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Material expuesto en Charla celebrada en UBV 13/05/2011
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PETROGUARICOPETRODELTA
Mayo de 2011
Superintendencia de PerforaciSuperintendencia de PerforaciSuperintendencia de PerforaciSuperintendencia de Perforacióóóón y Rehabilitacin y Rehabilitacin y Rehabilitacin y Rehabilitacióóóón de Pozosn de Pozosn de Pozosn de Pozos
Presentado:Presentado:Presentado:Presentado:Ing. Jean Jorge Achji
http://achjij.blogspot.com
TECNICAS DE PERFORACION DIRECCIONALTECNICAS DE PERFORACION DIRECCIONALTECNICAS DE PERFORACION DIRECCIONALTECNICAS DE PERFORACION DIRECCIONALHerramientas de MediciHerramientas de MediciHerramientas de MediciHerramientas de Medicióóóón y Registros de Pozosn y Registros de Pozosn y Registros de Pozosn y Registros de Pozos
Mayo de 2011
Presentado:Ing. Jean Jorge Achji
http://achjij.blogspot.com
TECNICAS DE PERFORACION DIRECCIONALHerramientas de Medición y Registros de Pozos
PETROGUARICOPETRODELTA
CONSTRUCCION del POZO
EVALUACION de FORMACIONES
POSICIONAMIENTO del POZO
DRENAJE del YACIMIENTO
-Motores de Fondo- Low, Medium, High Speed- Sistema Slick Bore
- Sistemas Rotarios- Geo Pilot- RST
-Estabilizadores-Reamers-Software- Torque & Drag- Hidráulicas- Modelos de BHA- Whirl (Vel. de Rot. Crítica)- Well planning- Anti Colisiones
MWD-Inclinación y Dirección
-Detec. Rayos Gama-Resistividad-Sónico-Neutrónico-Geo tap (Pº de Form.)-PWD-ABI-ALD (Az. Litodensity)-SLD (Stab. Litodensity)
- StrataSteer 3D Avances en instalación y completamiento de empalmes multilateralescon mas de 500 trabajosrealizados.
SERVICOS COMPLEMENTARIO
OPTIMIZACION-ADT SERVICES
REAL TIME OPERATIONS -RTO
- INSITE Anywhere
Utilidades de los Sistemas MWD/LWD
PETROGUARICOPETRODELTA
LWD - Loging-While-Drilling– Completa evaluación de formación sin
incrementar las horas de equipo. Sustituyen a los registros convencionales. (ahorro $$$).
– Información en Tiempo Real posibilita perforar y registrar el pozo en forma segura, inclusive en pozos de alto ángulo.
– Los ambientes se encuentran “frescos”al momento de registrar con LWD con la consecuente mejor calidad de datos. Poca o nula invasión.
– Correlación en forma inmediata.
– Facilita la elección de puntos de asentamiento de casing o tomas de coronas.
– Re-loggeo de zonas de interes sin alterar las operaciones normales de perforación.
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MWD - Measurement-While-Drilling
• Determina la posiciDetermina la posiciDetermina la posiciDetermina la posicióóóón en el n en el n en el n en el espacio tridimensional, mediante espacio tridimensional, mediante espacio tridimensional, mediante espacio tridimensional, mediante la inclinacila inclinacila inclinacila inclinacióóóón, direccin, direccin, direccin, direccióóóón del pozo y n del pozo y n del pozo y n del pozo y la profundidad (la profundidad (la profundidad (la profundidad (SurveySurveySurveySurvey))))
• Determina la ubicaciDetermina la ubicaciDetermina la ubicaciDetermina la ubicacióóóón del los n del los n del los n del los sistemas de perforacisistemas de perforacisistemas de perforacisistemas de perforacióóóón n n n direccional con respecto al hueco direccional con respecto al hueco direccional con respecto al hueco direccional con respecto al hueco para la orientacipara la orientacipara la orientacipara la orientacióóóón de los mismos n de los mismos n de los mismos n de los mismos ((((ToolToolToolTool FaceFaceFaceFace))))
Pulso positivo Pulso negativoElectro Magnético
PETROGUARICOPETRODELTA
PROPIEDADES DEL SISTEMA ROCA-FLUIDOS QUE SE REGISTRAN DURANTE LA PERFORACION
PETROGUARICOPETRODELTA
Teoria de Sensores Rayos Gamma• Los dispositivos de Rayos Gamma
Naturales son detectores “pasivos” del decaimiento radioactivo de los rayosgamma que se representan dentro de las formaciones
• Los tres isotopos emisores de rayosgamma mas comunes que se encuentranen la corteza de la tierra son Potasio-40, Torio -232, y Uranio -238
• Cuentas altas de rayos gamma medidaspor el sensor indican una altaconcentracion de material radioactivo
• Los dispositivos de Rayos Gamma no pueden distinguir el origen de la radiacion gamma debido al tipo de detector utilizado (Tubos Geiger-Mueller )
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Aplicaciones de Sensores de Rayos Gamma• Identificacion Litologica
• Indicador de lutita vs “no-lutita ”
• Respuesta de Gamma bajapuede indicar rocas de reservapotenciales
• Espesor de la Formacion
• Diferencia en el nivel de radioactividad entre la formacion ayuda a los analistade registros a determinar el espesor de la formacion
• En el ejemplo de rayos gamma se muestra el espesor definidode una zona de arenas (grafico)
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Aplicaciones de Sensores de Rayos Gamma• Estimacion del Volumen de Lutita
• El volumen de lutita es la razon entre el valor de una zona y la variacion de lutitaen otras zonas
• Se utiliza para corregir informacion de algun otro sensor utilizado en evaluaciónde formacion debido al efecto debido a la presencia de lutita
• Ejemplo:
• VSH (%) = GRlog – GRclean X 100
• GRsh – GRclean
• VSH (%) = 50 – 25 X 100
• 75 – 25
• VSH (%) = 50%
Shale Baseline (75 api)
Clean Line (25 api)
Zone of Interest (50 api)
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Interpretacion de Informacion de Rayos Gamma
• La respuesta en litologia esdiferente entre lutita y arenas debido a la cantidadde radiacion dentro de cada formacion
• No se presentan cambiosen la respuesta Gamma en las arenas a pesar del tipode fluido a traves de la formacion
• La informacion Gamma no puede ser utilizada paraidentificar la presencia o tipo de hidrocarburo en la formacion
Shale
Shale
Sandstone
Gas
Oil
Salt H2O
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Teoria de Sensor de Resitividad• Principios Fisicos
– Los sensores de resistividad de onda electromagneticas respondena la manera que las ondas de radio frecuencia (RF) se propagan(mueven) a traves de la formacion
– La propagacion de una onda de RF es controlada por lassiguientes propiedades fisicas del material a traves del cual la onda se propaga :
• Conductividad Electrica, es la habilidad que tiene un material para conducir una corriente electrica
• Permitividad Dielectrica, es la habilidad de un material de almacenar carga electrica
• Permeabilidad Magnetica, es la habilidad de un material de poder ser magnetizado
– Para frecuencias de transmision por debajo de 10 MHz, la conductividad de la formacion es el factor dominante
– Si se hacen suposiciones razonables para la permitividaddielectrica y la permeabilidad magnetica, los parametros de la onda medida pueden relacionarse a la resistividad de la formacion
PETROGUARICOPETRODELTA
Teoria de Sensor de Resitividad
• Que es lo que mide un sensor de resistividad de una ondaelectromagnetica?
– Defasamiento – la diferenciade tiempo de la llegada de una onda RF entre dos receptores
– Atenuacion – la diferencia de intensidad de la onda RF en cada uno de los receptores
– El defasamiento y la atenuacion pueden ser utilizados para calcular el valor de resistividad
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Aplicaciones del Sensor de Resistividad
• Identificacion de la Zona de Hidrocarburos Cualitativa
• Determinacion de Rt en zonas Invadidas
• Evaluacion Petrofisica Quantitativa (saturacion de fluidos, porosidad de la formacion)
• Identificacion de Fluidos Movibles (indicador de permeabilidad)
• Determinacion de puntos de casing y nucleos
• Prediccion de Presion de Poro de la Formacion anormales
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Aplicaciones del Sensor de Resistividad• Identificacion Qualitativa de
la Zona de Hidrocarburos
– En general, cuando la respuesta en resistividad esmayor que la linea base de lutita se tiene una indicacionde presencia de hidrocarburos
– En general, cuando la respuesta en resistividad esmenor que la linea base de lutita es una indicacion de presencia de agua salada
Shale Baseline
Increasing Resistivity
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Aplicaciones del Sensor de Resitividad
• Determinacion de Rten
Zonas Invadidas
– La informacion LWD se ve menos afectada porla invasion de lodo en la formacion que la informacion wireline
– El tiempo de exposiciontipico en LWD es menora una hora, mientrasque el tiempo de exposicion para un registro por cable es de 1 hasta 7 dias
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Aplicaciones del Sensor de Resitividad
• Evaluacion PetrofisicaQuantitativa para calcularporosidad de la formacion, saturacion de agua, y reservasin-situ
• La ecuacion de Archie proporciona una estimacionrapida
• Otros metodos de calculo son mucho mas rigurosos y tomanen cuenta muchos masparametros
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Teoria de Sensores de Porosidad con Neutrones
• La vida de un Neutron
– Una fuente quimica (Am241Be) genera neutroneslos cuales se esparcen en la formacion (neutroneslibres no se forman de manera natural) – “1”
– Estos neutrones “rapidos”son des-aceleradosmediante colisiones con los nucleos de la formacion are
– Los nucleos de Hidrogeno son los mas eficientespara desacelerar a los neutrones porque su masaatomica es muy similar (20 a 30 colisiones) – “2”
– Cuando un neutron es desacelerado al puntodonde no se puede mover y presenta un estado de muy baja energia es denominado neutron “termico”
– En este estado los neutrones termicos son suceptibles a ser absorbidos o capturados porotros nucleos, particularmente cloro – “3”
– Conforme los neutrones termicos son capturados, rayos gamma de captura son emitidos – “4”
3.
FARDETECTORCRYSTAL
NEARDETECTORCRYSTAL
NEUTRONSOURCE
4.
2.
1.
H
H
H
Cl
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Aplicaciones de Porosidad de Neutrones
• Indica la presencia de hidrocarburos gaseosos solo, o en combinacion con el sensor de densidad de la formacion
• Tipificacion de Hidrocarburos – valores normalizados de los detectores lejano y cercano puede utilizarse paradistinguir el gas del aceite
• Utilizado con la informacion de densidad de formacionpara determinar el tipo de roca utilizando graficoscruzados
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Aplicacion de Porosidad de Neutrones
• El cruzamiento caracteristicode las curvas de neutrones y densidad es una indicacion de presencia de gas
Gas Crossover
Bulk Density
Neutron Porosity
• Los valores lejano y cercano son forzados a empalmarse al escoger escalas de graficosadecuadas en zonas de agua (o aceite)
• Cuando el gas es encontrado, la profundidad de investigacionmas profunda del detector lejanolo hace mas sensible al gas, creando una separacion entre lasdos curvas
• Este metodo puede ser utlizadopara distinguir el gas del aceitesolo con la informacion del sensor de neutrones
Near Counts (dash)
Far Counts (dot)
Hydrocarbon Typing
GAS
SS Porosity
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Teoria de Sensor de Porosidad de Densidad
• El objetivo de la medicion de porosidad de densidad es inferir la densidad bulk de la formacion al medir el efecto atenuanteque la matriz y el fluido en los porospresentan sobre los rayos gamma emitidos (En funcion de la densidad de electrones del bulk)
• Conforme la radiacion gamma interactuacon materiales de alta densidad de electrones, presenta una perdidad de energia mas rapidamente
• Por ejemplo, una pieza de 5 cm de espesor atenuara rayos gamma en mayor cantidad que el cuerpo humano
• Otro producto de la esta medicion es el indice del Efecto Fotoelectrico (Pe) el cualle permite al analista de registrosdeterminar la mineralogia
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Aplicaciones de Porosidad de Densidad
• Determinar la densidad bulk de la formacion
• Determinar litologia y mineralogia especifica(Efecto Fotoelectrico)
• Indica la presencia de hidrocarburos gaseosos en combinacion con el sensor de porosidad de neutrones
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HERRAMIENTAS Y TECNICAS PARA REGISTRAR DURANTE LA
PERFORACION
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Principales Herramientas de Registro
• El sistema HEL™ se forma de los siguientes sensores y herramientas:
– IDS (Integrated Directional Sonde) herramienta
– ESM (Environmental Severity Measurement) sensor
– BAP (Bore/Annular Pressure) sensor
– HAGR (High Temperature Azimuthal Gamma Ray) herramienta ó
– SAGR (Spectral Azimuthal Gamma Ray) herramienta
• El sistema PrecisionLWD se forma de los componentes del sistema HEL™, mas las siguientes herramientas:
– MFR (Multi-Frequency Resistivity)
– TNP (Thermal Neutron Porosity)
– AZD (Azimuthal Density)
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Componentes comunes de sistema
• Ambos sistemas emplean:
– PMT (Telemetria Modulada de Presion): un pulserensamblado para transmision de datos
– DBM (Modulo de Bateria Dual) ensamble paraproporcionar energia
– Spectrum software de adquisicion en superficie paraprocesamiento y adquisicion de datos
PETROGUARICOPETRODELTA
Configuracion del Sistema HEL™
• PMT esta en la parte superior porque:
– No es un sensor
– Debe estar conectado al inserto de control (driver, PMT y DBM)
– Componente que puede modificarse en campo (orificio)
• ESM es un componente del inserto de control
• DBM es utilizado para extender la capacidadde energia
• IDS en la parte inferior para permitirdecisiones rapidas respecto a las decisionesque conciernen a la trayectoria del agujero
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Configuracion MFR• El diseño de antenas simetricas
minimiza efectos del agujero y cancelacambios de impedancia en las antenascausados por variaciones de presion y temperatura al perforar
• Puede utilizarse solo (con dos baterias)
• La configuracion tipica tambien incluyeel sensor HAGR
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Caracteristicas de MFR
• Caracteristicas y Beneficios:– Arreglo de antenas
compensadas integradas al collar para aumentarconfiabilidad
– Electronica digital quemide el defasamiento y atenuacion en cada par transmisor-receptor, lo cual resulta en lecturasexactas
– Tres espaciamientostransmisor-receptor miden12 lecturas de defasamiento y atenuaciona distancias radiales del agujero
– El diametro de investigacion de 197” a 20 ohm-m es la lectura masprofunda en mediciones de resistividad LWD
PETROGUARICOPETRODELTA
Caracteristicas de MFR• Caracteristicas y Beneficios:
– El MFR puede utilizarse en cualquier sistema de lodo
– Tres espaciamientos independientes entre transmisores y receptores y dos frecuencias de operacion proporcionanmediciones exactas sobre un rango amplio de condiciones de perforacion
– Las lecturas mas profundas a 400 kHz no son afectadaspor la excentricidad y rugosidad el agujero, proporcionando lecturas estables en formacionesaltamente conductivas perforadads con lodo base aceite(OBM)
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Caracteristicas de MFR
• Caracteristicas y Beneficios:
– Cualquiera de las tres mediciones compensadaspuede combinarse para invertir radialmente el diametro de invasion(DOI), la resistividad de la zonafiltrada (flushed,Rxo), y la resistividad real (Rt) en rango amplio de condiciones del agujero y resistividades
– La lectura de resistividades profundas y capacidadde inversion de registro mejoran las aplicacionesgeosteering en interpretacion de registroshorizontales
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Configuracion AZD / TNP
• Los sensores AZD y TNP ofrecenmediciones LWD de porosidad de neutronesy densidad a ROP’s de hasta 400 ft/hr –con la precision y exactitud de lasherramientas wireline
• AZD y TNP se encuentran juntos en el mismo collar
• Puede ser utilizado solo (con dos baterias)
• Combinable con MFR y HEL (Triplecombo)
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AZD
• Caracteristicas y Beneficios:– El diseno optimizado logra que laslecturas sean menos afectadas porstandoff y una mejor correccion de espinas y costillas
– Electronica digital con un muestreode 50 msec para una correccion de standoff para ambas lecturas de densidad y neutrones
– Tecnica Patentada self-binning corrige con exactitud la lectura de la herramienta de standoff durantela rotacion
– Cuenta con una fuente emisora de Gamma de Cs-137, 2 Curies
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TNP
• Caracteristicas y Beneficios:– Diseno Multi-detector combinadocon una fuente mayor proporciona precision estadisticaexcepcional
– Espaciamiento optimizado entre detectores He3 resulta en lecturas de alta precision con efectos ambientales reducidos
– Multiple detectores en cadaespaciamiento proporcionanredundancia para incrementar la calidad del registro y entrega
– Fuente emisora de neutronesAm241Be, 18 Curies
PETROGUARICOPETRODELTA
Configuracion Revolution RST
• La tecnologia point-the-bit del sistemaRevolution utiliza un estabilizadorpivote entre la barrena y la herramienta RST para orientar el ejede la barrena con el eje del agujero
• La rotacion relativa entre el eje central, el cual proporciona torque a la barrena, y la camisa no-rotatoriacontrolan una bomba hidraulica
• La bomba genera suficiente fuerzamotriz para flexionar la tuberia de acuerdo al programa del pozo
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ABI™ - Inclinación en la mecha
� Utiliza un paquete de acelerómetros triaxial ubicado a 16” de la mecha en motores de fondo de 6-3/4” y mayores. La inclinación se transmiten hasta el MWD y se incorpora a los datos en tiempo real que se transmiten a la superficie.
� Pozos con tendencias difíciles de perforación direccional.
� Kickoffs poco profundos y pozos de alcance extendido.
� Uso de mechas difíciles de dirigir (bi centricas).
� Formaciones en malas condiciones.
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DGR – Dual Gamma RayDetector dual azimutal con capacidad para geonavegar
Medición de la radioactividad natural de las rocas
Elementos radioactivos mas comunes:� Potasio y Torio, asociado a las presencia de minerales de arcilla.� Uranio, asociado a diversos tipos de rocas.
Aplicaciones:
�Correlación
�Calculo de volúmenes de Arcilla
�Identificación de litología / Facies
�Integración Núcleo-Perfil
�Ambientes Deposicionales
�Geo Navegación
�Punto de asentamiento de revestidor
�Punto de toma de núcleos
PETROGUARICOPETRODELTA EWR Phase 4 - Electromagnetic Wave Resistivity
Sensor de resistividad de inducción de alta frecuencia
�Medidas precisas en formaciones poco consolidadas o inestables. �Medidas poco afectadas por invasión�Calculo preciso de RT de alta resolución en pozos desviados y/o con capas inclinadas�Reemplazo sensores resistivos de guaya �Cálculo de Inclinación de capas�Identificación de Fracturas y de Limite de capas
Capacidad de una sustancia para impedir el flujo de una corriente eléctrica. Aguas saladas - conductoresHidrocarburos - malos conductores
4 trasmisores de radio-frecuencia y 2 receptores. Medición del cambio de fase y la atenuación8 curvas de resistividad con diferentes PDI
PETROGUARICOPETRODELTA PWD - Pressure-While-Drilling
Optimizando la eficiencia durante la perforación
Medición de la presión anular, presión interna y temperatura en fondo para calcular la densidad equivalente de circulación (ECD) en tiempo real
�Optimizar la limpieza del agujero�Reducir riesgos de fractura o colapso inesperado de la formación�Evitar pérdidas de circulación e influjos�Mantener la presión dentro de los límites seguros de operación�Creación de base de datos para optimizar las practicas de perforación
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CTN-C™ - Neutrón Térmico Compensado
Identificando Litologías Complejas y Gas
CTN responde a la concentración de hidrógeno en la matriz de la roca. El hidrógeno atenúa los neutrones. A mayor cantidad de hidrógeno mayor numero de neutrones atenuados y menor el conteo obtenido.
• Medidas de porosidad• Detección de gas• Tipificación del fluido del yacimiento• Evaluación de la litología• Calibración del hueco• Reemplazo de registros de guaya
Detector de neutrones He3 con Caliper acústico triaxial integrado
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OPERACION EN TIEMPO REAL
WEB SCREENS
CUSTOMER’S MONITORING BY WEB
LAPTOP/DESKTOP/POCKET PC
MWD / LWD
SYSTEM
INSITE SERVER
COMPANY
COMPANY
OFFICES
TALADRO
INTRANET / COMPANY
WITS
INTERNET EXPLORER
INTRANET
INSITE ANYWHERE
SERVER WEB
COMPANY
Concentrator
OW SERVER
LANkMARD
guzman
INSITE SERVER
WITS
MADLOGGIN
SYSTEM
GEOSCIENCE
EDM – Compass
/ Wellplan
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GeoSteering Services INSITE Anywhere™
Hydraulic Management Drill string Integrity Wellbore Integrity
Drilling Optimisation Services Data Aggregation
Surface
Measurements
Down hole
Measurements
Rig Instrumentation
Data Infrastructure
Service company
Data Infrastructure
ProfibusModbus
WITS Level 0-2b
Structured Files
DEX
INSITE
Server
OpenWorks® EDM®
Decision Space®
INSITE to OW
Direct Interactivity with
SD Down hole Tool
Servicio de RTO y sus Aplicaciones
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En Resumen
ABI™ (Inclinación en la mecha) - Reducción de la incertidumbre en la perforación
ADR / AFR / EWR®-PHASE 4™- Geo navegación/Evaluación completa de resistividad
DGR™ (Dual Gamma Ray) - Registro preciso y confiable de Rayos Gamma
PWD (Pressure While Drilling) - Sensor para optimizar la perforación
ALD™ (Lito densidad Azimutal) - Medidas de Densidad e Imágenes de Formación
CTN™ (Neutron Térmico Compensado) - Identificación de Litologías Complejas y Gas
Servicio de RTO
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En Resumen
ABI™ (Inclinación en la mecha) - Reducción de la incertidumbre en la perforación
ADR / AFR / EWR®-PHASE 4™- Geo navegación/Evaluación completa de resistividad
DGR™ (Dual Gamma Ray) - Registro preciso y confiable de Rayos Gamma
PWD (Pressure While Drilling) - Sensor para optimizar la perforación
ALD™ (Lito densidad Azimutal) - Medidas de Densidad e Imágenes de Formación
CTN™ (Neutron Térmico Compensado) - Identificación de Litologías Complejas y Gas
Servicio de RTO
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En Resumen
ABI™ (Inclinación en la mecha) - Reducción de la incertidumbre en la perforación
ADR / AFR / EWR®-PHASE 4™- Geo navegación/Evaluación completa de resistividad
DGR™ (Dual Gamma Ray) - Registro preciso y confiable de Rayos Gamma
PWD (Pressure While Drilling) - Sensor para optimizar la perforación
ALD™ (Lito densidad Azimutal) - Medidas de Densidad e Imágenes de Formación
CTN™ (Neutron Térmico Compensado) - Identificación de Litologías Complejas y Gas
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ABI™ (Inclinación en la mecha) - Reducción de la incertidumbre en la perforación
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