primeros en inventar un sistema de pulso de lodo. Era una empresa que se organizó a principios de los 80, ubicada en Connecticut. Fueron los primeros en crear el pulso de lodo, que fue lo que dio origen al MWD (Medición Mientras Perfora). Porque antes del pulso de lodo era todo “Medición Después de Perforar,” no podías obtener datos mientras perforabas.
Ellos fueron los primeros. Tuvieron esta idea loca de que “Hey, el lodo ya fluye por las tuberías, pongamos una válvula y codifiquemos datos,” justo como Ken acaba de describir.
Después fueron comprados por Baker Hughes, y eso se convirtió en el MWD como lo conocemos.
Ken:
No sé si fueron los primeros. Siempre es difícil saber quién fue exactamente el primero. Sé que ese fue el primer sistema exitoso del que he oído hablar, pero alguien me dijo que hubo intentos desde los años 60 para hacerlo funcionar.
Dave C:
Y eso es muy posible. Esas cosas se pierden en la niebla de la historia, es difícil de recordar. Seguro que algún oyente nuestro sabe la respuesta.
Ken:
Sí, la historia de la tecnología en petróleo y gas no es tan… ¿cómo decirlo? No es tan inspiradora como la historia de Silicon Valley. Así que no tendemos a registrar todo.
Dave C:
Sí, no vivimos en una industria glamorosa, ¿verdad?
Ken:
No.
David:
Entonces, Dave, ¿cuál fue el primer sistema de pulso de lodo en el que trabajaste?
Dave C:
El primer sistema con el que tuve algo que ver fue el pulso de lodo SperrySun. Era una buena herramienta, divertida e interesante. Eso fue a mediados de los 90, antes de que la industria fuera lo que conocemos hoy. Pero ese fue el primer pulsador con el que tuve contacto, el SperrySun.
David:
Genial. Ken, ¿cuál fue el primer sistema de pulso de lodo con el que trabajaste?
Ken:
Mi primer trabajo en petróleo y gas fue con un sistema MWD. Era tan ingenuo cuando entré que pensé “Oh Dios, estamos haciendo algo realmente genial por primera vez.” Éramos una startup y pensé “Esto debe ser algo nuevo, esta herramienta MWD, ¿verdad?” Pero luego encontré varios artículos en línea sobre la historia que llegaba hasta los 60, 70 y 80 y pensé “¡Vaya, esto no es nuevo!”
Empecé en 2007 y trabajé en un sistema MWD llamado Teledrill desde 2007 a 2009. Fue muy divertido y realmente estaba adelantado a su tiempo. Imitaba, o mejor dicho lideraba, muchas de las cosas por las que todavía luchamos hoy: herramientas cortas, recuperables, con turbina, pulso rápido, velocidades de 2, 3, 4 bits por segundo o más. El Teledrill hacía todo eso en su momento y fue, como dije, muy adelantado a su tiempo, pero una gran experiencia de aprendizaje.
Aquí tienes la traducción al español de esta sección de la trivia:
David:
Interesante. Bueno, creo que ya vamos... bueno, estamos cerca de la mitad del programa. Pero vamos a hacer la trivia ahora.
La primera pregunta es para ti, Ken. ¿Cuál es la velocidad del sonido en el aire al nivel del mar?
Ken:
Oh...
David:
¿Sabes esta?
Ken:
No, me sorprendiste. Siempre pienso en la velocidad del sonido en el agua porque es la velocidad a la que viaja el pulso de lodo. Pero nunca es relevante para mi trabajo saber la velocidad del sonido en el aire.
David:
Wow, esa será la segunda pregunta, para Cramer. Entonces, ¿A: 761 millas por hora; B: 821 millas por hora; C: 698 millas por hora; o D: 1000 millas por hora?
Dave C:
Pues mira, quiero decir que recuerdo que es 1100 kilómetros por hora, así que eso estaría en los altos seiscientos... ¿Una de tus respuestas fue 600 y algo?
David:
698.
Dave C:
698, elijo 698 millas por hora.
David:
No está tan lejos. En realidad es la A: 761 millas por hora.
Dave C:
Mi conversión de métrico a imperial debe estar fallando ahora mismo.
Ken:
¿Y eso es Mach 1, verdad?
Dave C:
Exacto.
David:
Sí, y eso es 340 metros por segundo. La siguiente pregunta es para Ken: ¿Cuál es la velocidad del sonido en el agua a 1 atmósfera de presión? A: 1841 millas por hora; B: 3316 millas por hora; C: 2901 millas por hora; o D: 4783 millas por hora?
Ken:
Me voy a ver ridículo porque acabo de decir que sabía esto.
David:
Tienes que convertir tus pies por segundo a millas por hora.
Ken:
Sí, sí. Probablemente sea como 1500 pies por segundo, ¿no? No lo voy a buscar en Google, lo prometo, pero estoy usando mi calculadora. Algo así... estoy arruinándolo totalmente. Me rindo, ¿cuál es?
David:
Es la B: 3316 millas por hora, que son 4863 pies por segundo.
Ken:
Ok.
David:
Entonces, eso significa que en un pozo de 20,000 pies — un pulso desde el fondo tarda 4.11 segundos en llegar a la superficie.
Ken:
20,000 pies. Entonces, si tengo un pulsador de lodo a unos 20,000 pies, desde que cierra esa válvula hasta que veo el pulso de presión en superficie, son como cuatro segundos y medio, ¿no?
David:
4.1, sí.
Ken:
4.1.
David:
Ahora, si la tubería estuviera llena de aire en vez de agua, el sonido tardaría 17.9 segundos en llegar a la superficie.
Aquí tienes la traducción al español de este segmento:
Ken:
Wow.
David:
Piénsalo.
Ken:
Me sorprende porque ya pensamos que el pulso de lodo es lento, con como 1 bit por segundo o 2 bits por segundo. Pero digamos que te toma 10 segundos obtener una lectura del tool face; en realidad, para cuando tienes esa lectura, tarda 10 segundos transmitir el valor completo, pero además hay un retraso de 4 segundos. Así que son 14 segundos desde que la herramienta tomó esa lectura hasta que la ves aparecer en la pantalla en superficie. Y probablemente un poco más, porque sé que el equipo de superficie tiene buffers y cosas así. Podrían ser hasta 15 segundos entre el momento en que la herramienta midió y cuando te lo muestran en superficie.
David:
Sí, imagina tratar de dirigir con un retraso de 15 segundos en tu control.
Ken:
Nunca lo he tenido que hacer. He construido muchos sistemas que otros han usado, con la suerte o desventaja según como lo veas. Pero yo nunca. Dave, tú fuiste perforador direccional un tiempo, ¿verdad? Estuviste en campo.
Dave C:
Sí, sí. Es todo un arte. Podrías pensar que es pura matemática, desde otra silla. Cuando no haces el trabajo dices “bueno, se pueden hacer las ecuaciones y debería funcionar.” Resulta que también hay un poco de arte en el trabajo.
David:
Casi siempre lo hay.
Bueno, seguimos. Dave, ¿cuáles son los diferentes tipos de pulsadores?
Dave C:
Según entiendo, hay tres tipos: pulso positivo, pulso negativo y lo que llamaríamos sirena de lodo. ¿Es correcto?
Ken:
Me suena bien. Entonces pulso positivo, pulso negativo y sirenas. Y una herramienta MWD normalmente tendría uno de esos pulsadores, ¿cierto?
David:
¿Cuál es el tipo más popular?
Ken:
Según entiendo, el pulso positivo es el más popular. Sé que el pulso negativo dominó mucho tiempo. Las sirenas generalmente se usan en situaciones especiales o en herramientas grandes y costosas offshore.
La mayoría de las herramientas con las que he trabajado usan pulso positivo. Creo que la razón principal es que son simples, no expulsan fluido al anillo, son relativamente baratos de fabricar y suelen ser recuperables. Hay varios factores que los hacen los pulsadores más populares.
Dave C:
Exacto. Otra cosa es que las herramientas de pulso negativo tenían una patente bastante restrictiva por la empresa Geolink, lo que impedía a otras competir en ese mercado.
En cuanto a la sirena de lodo, lo que haces es generar muchos pulsos pequeños para decodificar una forma de onda que permita determinar un cambio de cara en algún punto. Eso implica usar bastante energía para cada pulso pequeño que compone la forma de onda. Así que la energía usada por bit transmitido es alta.
Si tienes una herramienta con baterías o con energía limitada, un pulsador de lodo normal sin sirena es la opción más eficiente.
Aquí tienes la traducción al español de este segmento:
David:
Sí, he escuchado mucho sobre los julios por pulso, que es un factor importante para saber cuánta energía usa un pulsador. Para la próxima pregunta, Dave, ¿existen diferentes tipos — o hay diferentes tipos — de pulsadores positivos?
Dave C:
Correcto, hay dos categorías principales, y una de ellas se puede subdividir más. Tenemos el pulsador de válvula de corte o el pulsador rotatorio, que generalmente son dos placas con agujeros, y al moverse una respecto a la otra, restringen el flujo de lodo o lo dejan pasar.
Y el otro tipo de pulsador es lo que llamamos pulsador de orificio tipo “pop-it”. Donde hay una pieza, un tapón que se mueve axialmente hacia arriba o abajo en un orificio para restringir el flujo de lodo. Ahora, esos pulsadores pop-it se pueden dividir en los que se accionan directamente, o algunos donde el pulsador principal — el pop-it que genera el pulso — obtiene su energía de la presión diferencial dinámica del flujo de lodo.
Ken:
Ok, creo que la forma más sencilla de un pulsador positivo es realmente esas placas girando, ¿no? Porque es muy parecido a cualquier válvula, incluso la de una manguera. Es una pequeña parte que se abre y cierra. Es fácil de imaginar.
Y el pop-it es algo diferente, como dijiste, estás empujando algo dentro del orificio para cerrarlo. ¿Cuál es la ventaja de accionar directamente un pulsador tipo pop-it versus uno que tenga una válvula auxiliar o secundaria?
Dave C:
Bueno, creo que es más fácil empezar con las ventajas de la válvula secundaria, porque ese tipo, que usa la presión diferencial dinámica del lodo para mover el pop-it principal, es muy eficiente.
Con muy poca energía accionas una válvula muy pequeña y, si está bien ubicada, usa las diferentes presiones que existen al pasar el lodo para activar la válvula principal. Así es muy eficiente y permite hacer pulsos con muy pocos julios.
Ken:
Entonces esos los llamaríamos pulsadores hidráulicamente asistidos o tal vez pulsadores operados por lodo.
Dave C:
Sí, también se les conoce así. La posible dificultad es que se necesita un montaje muy delicado en cuanto al tamaño de pistones, sellos y la geometría de la herramienta tiene que ser exacta para que funcione.
Para un diseñador, quizás un pulsador operado directamente sería más fácil de concebir.
Ken:
Usé el término hidráulicamente asistido, pero me gusta pensar en esos como un transistor. Pones poca energía para encender o apagar el transistor y controlar una potencia mucho mayor que fluye a través del dispositivo.
Dave C:
Sí.
David:
Me gusta esa analogía.
Ken:
Es una explicación simplificada de un transistor. Lo bueno de esos pulsadores es que consumen muy poca energía de la batería para “permitir o no el paso de energía”, y la energía que controlan es toda la potencia de la bomba de lodo en superficie. Están bombeando toneladas de julios pasando por el pulsador.
Hasta donde sé, esa es la base de lo que llamamos pulsadores Tensor o pulsadores derivados de Tensor. Y aunque los pulsadores positivos son los más comunes, el tipo más popular de pulsador positivo sería uno derivado de Tensor y asistido hidráulicamente.
Dave C:
Correcto. Diseñaron muy bien ese pulsador. Pero incluso hace 20 años cuando salió, nos dio algunos problemas. Había fallas en fondo y a veces no podíamos entender qué había fallado. Ahora hemos mejorado mucho. Así que diría que hoy en día ese pulsador asistido hidráulicamente es una herramienta muy confiable.
Aquí tienes la traducción al español del segmento solicitado:
Ken:
Bueno, sí, tiene dos válvulas. Una controla a la otra, y no es tan simple como la válvula de corte. La válvula de corte o shear valve se cierra o no. Si se cierra, genera un pulso, si no, no. Pero con los pulsadores hidráulicamente asistidos, puede haber estados raros donde la primera válvula no se mueve, o se mueve pero por alguna razón extraña la válvula principal no se mueve. Así que a veces puedes quedarte atascado en esos estados raros y no generar un pulso. Y cuando sacas la herramienta, puede que no tengas idea de por qué pasó eso.
Dave C:
Sí, y eso es algo con lo que lidiamos mucho en los sistemas MWD. Tienes una falla abajo y no siempre sabes qué pasó.
Ken:
Y cuando vuelve a superficie, dices: “No tengo idea de qué pasó, señor.”
Dave C:
Exacto, exacto.
David:
Debe ser difícil también probar esos pulsadores completamente en superficie porque necesitas todo ese flujo.
Dave C:
Tengo una historia rápida. Estaba trabajando con uno de los primeros pulsadores de válvula de corte, y tuvimos una situación donde a veces a mitad de corrida cambiaba a modo pulso negativo. Y si sabes algo de pulsos negativos, eso suena raro porque normalmente necesitas un orificio al anillo para crear un pulso negativo. Pero aun así sucedía.
Resultó que la placa de la válvula era succionada en una dirección por el flujo de lodo. El efecto Bernoulli del lodo rápido hacía que se moviera de una manera inesperada. Era algo que no podíamos probar en superficie y solo podíamos ver en una corrida en fondo. Nos tomó varios meses descubrir qué pasaba.
David:
Wow.
Ken:
Complicado.
David:
Bueno, eso nos lleva a la siguiente pregunta para Ken. ¿Qué es un pulso negativo?
Ken:
Probablemente tendré que pedir ayuda a Dave, porque nunca he usado una herramienta de pulso negativo. Entiendo que hablamos de un pulsador de pulso positivo que crea una restricción dentro de la tubería para generar un pulso positivo, es decir, un aumento de presión, ¿verdad?
Ahora, un pulsador negativo, curiosamente, funciona al revés. Así que tiene un...
Aquí tienes la traducción al español de este segmento final:
David:
Tiene sentido.
Ken:
Tiene un orificio en el costado del collarín, ¿verdad? Y abre ese orificio para ventear el fluido hacia el anillo, y luego lo cierra para permitir que la presión se recupere. Entonces, si miras la presión en la tubería de alimentación, verás un pulso negativo porque acabamos de ventear fluido al anillo. Y como dijo Dave, la empresa Geolink fue famosa por ese diseño.
Y ese pulsador siempre me dijeron que era muy confiable. Hubo preocupaciones sobre si al ventear el fluido se podría dañar el anillo mientras pulsas, pero ya no vemos muchos de esos, aunque es un diseño muy interesante. Dave, ayúdame con eso.
Dave C:
Sí, tienes toda la razón. Es un agujero al anillo, el pop-it se mueve para abrir el orificio y permitir que la presión se disipe hacia afuera. Ken, ¿alguna vez viste un pulsador negativo siendo probado en superficie?
Ken:
No.
Dave C:
Eso es bastante espectacular porque terminas con un chorro de lodo que puede ir 60 o 70 pies lejos del pulsador.
David:
Wow.
Ken:
¿Hablas de sostenerlo en el piso de la plataforma y bombear para probarlo?
Dave C:
Solo por accidente, no creo...
Ken:
Oh.
David:
Ah, ok.
Ken:
Me preguntaba, no parece buena idea. Pero lo has visto una vez.
Dave C:
Sí, una vez, exactamente una.
Ken:
Fue divertido, el pulsador Teledrill era muy potente. Cuando hacíamos pruebas en superficie, creaba pulsos enormes y podías sentir que toda la plataforma vibraba con cada pulso. Era algo impresionante.
David:
Ver esa prueba de pulsador negativo debe ser todo un espectáculo. Dave, tocaste antes un poco el tema de los pulsadores tipo sirena cuando hablamos de tipos de pulsadores. ¿Puedes explicar un poco más cómo funcionan?
Dave C:
Claro. Como dije, un pulsador sirena intenta crear una forma de onda, una onda continua. En vez de una serie de pulsos discretos donde medimos el tiempo entre pulsos para codificar datos, una sirena genera una onda continua. Esto permite que el sistema de filtrado se enfoque en esa frecuencia y pueda determinar con precisión la frecuencia y longitud de onda con que llegan los datos.
El pulsador hará pequeños titubeos — digamos así — y creará cambios de fase en la onda. Al detectar cuándo ocurren esos cambios y cuánto varía la fase, se podrá decodificar la información codificada en fondo.
Ken:
Entonces, Dave, ¿por qué usarías un pulsador sirena?
Dave C:
Según entiendo, la tasa de datos que puedes transmitir y recibir con un pulsador sirena es mucho mayor que con un pulsador positivo común.
Ken:
Sí, eso también he oído. Algunos de los jugadores más grandes en la industria — que no mencionaré nombres — cuando usan un combo triple o cuádruple MWD, LWD, con todas esas curvas de evaluación de formación y demás, tienen que ir rápido, ¿verdad? Se necesitan 10, 20... he visto reclamos de hasta 40 bits por segundo con pulso de lodo. Y creo que esos récords de velocidad están ligados a pulsadores sirena. No creo que nadie haya logrado hacer que un pulsador positivo vaya tan rápido.
Dave C:
No, definitivamente no.
David:
Bueno, nos extendimos un poco. Eso es todo el tiempo que tenemos hoy. Gracias Dave por acompañarnos.
Dave C:
Cuando quieran, gracias por invitarme.
Ken:
Soy Ken Miller.
David:
Y yo soy David Erdos.
Ken:
Esto ha sido otro episodio del Erdos Miller New Technology Podcast. Por favor envía tus preguntas de tecnología a podcast@ErdosMiller.com y podríamos incluirlas en el programa.
