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El conocimiento del pasado es crucial para lapredicción del futuro. El fondo de los océanos ysus sedimentos y rocas subyacentes guardan unregistro de alta resolución tanto de la historia dela Tierra como de sus condiciones actuales. Lainformación que encierran estos estratos poseeel potencial de responder preguntas científicasfundamentales. Los programas de perforacióncientífica en los océanos proporcionan clavespara desenterrar este tesoro escondido, lo queconduce a una mejor comprensión de los cam-bios climáticos, los peligros naturales tales comolos terremotos, las erupciones volcánicas y lasinundaciones, y los recursos minerales y energé-ticos. Las tecnologías utilizadas comúnmente enla industria del petróleo y el gas para las opera-ciones de perforación, las mediciones de pozos ylas actividades de muestreo desempeñan un rolmuy importante en la perforación de pozos pro-fundos en los océanos con fines científicos.

Perforación de pozos profundos en los océanos con fines científicos: Revelación de los secretos de la Tierra

Tim BrewerUniversidad de LeicesterLeicester, Inglaterra

Tatsuki EndoMasahiro KamataFuchinobe, Japón

Paul Jeffrey FoxUniversidad A&M de TexasCollege Station, Texas, EUA

Dave GoldbergGreg MyersObservatorio Terrestre Lamont-DohertyPalisades, Nueva York, EUA

Yoshi KawamuraShin’ichi KuramotoAgencia Japonesa de Cienciay Tecnología Marina y TerrestreYokosuka, Japón

Steve KittredgeWebster, Texas

Stefan MrozewskiHouston, Texas

Frank R. RackUnión de Instituciones OceanográficasWashington, DC, EUA

adnVISION (herramienta de Densidad-Neutrón Azimutal),AIT (herramienta de generación de Imágenes de Inducciónde Arreglo), APS (Sonda de Porosidad de Acelerador deNeutrones), DSI (herramienta de generación de ImágenesSónica Dipolar), Formation MicroScanner (Microbarredorde la Formación), GeoFrame, geoVISION, GPIT (Inclinóme-tro de Uso General), HLDT (herramienta de Lito-Densidadpara Ambientes Hostiles), proVISION, RAB (Resistividadfrente a la Barrena), SFL (Resistividad Enfocada Esférica-mente), SlimXtreme, VSI (herramienta de generación deImágenes Sísmica Versátil) y WST (herramienta de Sísmicade Pozo) son marcas de Schlumberger.Por su colaboración en la preparación de este artículo, seagradece a John Beck y Ann Yeager, Universidad A&M deTexas, College Station, Texas, EUA; Rosalind Coggon, Centro

de Oceanografía de Southampton, Inglaterra; Javier Espinosa y Nathan Frisbee, Webster, Texas; Agus Hadijanto,Tokio, Japón; Martin Jakobsson, Universidad de Estocolmo,Suecia; Robert Kleinberg y Lisa Stewart, Ridgefield, Connecticut, EUA; Herbert Leyton, Belle Chasse, Luisiana,EUA; Dave McInroy, Servicio Geológico Británico, Edimburgo, Escocia, y Kerry Swain, NASA, Houston, Texas.Se agradece además al Programa Integrado de Perforaciónde Pozos Profundos en los Océanos y a la Unión de Instituciones Oceanográficas (JOI, por sus siglas en inglés),Washington, DC, EUA; al Observatorio Terrestre Lamont-Doherty, Palisades, Nueva York, EUA; y a la UniversidadA&M de Texas, College Station, EUA, por la provisión delmaterial del Programa de Perforación de Pozos Profundosen los Océanos utilizado en la preparación de este artículo.

Los océanos y sus sedimentos y rocas subyacentes actúan como laboratorios naturales

que registran los procesos dinámicos de la Tierra acaecidos desde el pasado hasta el

presente. La perforación de pozos profundos en los océanos con fines científicos, el

muestreo y las mediciones de pozos están mejorando nuestro conocimiento de la

Tierra, aportando indicaciones acerca de la distribución de los recursos minerales, el

cambio climático global y los desastres naturales potenciales. Si bien algunas tecno-

logías utilizadas en la industria del petróleo y el gas son desplegadas con fines de

investigación científica, otros métodos y herramientas desarrollados específicamente

para las operaciones de perforación de pozos profundos en los océanos también

están encontrando aplicación en la industria energética.

> Muestra de núcleo de hidrato de gas recupe-rada durante la Campaña 204 del programa deperforación de pozos profundos en los océanos.Las muestras tienen un diámetro de aproximada-mente 6.5 cm [2.56 pulgadas].

Primavera de 2005 27

1. Le Pichon X: “Sea-Floor Spreading and Continental Drift,”Journal of Geophysical Research 73, no. 12 (Junio de1968): 3661–3697.

2. Kvenvolden KA y McDonald TJ: “Gas Hydrates of theMiddle America Trench, Deep Sea Drilling Project Leg84,” en Von Huene R, Aubouin J, Arnott RJ, Baltuck M,Bourgois J, Filewicz M, Helm R, Lienert B, McDonald TJ,McDougall K, Ogawa Y, Taylor E y Winsborough B: Informes Iniciales del Proyecto de Perforación MarinaProfunda 84. Washington, DC: Oficina de Impresión delGobierno de EUA (1985): 667–682.

3. Kleinberg LR y Brewer PG: “Probing Gas Hydrates Deposits,” American Scientist 89, no. 3 (Mayo a junio de 2001): 244–251.

4. Collett T, Lewis R y Uchida T: “El creciente interés en loshidratos de gas,” Oilfield Review 12, no. 2 (Otoño de 2000):46–61.

5. Kerr RA: “Signs of a Warm, Ice-Free Arctic,” Science 305,no. 5691 (Septiembre de 2004): 1693.

6. Los registros de Schlumberger fueron adquiridos desde elcomienzo de la perforación de pozos profundos en losocéanos con fines científicos, con el Proyecto Mohole(referencia 10). Schlumberger también ha participado enprogramas de perforación científica en tierra, lo que con-dujo al desarrollo de nueva tecnología para la industriadel petróleo y el gas; por ejemplo, una nueva tecnologíade perforación que combinaba técnicas de perforaciónrotativa y técnicas de recuperación de núcleos con elcable de extracción. Para más información sobre perfora-ción científica continental, consulte: Bram K, Draxler J,Hirschmann G, Zoth G, Hiron S y Kühr M: “The KTB Borehole—Germany’s Superdeep Telescope into theEarth’s Crust,” Oilfield Review 7, no. 1 (Enero de 1995): 4–22.

Las operaciones de perforación llevadas acabo en el fondo del mar en los últimos 40 añoscondujeron a interesantes descubrimientos cien-tíficos. Por ejemplo, en 1968, confirmaron quelos sedimentos y las rocas que conforman ellecho del Atlántico sur se tornaban cada vez másantiguas con la distancia al eje de la DorsalMesoatlántica, verificando así la hipótesis plan-teada sobre la tectónica de placas.1

En 1982, la perforación de pozos profundos enlos océanos con fines científicos permitió recupe-rar evidencias de hidratos de gas marinos macizospresentes en los sedimentos de aguas profundasdel área marina de América Central.2 Los hidratosde gas corresponden a agua y gas cristalizados,compuestos en su mayor parte por metano [CH4],que se forman bajo condiciones de alta presión ybajas temperaturas (página anterior).3 Los hidra-tos han recibido cada vez más atención en laindustria del petróleo y el gas porque constituyentanto un riesgo de perforación como un recursoenergético potencial para el futuro.4

Más recientemente, en el año 2004, las activi-dades de perforación llevadas a cabo en las aguascongeladas del Océano Ártico, en la cresta de laDorsal de Lomonosov, proporcionaron evidenciaspreliminares que demostraron que las aguas del

Ártico estaban libres de hielo y eran templadashace unos 56 millones de años.5 Los científicosque analizan los datos de núcleos y de registrosesperan poder determinar cuándo, cómo y porquéel clima del Ártico pasó de ser cálido a frío yadquirir un mayor conocimiento de las tenden-cias actuales del calentamiento global. Loscientíficos también están especulando acerca dela posibilidad de que existan áreas prospectivasde petróleo y gas en el Océano Ártico.

Los avances registrados en la tecnología deperforación, extracción de núcleos y adquisiciónde registros han sido facilitadores importantespara estos descubrimientos. Las mediciones de

pozos, obtenidas en forma rutinaria en los pozosde petróleo y gas, también desempeñan un rolfundamental en lo que respecta a la investiga-ción científica del océano mediante la provisiónde datos en secciones con recuperación denúcleos pobre o nula y en la vinculación de lasmediciones de núcleos con los datos sísmicos demayor escala. Schlumberger ha estado involu-crada en los programas de perforación de pozosprofundos en los océanos con fines científicosdesde 1961, proveyendo mediciones de pozos ytrabajando en estrecha colaboración con loscientíficos para desarrollar tecnología desoporte de sus objetivos científicos.6

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1961 1962 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983

DSDPMohole

1968DSDP, Campaña 1: descubrimiento de domos salinos en el Golfo de México en un tirante de agua de 1,067 m [3,500 pies]

DSDP, Campaña 3: evidencias conclusivas de la propagación del lecho marino y la deriva continental

1970Re-entrada de pozo guiada por sonar DSDP, Campaña 13: primeras evidencias sólidas de eventos de secado de mares en la costa del Mediterráneo

1973Pruebas del sistema de compensación de oleaje

1974DSDP, Campaña 39: relación casual entre el ciclo procesional de 23,000 años de la Tierra y el cambio climático de gran escala

1975Utilización de cono de re-entrada para reingresar en un pozo en un tirante de agua de 5,519 m [18,108 pies]

1979Pruebas de extractor de núcleos con pistón hidráulico para recuperar núcleos de sedimentos sin perturbar

1981Núcleos de la Campaña 82 del DSDP (1981) y de la Campaña 148 del ODP (1993) que muestran evidencias de la presencia de microbios en el basalto oceánico

1982DSDP, Campaña 84: recuperación de núcleo de hidratos de gas macizos, de 1 m de longitud, en el área marina de Costa Rica

1976Barrena desenganchable para permitir la adquisición de registros a agujero descubierto en un ambiente sin tubo ascendente, mediante sondas operadas a cable de diámetro interior más grande

1978DSDP, Campaña 60, en la Fosa Mariana en un tirante de agua de 7,034 m [23,079 pies]

1961Posicionamiento de una embarcación para perforación en un tirante de agua de 3,570 m [11,713 pies] y comprobación de la integridad de la columna de perforación con sondas magnéticas internas

El pozo de prueba de Mohole confirma la capacidad de obtener muestras de sedimentos pelágicos y rocas de basamento en aguas profundas

> Línea de tiempo que muestra los hitos de la perforación científica en los océanos. Se resaltan losdescubrimientos científicos importantes (azul) y los avances tecnológicos (negro) que tuvieron lugardurante el desarrollo del proyecto Mohole, el Proyecto de Perforación Marina Profunda (DSDP, porsus siglas en inglés) y el Programa de Perforación de Pozos Profundos en los Océanos (ODP, por sussiglas en inglés).

DSDPODP

Mohole

Primavera de 2005 29

A la vez que numerosas herramientas y técni-cas desarrolladas para ser utilizadas en loscampos petroleros están siendo aplicadas en lainvestigación científica, las tecnologías que expe-rimentaron avances en virtud de los programas deperforación científica también resultan deutilidad en la perforación de hidrocarburos, parti-cularmente las aplicaciones de perforación enaguas profundas y adquisición de registrosdurante la perforación (LWD, por sus siglas eninglés).

En este artículo, examinamos primero el con-texto histórico de la perforación de pozosprofundos en los océanos con fines científicos yluego analizamos las tecnologías actuales yemergentes, especialmente en relación con lasmediciones de fondo de pozo, que son esencialespara el logro de los objetivos de la perforacióncientífica. Por último, describimos el nuevo Pro-grama Integrado de Perforación de PozosProfundos en los Océanos (IODP, por sus siglasen inglés), que ofrecerá flexibilidad en lo que

respecta a la utilización de las diversas capaci-dades de perforación en todas las cuencasoceánicas, independientemente de la profundi-dad del lecho marino (tirante de agua) y el lugargeográfico.7

Contexto históricoDiversos programas de perforación de pozos pro-fundos en los océanos con fines científicosprecedieron al IODP. El primer programa deinvestigación comenzó con el Proyecto Mohole,seguido por el Proyecto de Perforación MarinaProfunda (DSDP, por sus siglas en inglés) y elPrograma de Perforación de Pozos Profundos enlos Océanos (ODP, por sus siglas en inglés),cubriendo la totalidad de los océanos con excep-ción del Océano Ártico que se encuentracubierto de hielo (página anterior, arriba). Seobtuvieron muestras de sedimentos del fondomarino en 1,279 sitios. Cada uno de estos progra-mas logró hitos significativos (abajo y página,anterior abajo).

El Proyecto Mohole, concebido en 1958 yvigente entre 1961 y 1966, utilizó una barcaza dela Marina de EUA reacondicionada, la Cuss 1.8 Elobjetivo era obtener muestras del manto perfo-rando a través de la corteza terrestre hastaalcanzar la discontinuidad de Mohorovicic(Moho).9 Esta ambiciosa meta requeriría la utili-

7. El IODP es una asociación global de científicos, institu-ciones de investigación y organismos gubernamentales.La Fundación Nacional de Ciencias de EUA (NSF, por sussiglas en inglés) y el Ministerio de Educación, Cultura,Deportes, Ciencia y Tecnología (MEXT) de Japón sonmiembros principales que realizan aportes financierosequivalentes. El saldo del financiamiento es proporcio-nado por el Consorcio Europeo para la Investigación delos Océanos (ECORD, por sus siglas en inglés) comomiembro contribuyente, y el Ministerio de Ciencia y Tecnología (MOST, por sus siglas en inglés) de China,como miembro asociado.

8. El Proyecto Mohole fue financiado por la FundaciónNacional de Ciencias de EUA y la Academia Nacional deCiencias de EUA.

9. La discontinuidad de Mohorovicic es el límite que separala corteza del manto terrestre. El espesor cortical oceá-nico, interpretado a partir de los resultados del método derefracción sísmica, oscila entre 3.6 y 5.5 km [11,800 y18,045 pies].

1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

ODP

1985Re-entrada de un pozo de 8 años de antigüedad en un tirante de agua de 5,511 m [18,080 pies]

1989Adquisición de registros a agujero descubierto, en un tirante de agua de 5,980 m [19,620 pies]

Campaña 124E: utilización de barrenas de extracción de núcleos de diamante para perforar a través de la corteza dura en los océanos

ODP, Campaña 125: descubrimiento de volcanes de lodo de serpentina que emanan del manto

ODP, Campañas 158 y 193: revelación del tamaño y la estructura de depósitos de sulfuro macizos activos, como los que forman la base de los emplazamientos mineros de nivel mundial

1991Despliegue de los sellos de pozos CORK para la vigilancia rutinaria (monitoreo) real de pozos en sitio

1992ODP, Campaña 146: registro de máxima resolución de los cambios ambientales oceánicos y los cambios bióticos producidos en los últimos 160,000 años; evidencias de ciclos de cambios climáticos con períodos de tan sólo 50 años

1999ODP, Campaña 186: dos observatorios de deformación sísmica/cortical instalados en un tirante de agua de 2,000 m [6,562 pies], 1,000 m [3,280 pies] por debajo del lecho marino. Separadas por una distancia de tan sólo 50 km [31 millas], un área termina siendo sísmicamente activa y la otra, no.

1995Recuperación de núcleo con extractor de núcleos a presión, a altas presiones locales

ODP, las Campañas 164 (1995) y 204 (2002) revolucionan el conocimiento de los depósitos de hidratos de gas natural

1996Adquisición de registros durante la perforación en un tirante de agua de 5,056 m [19,214 pies]

1997ODP, Campaña 171B: recuperación de núcleos antiguos de sedimento blando correspondiente al límite de extinción Cretácico/Terciario

2000ODP, Campaña 189: se confirmaron los hallazgos del proyecto DSDP, Campaña 29 (1973), en cuanto a que la separación entre Australia y la Antártica produjo corrientes en los océanos masivas y cambio climático; incluyendo el desarrollo del Manto de hielo antártico

2001Adquisición de registros durante la perforación en tiempo real en un tirante de agua de 4,791 m [15,718 pies]

2002Prueba exitosa del sistema de adquisición de registros durante la extracción de núcleos con la herramienta de resistividad frente a la barrena RAB

IODP

< Emplazamientos de perforación de pozos profundos en los océanos con fines científicos entre 1961 y 2003. El proyecto Mohole (verde), iniciado en 1958,utilizó una embarcación naval convertida, la barcaza Cuss I, para perforar en dos sitios cercanos a La Jolla, California, EUA, y en Guadalupe, México, entre1961 y 1966. El Proyecto de Perforación Marina Profunda (negro) utilizó la embarcación para perforación Glomar Challenger para perforar en 624 sitios,entre1968 y 1983. Durante el Programa de Perforación de Pozos Profundos en los Océanos (rojo), desarrollado entre 1984 y 2003, la embarcación para per-foración JOIDES Resolution navegó hasta los 80° de latitud norte y hasta los 71° de latitud sur y realizó operaciones de perforación en los siguientes 653emplazamientos.

posicionamiento dinámico con propulsoresretractables de puntos múltiples para mantenerla posición de la embarcación. Esta tecnologíaaún hoy se sigue utilizando en las embarcacionespara perforación de pozos petroleros. Las medi-ciones de pozos no eran consideradas esencialesen esos tiempos; se registraban menos de 90pozos y sólo si la recuperación de núcleos erapobre y el tiempo lo permitía.

El primer viaje científico DSDP, conocidocomo campaña, obtuvo evidencias de la presen-cia de domos salinos, a través de la recuperaciónde núcleos y la obtención de datos con cable, quetambién contenían evidencias de hidrocarburosdebajo del manto salino a profundidades abisalesde 2,927 a 5,361 m [9,603 a 17,590 pies], en elGolfo de México.12 El descubrimiento de sal tec-

tónicamente activa e hidrocarburos profundosincentivó a los exploracionistas dedicados a labúsqueda de petróleo y gas. Desde el primer des-cubrimiento subsalino comercial realizado porPhillips, Anadarko y Amoco en 1993, las opera-ciones de exploración y producción (E&P, porsus siglas en inglés) en el Golfo de México conti-núan prosperando.13

El programa ODP, la fase siguiente de los pro-gramas de perforación de pozos profundos en losocéanos con fines científicos, utilizó la embarca-ción para perforación JOIDES Resolution operadapor la Universidad A&M de Texas en CollegeStation (abajo).14 El programa ODP perforó 1,700pozos en tirantes de agua que oscilaron entre 91 y1,828 m [300 y 6,000 pies] con más de 213,000 m[699,000 pies] de recuperación de núcleos.15

30 Oilfield Review

Laboratoriode geofísica

Pozo central

Laboratorios de mediciones de pozosy laboratorios auxiliares

Laboratorios de obtención de núcleos,propiedades físicas y paleomagnetismo

Laboratorios de microbiología,paleontología y química

Laboratorio y sala de computación

Laboratorio de fotografía

Laboratorios a bordo< Embarcación para perforación JOIDESResolution con siete pisos de laboratorios abordo. La embarcación de 143 m [466 pies] cons-tituye un complejo de laboratorios distribuidos ensiete pisos para analizar la gran variedad denúcleos y registros recolectados en todo el mun-do. La embarcación es mantenida en su posiciónmediante 12 propulsores controlados por compu-tadora que soportan el sistema de propulsiónprincipal. Cerca del centro de la embarcación seencuentra el pozo central, una apertura de 7 m[23 pies] situada en el fondo de la embarcación,por la cual se baja la columna de perforación. Laembarcación para perforación es una universi-dad virtual que puede alojar 50 científicos ytécnicos y 65 tripulantes, con una serie de labo-ratorios distribuidos en siete pisos. Los dos pisosinferiores (que no se muestran) cuentan con ins-talaciones para almacenamiento de núcleos. Enla bovedilla de la embarcación, a la izquierda, seencuentra un laboratorio de geofísica que con-tiene el equipo que recolecta la informaciónrelacionada con la posición de la embarcación, eltirante de agua y los datos magnéticos utilizadosen el estudio de la topografía del lecho marino.

> Un ingeniero de Schlumberger obteniendo registros de pozos durante laperforación, en tiempo real, en el laboratorio de mediciones de fondo depozo.

> Una científica del ODP trabajando en descripciones de núcleos. (Fotogra-fía, cortesía de la Universidad A&M de Texas).

zación de una columna de perforación de aproxi-madamente 9,100 m [29,860 pies] para alcanzarla discontinuidad de Moho a una profundidad deagua de 3,566 m [11,700 pies] entre la Isla deGuadalupe, y la costa de Baja California, ambasen México.10 Este objetivo excedía en 1,500 m[4,920 pies] la mayor profundidad de penetra-ción alcanzada en tierra, y las profundidades delagua superaban las capacidades de las operacio-nes de perforación marina existentes en esemomento. El proyecto, si bien no logró alcanzarla discontinuidad de Moho, sí posibilitó la perfo-ración científica en los océanos y condujo aldesarrollo de la tecnología de perforación enaguas profundas, al posicionamiento dinámicode buques y a nuevos diseños de embarcacionesque fueron utilizados posteriormente en los pro-gramas DSDP y ODP.

El proyecto DSDP comenzó sus operacionesen 1968 con la embarcación para perforaciónGlomar Challenger operada por la Institución deOceanografía Scripps.11 La embarcación GlomarChallenger promovió y refinó la utilización del

Primavera de 2005 31

Con los resultados exitosos de la adquisición deregistros de pozos, la adquisición con cable pasó aser parte integrante del programa ODP, con másde un 56% de los pozos registrados.16

Las últimas cuatro décadas de la perforacióncientífica en los océanos se han beneficiado conlos numerosos avances tecnológicos acaecidos enlas tecnologías de adquisición de registros concable, perforación y obtención de mediciones y enlos dispositivos de vigilancia rutinaria (monito-reo) de pozos a largo plazo. El desarrollo detecnologías para abordar los desafíos planteadosen términos de perforación de pozos profundos enlos océanos con fines científicos fue el resultadode una estrecha colaboración entre la comunidadcientífica y la industria de servicios.

Desafíos en la perforación de pozos profundos en los océanos con fines científicosExisten numerosos desafíos asociados con laperforación en áreas de aguas profundas y ultra-profundas, donde las profundidades del lechomarino exceden los 183 m [600 pies] y 1,524 m

[5,000 pies], respectivamente. Los objetivoscientíficos de los programas de perforación depozos profundos en los océanos exigían que seperforara en tirantes de agua mucho mayoresque las profundidades habituales de las opera-ciones de exploración y producción (E&P, porsus siglas en inglés). El programa debió desarro-

llar tecnología para perforar sin un tubo ascen-dente—un tubo de gran diámetro que conecta elconjunto de preventores de reventón (BOP, porsus siglas en inglés) con un equipo de per-foración de superficie flotante—utilizadocomúnmente en las operaciones de perforaciónmarina en busca de petróleo y gas (arriba).

10. Horton EE: “Preliminary Drilling Phase of Mohole Project1, Summary of Drilling Operations,” Boletín de la Asociación Americana de Geólogos del Petróleo 45, no. 11 (Noviembre de 1961): 1789–1792.

11. El proyecto DSDP fue financiado por la Fundación Nacional de Ciencias y fue dirigido por la Unión de Instituciones Oceanográficas para el Muestreo de laProfundidad de la Tierra (JOIDES, por sus siglas eninglés), un consorcio de instituciones oceanográficas deEUA. En 1976, el programa fue ampliado para incluir otrospaíses: Francia, Japón, la Unión Soviética, el Reino Unidoy Alemania Occidental.

12. Ewing M, Worzel JL, Beall AO, Berggren WA, Bukry D,Burk CA, Fischer AG y Pessagno EA Jr: Informes Inicia-les del Proyecto de Perforación Marina Profunda, Uniónde Instituciones Oceanográficas para el Muestreo de laProfundidad de la Tierra (JOIDES). Universidad de California, Institución de Oceanografía Scripps, Vol 1.(Agosto-septiembre de 1968).

13. Farmer P, Miller D, Pieprzak A, Rutledge J y Woods R:“Exploring the Subsalt,” Oilfield Review 8, no. 1 (Primavera de 1996): 50–64.

14. El Programa de Perforación de Pozos Profundos en losOcéanos fue dirigido por la Unión de Instituciones Oceanográficas. (JOI); un consorcio de institucionesoceanográficas de EUA. La operación y la dotación delpersonal de la embarcación para perforación y la recu-peración de núcleos en distintos sitios del mundo estuvoa cargo de la Universidad A&M de Texas (TAMU, por sussiglas en inglés). El Observatorio Terrestre Lamont-Doherty (LDEO, por sus siglas en inglés) de laUniversidad de Columbia, Nueva York, EUA, dirigió losservicios de adquisición de registros y el banco de datosde levantamientos del sitio. Los fondos para el programaODP fueron provistos inicialmente por la FundaciónNacional de Ciencias de EUA (NSF, por sus siglas eninglés) y posteriormente se ampliaron para incluir otrossocios internacionales tales como Australia, Bélgica,Canadá, China, Dinamarca, Finlandia, Alemania, Islandia,Irlanda, Italia, Japón, Corea, los Países Bajos, Noruega,Portugal, España, Suecia, Suiza, Taiwán y el Reino Unido.

15. Los depósitos de núcleos del programa ODP se encuen-tran en el Observatorio Terrestre Lamont-Doherty,Palisades, Nueva York, EUA; Institución de OceanografíaScripps, California; Universidad A&M de Texas y Universidad de Bremen, Alemania.

16. Goldberg D: “The Role of Downhole Measurements inMarine Geology and Geophysics,” Reviews of Geophysics 35, no. 3 (Agosto de 1997): 315–342.

Columna de perforación

Lecho marino

El fluido de perforaciónes bombeado en sentidodescendente a través de

la columna de perforación

Tubo ascendente

Preventorde reventones

El fluido y los recortes deperforación fluyen en sentidoascendente entre la columnade perforación y el tuboascendente

Tubería de revestimientode superficie

Herramienta de adquisiciónde registros durante laperforación

El fluido y los recortes deperforación fluyen ensentido ascendente entre la columna de perforación y el pozo o la tubería derevestimiento

Segunda tuberíade revestimiento

Agujero descubierto

> Perforación con tubo ascendente. El tubo ascendente es una tubería quese extiende desde la plataforma de perforación hasta el lecho marino. Ellodo y los recortes de perforación del pozo retornan a la superficie a travésdel tubo ascendente. El extremo superior del tubo ascendente se adosa a laembarcación de perforación, mientras que su extremo inferior se fija en ellecho marino. Un preventor de reventones (BOP, por sus siglas en inglés)emplazado en el lecho marino entre el cabezal de producción del pozo y eltubo ascendente ofrece protección contra la presencia de formacionessobrepresionadas y el influjo repentino de gas. El diámetro del tubo ascen-dente, que alcanza hasta 53.3 cm [21 pulgadas], es suficientemente grandecomo para permitir el paso de la columna de perforación, las herramientasde adquisición de registros y las sartas de revestimiento múltiples.

Cuando se perfora con un tubo ascendente, elfluido de perforación circula por el tubo, a travésde la barrena, y luego retorna a la superficiejunto con los recortes de rocas por la parteexterna de la columna de perforación.

Sin un tubo ascendente, el fluido de perfo-ración sale por la parte superior del pozoderramándose sobre el lecho marino y no retornaa la superficie (abajo). Esto no constituye un pro-blema para el ambiente de lecho marino porque

el agua de mar se utiliza como fluido de perfora-ción. No obstante, dado que no se agrega ningúnsólido, no se forma ningún revoque de filtración.Sin revoque de filtración, el pozo es menos esta-ble, lo que puede conducir a su colapso. Por lotanto, fue preciso desarrollar tecnología y solu-ciones para encarar los problemas asociados conel movimiento vertical de la embarcación, laestabilidad de los pozos, la re-entrada de pozosen un tirante de agua de más de 5,000 m [16,405pies] y otras cuestiones técnicas.

En perforación convencional en busca depetróleo y gas, los dispositivos de compensacióntratan al tubo ascendente como la referencia fijapara corregir las incertidumbres asociadas conla profundidad. Una importante mejora introdu-cida en las operaciones de adquisición deregistros en pozos sin tubo ascendente fue eldesarrollo de un compensador de oleaje de grandesplazamiento para reducir las incertidumbresasociadas con la profundidad que surgen delmovimiento vertical de la embarcación. El sis-tema compensador de oleaje con cable (WHC,por sus siglas en inglés) mide el movimiento ver-tical de la embarcación con un acelerómetro,desplaza automáticamente el pistón hidráulico ydesenrolla la cantidad de cable de adquisición deregistros requerida.17 El sistema WHC puedecompensar adecuadamente olas de hasta 6 m [20pies]. Actualmente, en la embarcación JOIDESResolution, se está probando un nuevo sistemade compensación de malacate rotativo programa-ble desarrollado por Schlumberger.

Con la columna de perforación flexible demás de 5,000 m de longitud colgando en estadode tensión desde la torre de perforación, comen-zar a perforar sin un tubo ascendente un pozo enla roca desnuda constituye un verdadero desafío.En ambientes de rocas duras, tales como las dor-sales mesoatlánticas, se torna dificultoso iniciarla perforación de un pozo y mantenerlo abierto,debido a la naturaleza fracturada y frágil de lasrocas encontradas. El programa ODP desarrollóel sistema de re-entrada de rocas duras para ini-ciar la perforación de pozos en ambientesdificultosos mediante la utilización de un marti-llo de perforación hidráulico. El martilloperforador se baja por el interior de la tuberíade revestimiento y perfora un pozo y haceavanzar la tubería de revestimiento simultánea-mente.18 En los campos petroleros de hoy en día,la tecnología que utiliza tubería de revesti-miento estándar para perforar el pozo y luegodejarla en su lugar para entubar el pozo, eliminalas maniobras de la columna de perforación ypuede incrementar la eficiencia de la perfora-ción en un 20 a un 30%.

32 Oilfield Review

Los recortes fluyen al océano

Columna de perforación

Recortes

Lecho marino

El agua de mar es bombeada ensentido descendente a través dela columna de perforación

Tubería de revestimientode superficie

Barrena

Segunda tuberíade revestimiento

Agujero descubiertoHerramienta de adquisiciónde registros durante laperforación

El agua de mar y los recortesfluyen en sentido ascendenteentre la columna de perforacióny el pozo o la tubería derevestimiento

> Perforación sin tubo ascendente. El agua de mar es bombeada en sentidodescendente a través de la columna de perforación para limpiar y enfriar labarrena. El fluido de perforación y los recortes fluyen en sentido ascendenteentre la columna de perforación y el pozo o la tubería de revestimiento, dondese esparcen sobre el lecho marino y no retornan a la superficie.

Primavera de 2005 33

Otro de los desafíos de la perforación sintubo ascendente era la re-entrada de pozos pre-existentes. Puede ser necesario reingresar en unpozo por diversos motivos, tales como un cambiode barrena o cuando se retorna al pozo en cam-pañas múltiples. Para cambiar la barrena, porejemplo, se debe subir la columna de perfora-

ción, adosar una nueva barrena y volver a bajarla columna hasta el fondo dentro de la mismaperforación. La formidable tarea de reingresaren un pozo en el fondo del océano se logró con lautilización de un equipo de barrido por sonar yun cono de re-entrada. El arreglo de cono de re-entrada comprende un embudo de re-entrada

instalado en una placa de soporte que descansasobre el fondo marino y una cubierta para sopor-tar las sartas de revestimiento múltiples(izquierda). El sistema de re-entrada es anchoen la parte superior, por encima del lechomarino, y se estrecha en la parte inferior cercade la base del fondo marino, lo que facilita queel embudo guíe la columna de perforación den-tro del pozo.

El cono de re-entrada permite reingresar enun pozo en campañas múltiples para profundi-zarlo o para instalar un observatorio de pozopara la obtención de mediciones y muestras defondo de pozo a largo plazo.

El programa ODP desarrolló dos tipos funda-mentales de observatorios de pozos. Sedesplegaron sismómetros de banda ancha defondo de pozo con un ancho de banda que osci-laba entre 0.001 y 10 Hz y medidores de esfuerzoen sitios seleccionados, ubicados fundamental-mente en zonas sismogénicas o proclives aterremotos, cercanas a Japón y situadas en laporción este del Océano Pacífico. El otro tipo deobservatorio de pozo consta de instrumentalpara obtener mediciones en sitio de la tempera-tura y la presión de formación y muestreo de laspropiedades geoquímicas de los fluidos. De unmodo similar, los medidores de fondo de pozopermanentes para el monitoreo de tasas de flujo,presión y temperatura son habituales en loscampos petroleros para la optimización de laproducción en tiempo real.19

No obstante, la utilización efectiva de pozoscomo observatorios hidrogeológicos requirió quese los cerrara herméticamente para protegerlosdel agua de mar sobreyacente y que se permi-tiera a la formación retornar a un estado deequilibrio. Esto fue posible gracias al empleo deun sistema de prevención de la circulación entreel pozo y el océano (CORK, por sus siglas eninglés), desplegado por primera vez en el año1991, que aísla los pozos del agua de mar que se

17. Lorsignol M, Armstrong A, Rasmussen MW y Farnieras L:“Heave Compensated Wireline Logging Winch Systemand Method of Use,” Patente de EUA no. 6,216,789 (17 deabril de 2001).

18. Grupo Científico a Bordo, 2000: “Leg 191 PreliminaryReport: West Pacific ION Project/Hammer Drill Engineering,” Informe Preliminar del ODP 191,http://wwwodp.tamu.edu/publications/prelim/191_prel/191PREL.PDF (se examinó el 10 de diciembre de 2004).

19. Acock A, ORourke T, Shirmboh D, Alexander J, Andersen G,Kaneko T, Venkitaraman A, López-de-Cárdenas J, Nishi M,Numasawa M, Yoshioka K, Roy A, Wilson A y Twynam A:“Métodos prácticos de manejo de la producción de arena,”Oilfield Review 16, no. 1 (Verano de 2004): 10–29.

Tubería de revestimientode 103⁄4 pulgadas

Tubería de revestimientode 16 pulgadas

Lecho marino

Faldón de lodo

Cono de re-entrada

Tubería de revestimientode 133⁄8 pulgadas

Tubería de revestimientode 20 pulgadas

> El cono de re-entrada. Una instalación grande, en forma de embudo de3.7 m [12 pies] de diámetro, emplazada en el fondo del mar sirve comoconducto para el re-emplazamiento de un pozo perforado previamente ypara el asentamiento y el soporte de la sarta de revestimiento de super-ficie. El cono de re-entrada es liberado a través del pozo central (extremosuperior). (Fotografía, cortesía de la Universidad A&M de Texas).

mientas para la obtención de mediciones depozos a fin de satisfacer los objetivos científicosy operar efectivamente en ambientes hostiles.

Avances en mediciones de pozosLas mediciones de pozos ahora se considerantan vitales para el logro de los objetivos científi-cos de las operaciones de perforación de pozosprofundos en los océanos con fines científicoscomo lo son para la industria de exploración yproducción (E&P). Estas mediciones proporcio-nan un registro continuo de las propiedades delas formaciones bajo las condiciones locales, unenlace entre los datos de núcleos y los datos sís-

micos de escala regional más grande, y a vecesproveen los únicos datos válidos cuando la recu-peración de núcleos es pobre o inexistente.

La necesidad de contar con herramientas enambientes de pozos de diámetro reducido, altapresión y alta temperatura y la necesidad de dis-poner de herramientas de alta resolución paracaracterizar las capas delgadas han sido las fuer-zas impulsoras del diseño a medida de lasnecesidades específicas y el desarrollo de nuevasherramientas de pozos.

A veces las sondas de adquisición de regis-tros deben ser operadas a través de tuberías detan sólo 9.7 cm [3.8 pulgadas] de diámetro paraobtener mediciones en pozos de más de 30 cm[11.8 pulgadas] de diámetro. Para superar estadificultad, se redujo el diámetro de ciertasherramientas de campos petroleros. En el año1988, se modificó el dispositivo Microbarredorde la Formación, reduciéndose su diámetro exte-rior (OD, por sus siglas en inglés) de más de 11.4cm [4.5 pulgadas] a 9.4 cm [3.7 pulgadas]. Otrodispositivo, la herramienta de Sísmica de PozoWST para pozos de diámetro reducido, fue ade-cuada mediante el agregado de dos geófonoshorizontales. Esto posibilitó la determinación dela velocidad de ondas de corte y la anisotropíade las rocas subyacentes a partir de un levanta-miento VSP.

El objetivo de incrementar la resolución verti-cal de las mediciones de fondo de pozo incentivóa los científicos del Observatorio TerrestreLamont-Doherty, en Palisades, Nueva York, EUA(LDEO), a desarrollar la herramienta de rayosgamma de sensores múltiples (MGT) en el año2001. Esta herramienta aumenta la resoluciónmediante apilamiento de punto medio común ysuma de los datos recibidos desde un arreglo decuatro sensores de espectrometría de rayosgamma con un espaciamiento de 61 cm [2 pies]entre sí.20 La herramienta MGT incrementa laresolución vertical de los datos de los registros derayos gamma naturales en un factor de tres acuatro con respecto a las herramientas de adqui-sición de registros convencionales, mejorando lacaracterización de las capas delgadas y su corre-lación con los datos de núcleos.

Habitualmente, un sistema operado concable no puede registrar el intervalo superiorubicado justo por debajo del lecho marino por-que la columna de perforación tiene que serbajada unos 50 a 100 m [164 a 328 pies] aproxi-madamente para garantizar la estabilidad delpozo. Además, las sartas de herramientas largasa menudo no logran registrar el fondo del pozo.Por otra parte, en ciertos ambientes dificultosos,por ejemplo, en intercalaciones de roca dura yroca blanda, tales como las secuencias de fta-

34 Oilfield Review

encuentra por encima del lecho marino (arriba).Los datos de temperatura y presión registrados alo largo de un período que varía entre algunosmeses y varios años son recuperados mediante lautilización de equipos sumergibles tripulados ono tripulados.

Una nueva generación de sistemas CORK deavanzada incorporará empacadores múltiplespara aislar las zonas subterráneas del pozo a finde medir la temperatura, la presión, la químicade fluidos y la microbiología de cada zona.

Si bien las profundidades del lecho marino ylas condiciones de pozo son extremas, ODP ySchlumberger han concebido métodos y herra-

Faldón de lodo

Cono de re-entrada

Registrador de datospara el registro de presión

Orificios de muestreohidráulico

(desde los filtros)

Cabezal CORK

Tubería de revestimiento

Filtros

Tapón puente

Línea de infladodel empacador

Empacadores

Líneas de muestreohidráulico (desde los filtros)

> Sistema de prevención de la circulación entre el océano y el pozo (CORK, por sus siglas en inglés). Unavez finalizadas las operaciones de adquisición de registros y extracción de núcleos, el pozo es aisladodel agua de mar sobreyacente mediante el emplazamiento de un sistema CORK; un sello mecánico depozo readaptado a un cono de re-entrada (extremo superior). El sello impide la circulación de fluidohacia el interior y el exterior del pozo. Al sistema CORK se le puede adosar un arreglo de sensor quese extiende dentro del pozo para medir la temperatura, la presión y las propiedades químicas y bioló-gicas locales a lo largo de varios años. Un sistema CORK de avanzada incorpora sellos múltiples parapermitir el registro de las observaciones de series de tiempo en varias zonas aisladas (extremo infe-rior). Se despliega un submarino o un ROV (vehículo de operación remota) para descargar periódica-mente los datos. (Fotografía, cortesía de la Universidad A&M de Texas).

Primavera de 2005 35

nita-creta, las rocas se deterioran después de laperforación, lo que se traduce en recuperaciónde núcleos y registros pobres. En esos casos, lasherramientas de adquisición de registrosdurante la perforación resultan de importanciacrítica y proporcionan las únicas mediciones ensitio.21

Por razones de seguridad en pozos inestables,y para reducir el tiempo de perforación, duranteel desarrollo del programa ODP se desarrolló unainnovadora solución de adquisición de registrosdurante la extracción de núcleos (LWC, por sussiglas en inglés). La herramienta de resistividadfrente a la barrena RAB fue modificada mediantela incorporación de baterías anulares en la pareddel portabarrena y una nueva camisa de resistivi-dad de pastillas. Esto permite que un tuboextractor de núcleos ODP pase a través de laherramienta RAB para llevar a cabo las operacio-nes de extracción de núcleos durante laobtención de mediciones de resistividad y rayosgamma azimutal (derecha). El sistema LWC pro-vee precisión en lo que respecta a la calibraciónde la profundidad de los registros de núcleos yorientación de los mismos sin viajes adicionales,lo que se traduce tanto en ahorros de tiempocomo en ventajas científicas únicas.22

Obtención de muestras de núcleosEl mejoramiento de la recuperación de núcleos yla obtención de muestras no contaminadas einalteradas son objetivos científicos importan-tes. La contaminación producida por el procesode perforación puede afectar los estudios de laspropiedades magnéticas, la química de fluidos,la microbiología, la estructura sedimentaria, y latextura de las muestras de núcleo. Como sucedecon las operaciones de exploración y producción(E&P), las tecnologías de perforación y mues-treo de los programas de perforación científicaen los océanos han sido adaptadas a la dureza delas rocas y la litología. Las innovaciones específi-cas incluyen la técnica de extracción de núcleoscon pistón de avanzada para el muestreo derocas blandas a rocas de dureza intermedia y untubo extractor de núcleos extendido o un tuboextractor de núcleos de diamante para la extrac-ción de núcleos en rocas de dureza intermedia arocas duras.

La investigación de los hidratos de gas en par-ticular, requiere la recuperación de muestras encondiciones locales. Durante la extracción con-vencional de núcleos de hidratos, se produce laliberación de volúmenes sustanciales de gascuando los sedimentos son llevados a la superfi-cie. Los programas DSDP y ODP respectivamente,desarrollaron el tubo extractor de núcleos bajopresión operado con cable y el tubo extractor de

núcleos bajo presión para recuperar muestras apresiones locales de hasta 10,000 lpc [70 MPa].23

Estas herramientas resultan particularmenteútiles para el muestreo de hidratos de gas y lamedición del volumen de gas liberado desdeestas muestras. La necesidad de contar con pro-cedimientos de muestreo bajo presión quemantengan el núcleo a la presión de fondo depozo en una cámara autoclave, inspiró a un con-sorcio europeo a desarrollar un nuevo conjuntode herramientas conocido como autoclave deextracción de núcleos de hidratos; la próximageneración de sistemas de extracción de núcleosbajo presión.24

La Campaña 204 del programa ODP, que tuvolugar entre julio y agosto de 2002, proporcionó laoportunidad para probar una amplia variedad detecnologías y técnicas de medición nuevas.25 Elobjetivo científico de la misión era comprenderla presencia y distribución de los hidratos de gasen el área marina de Oregón, EUA. Esta cam-paña marcó la utilización, por primera vez, de latécnica de adquisición de registros y extracciónde núcleos en forma simultánea con el sistemaLWC y la ejecución de pruebas extensivas deherramientas de extracción de núcleos bajo pre-sión. La Campaña 204 desplegó además unaamplia gama de herramientas operadas concable y herramientas LWD de Schlumberger eincluyó herramientas desarrolladas por el pro-grama ODP para medir la presión en sitio.26 Porprimera vez en una operación ODP se utilizaroncámaras infrarrojas digitales para el barrido delas muestras de núcleos. Esto se realiza no biense recuperan las muestras del intervalo dehidratos de gas para registrar las anomalías detemperatura.27

20. Goldberg D, Meltser A y el Grupo Científico a Bordo delODP, Campaña 191, 2001: “High Vertical Resolution Spec-tral Gamma Ray Logging: A New Tool Development andField Test Results,” Transcripciones del 42o SimposioAnual de Adquisición de Registros de la SPWLA, Hous-ton, 17 al 20 de junio de 2001, artículo JJ.

21. Goldberg, referencia 16.22. Goldberg D, Myers G, Grigar K, Pettigrew T, Mrozewski S

y el Grupo Científico a Bordo del ODP, Campaña 209:“Logging-While-Coring—First Tests of a New Technology for Scientific Drilling,” Petrophysics 45, no. 4(Julio a agosto de 2004): 328–334.

23. Pettigrew TL: “Design and Operation of a Wireline Pressure Core Sampler,” ODP, Nota Técnica 17. CollegeStation, Texas: Programa de Perforación de Pozos Profundos en los Océanos (1992).

24. El consorcio HYACINTH europeo desarrolló el sistema deautoclave de extracción de núcleos de hidratos (HYACE,por sus siglas en inglés). Dos tipos de herramientas deextracción de núcleos bajo presión operadas con cable,una herramienta de percusión y una herramienta rota-tiva, fueron desarrolladas en conjunto con los mediospara transferir el núcleo a una cámara de laboratorio sinpérdida de presión.

25. Tréhu AM, Bohrmann G, Rack FR, Torres ME, Delwiche ME,Dickens GR, Goldberg DS, Gràcia E, Guèrin G, Holland M,Johnson JE, Lee YJ, Liu CS, Long PE, Milkov AV, Riedel M,

> Sistema de adquisición de registros durante laextracción de núcleos (LWC, por sus siglas eninglés). El tubo extractor de núcleos accionado amotor (MDCB, por sus siglas en inglés) pasa porla herramienta de resistividad frente a la barrenaRAB modificada para recolectar las muestras denúcleos durante la adquisición de registros deresistividad y de rayos gamma. (Adaptado deGoldberg et al, referencia 22).

Tubo extractor de núcleosaccionado por motor recuperable(MDCB, por sus siglas en inglés),diámetro exterior del tubo delnúcleo interno = 27⁄8 pulgadas

Batería anual

Diámetro interior de laherramienta RAB = 3.45 pulgadas

Electrodos de resistividadazimutal en la camisa depastillas, diámetroexterior = 91⁄2 pulgadas

Estabilizador reemplazableen el campo

Electrodo de resistividadde la barrena

Diámetro exterior delnúcleo = 2.5 pulgadas

Sensor de rayos gamma

Schultheiss P, Su X, Teichert B, Tomaru H, Vanneste M,Watanabe M y Weinberger JL: Transcripciones del Programa de Perforación de Pozos Profundos en los Océa-nos, Informe Inicial, Vol. 204. http://www-odp.tamu.edu/publications/prelim/204_prel/204toc.html (se examinó el 12de diciembre de 2004).

26. Algunas de las herramientas con cable utilizadas en laCampaña 204 son: APS (Sonda de Porosidad de Acelerador de Neutrones), DSI (herramienta de genera-ción de Imágenes Sónica Dipolar), DIT (herramienta deDoble Inducción), Formation MicroScanner (Microbarredor de la Formación), GPTI (Inclinómetro conFines Generales), HLDT (herramienta de Lito-Densidadpara Ambientes Hostiles), HNGS (Sonda de RayosGamma Naturales para Ambientes Hostiles), SGT (herramienta de Centelleo de Rayos Gamma), SFL (herramienta de Resistividad Enfocada Esféricamente),VSI (herramienta de generación de Imágenes SísmicaVersátil) y la herramienta WST-3. Las herramientas deperforación y obtención de mediciones fueron adnVISION, geoVISION, proVISION y la herramientaRAB-8 modificada para ser utilizada con el sistema deadquisición de registros durante la extracción denúcleos.

27. Cuando los hidratos de gas se desasocian de un inter-valo sedimentario, se pueden palpar con la mano puntosfríos que pueden ser medidos con cámaras infrarrojastérmicas.

Enfoque en los hidratos de gasLa existencia de hidratos de gas en sedimentosmarinos se conoce desde los primeros días delprograma DSDP pero en el pasado se los evitabalógicamente por cuestiones de seguridad de laperforación. Sin embargo, el creciente interésen los hidratos en sí como recurso energéticopotencial y en su posible influencia sobre elcambio climático, los ha convertido en una delas áreas de interés de la perforación científicaen los océanos.

Los hidratos presentes en los sedimentos deaguas profundas, en los márgenes continentalesexternos, son comúnmente estables. Los hidra-tos de gas se vuelven inestables cuando latemperatura del océano se eleva o se produce unfenómeno de despresurización debido a lareducción de la presión de confinamiento, cau-sada por ejemplo por una reducción del nivel delmar o una pérdida en la sobrecarga de sedimen-tos.28 Esto ocasiona la emisión de metano—ungas de efecto invernadero poderoso—en los océ-anos y en la atmósfera. Los científicos hanplanteado diversos cuestionamientos acerca delimpacto de los hidratos de gas sobre el ciclo delcarbono y el clima global.29 No obstante, existegran incertidumbre respecto de qué cantidad dehidrato y gas libre contienen efectivamente lossedimentos marinos. Por lo tanto, es importantesaber dónde y cómo se acumulan los hidratos, yvigilar rutinariamente las condiciones quepodrían alterar su estabilidad.

Para reducir esta incertidumbre, se perfora-ron 45 pozos en nueve emplazamientos de unalto batimétrico conocido con el nombre de Dor-sal de Hidratos, en un tirante de agua de 790 m

36 Oilfield Review

1250

1249

1248

1247

1246

12451244

1252

1251

-800

44°33’ N125°09’W 125°06’ W 125°03’ W

44°36’ N

-900 -1,000

-1,100

-1,200

Prof

undi

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0

75

150

225

300

375

450

Tiem

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1.1

1.2

1.3

1.4

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1.6

1.7

1.8

1.9

4,100 pies1,250 m

BSR

BSR

AC

A

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Y B

Localización 1245Localización 1246

Localización 1244

Localización1252

> Emplazamientos de perforación correspondientes a la Campaña 204 del programa ODP, en laDorsal de Hidratos, en el área marina de Oregón, EUA. (Adaptado de Tréhu et al, referencia 25).

> Corte vertical este-oeste a través de la imagen de datos sísmicos tridimensionales. Los datos sís-micos muestran el marco estructural y estratigráfico de la Dorsal de Hidratos en las Localizaciones1244, 1245, 1246 y 1252. El reflector de gran amplitud que se encuentra debajo del lecho marino es elreflector de simulación del fondo (BSR, por sus siglas en inglés) y corresponde a la base de la zonade estabilidad de los hidratos de gas. El BSR posee polaridad negativa, lo que indica la presencia desedimentos de alta velocidad con contenido de hidratos de gas que sobreyacen los sedimentos debaja velocidad que contienen gas libre. Debajo del límite AC, los datos sísmicos son incoherentes yrepresentan sedimentos intensamente deformados y más antiguos del complejo acrecional de laporción central de la Dorsal de Hidratos. Las reflexiones sísmicas indicadas con las letras A, B, B', Ye Y' corresponden a eventos estratigráficos anormalmente brillantes. La escala de profundidad enmetros debajo del lecho marino (mblm) se basa en una velocidad supuesta de 1,550 m/s [5,085 pies/s]por encima de 150 mblm [492 pies] y 1,650 m/s [5,413 pies/s] por debajo de 150 mblm. Las líneas decolor anaranjado rojizo indican la profundidad de penetración en cada localización. (Adaptado deTréhu et al, referencia 25).

28. Kleinberg y Brewer, referencia 3.29. Dickens GR: “Rethinking the Global Carbon Cycle with a

Large, Dynamic and Microbially Mediated Gas HydrateCapacitor,” Earth and Planetary Science Letters 213, no.3 (25 de agosto de 2003): 169–183.

30. Arroyo JL, Breton P, Dijkerman H, Dingwall S, Guerra R,Hope R, Hornby B, Williams M, Jimenez RR, Lastennet T,Tulett J, Leaney S, Lim T, Menkiti H, Puech J-C, Tcherkashnev S, Burg TT y Verliac M: “Excelentes datossísmicos de pozos,” Oilfield Review 15, no. 1 (Verano de2003): 2–23.

31. Tréhu AM, Long PE, Torres ME, Bohrmann G, Rack FR,Collett TS, Goldberg DS, Milkov AV, Riedel M, SchultheissP, Bangs NL, Barr SR, Borowski WS, Claypool GE, Delwiche ME, Dickens GR, Gràcia E, Guerin G, HollandM, Johnson JE, Lee Y-J, Liu C-S, Su X, Teichert B, TomaruH, Vanneste M, Watanabe M y Weinberger JL: “Three-Dimensional Distribution of Gas Hydrate beneathSouthern Hydrate Ridge: Constraints from ODP Leg 204,”Earth and Planetary Science Letters 222, no. 3–4, (15 dejunio de 2004): 845–862.

32. Los experimentos de Archie establecieron una relaciónempírica entre la resistividad, la porosidad y la saturaciónde agua. Para obtener más información sobre la ecuaciónde Archie, consulte: Log Interpretation Principles/Applications. Houston: Servicios Educativos de Schlumberger, 1989.

Primavera de 2005 37

[2,592 pies], en el área marina de Oregon, EUA(página anterior, arriba). Durante la Campaña204, se obtuvieron varias mediciones geofísicasque pueden ayudar a cuantificar los hidratos degas, incluyendo el método de resonancia magné-tica nuclear, la generación de imágenes deresistividad, la adquisición de registros sónicos ylos perfiles sísmicos verticales (VSPs, por sussiglas en inglés). Se adquirieron datos sísmicosde pozos con la herramienta de generación deImágenes Sísmicas Versátil VSI que puede obte-ner registraciones simultáneas en estacionesmúltiples. Con diferentes configuraciones fuen-te-receptor, se adquirió sísmica de pozo conapartamiento de la fuente y con desplazamientosucesivo de la fuente para representar el sub-suelo lejos del pozo.30

Los datos sísmicos tridimensionales (3D)adquiridos en los nueve emplazamientos de per-foración, situados en la porción sur de la Dorsalde Hidratos, proporcionaron un marco estructu-ral y estratigráfico regional (página anterior,abajo). El fuerte contraste de velocidad exis-

tente entre los sedimentos de alta velocidad quecontienen hidratos de gas y los sedimentos debaja velocidad más profundos que contienen gaslibre produce un reflector de alta amplitud alque se alude como reflector de simulación delfondo (BSR, por sus siglas en inglés). Estereflector es interpretado como la base de la zonade estabilidad de los hidratos de gas. Las veloci-dades sísmicas derivadas de los VSP resuelvenclaramente esta reducción de la velocidad, indi-cativa de la presencia de gas libre debajo delBSR que se encuentra a una distancia de 129 a134 m [423 a 440 pies] aproximadamente, pordebajo del fondo marino.

Dado que los hidratos no son conductivos, laresistividad eléctrica de los sedimentos satura-dos de hidratos es mayor que la de lossedimentos saturados de agua. Las imágenes deresistividad adquiridas con la herramienta deresistividad frente a la barrena RAB mostraronla distribución azimutal de los hidratos en lossedimentos perforados (abajo). Los datos RAB,en conjunto con los datos sísmicos 3D, guiaron

la subsiguiente operación de extracción denúcleos permitiendo un muestreo preciso de laszonas ricas en hidratos de gas.31

La integración de los núcleos con los regis-tros de pozos y los datos sísmicos de pozos y desuperficie, cada uno con diferente resoluciónespacial y sensibilidad al contenido de hidratosde gas, arroja una estimación de la distribucióntridimensional de los hidratos de gas dentro deun sistema dorsal acrecional.

El porcentaje de hidratos de gas se estimómediante el empleo de diferentes metodologías.Si bien las mediciones de pozos proveen unmuestreo espacial continuo, existen suposicio-nes involucradas en la estimación de loshidratos de gas. Suponiendo que el espacioporoso está relleno de agua e hidratos de gassolamente, el porcentaje de hidratos de gaspresentes puede ser deducido mediante la utili-zación de la relación de Archie para determinarla saturación de agua, correspondiendo el restoa hidratos de gas.32 Esta técnica no distingueentre hidrato de gas y gas libre.

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ResistividadRAB-8ohm-m

0 20 40 40 60 80

Rayos gammaRAB-8

API1.55 1.65 1.75

g/cm3

Núcleo RAB-8Densidad volumétrica

Textura espesa de tipo cremaproducida por la disociaciónde hidratos

Arcilla con parche verdoso oscuroy espículas de esponja dispersas

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3A

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OrientaciónOrientaciónFotos de núcleosFotos de núcleosNN EE SS WW NN

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70

Bajo Altoohm-m

Imagen estática RAB-8Resistividad profunda

Imagen estática RAB-8Resistividad profunda

> Datos de la Campaña 204 del Programa de Perforación de Pozos Profundos en los Océanos. Los datos adquiridos en el Pozo 1249B incluyen una imagende resistividad profunda obtenida con la herramienta RAB-8 (Carril 2), resistividad (Carril 3), rayos gamma (Carril 4) y densidad de núcleos (Carril 5). A laizquierda se muestran fotos de núcleos. Los intervalos de alta resistencia indican la presencia de hidratos de gas. Obsérvese que la recuperación denúcleos (Carril 1) es intermitente y pobre, mientras que las mediciones LWD son continuas. (Adaptado de Tréhu et al, referencia 25).

Otro enfoque utilizó una liberación contro-lada de la presión de la muestra de núcleo parapermitir la medición del volumen de gas almace-nado dentro de un intervalo de sedimento. Estevolumen se utilizó luego con las curvas de equili-brio de gas establecidas para estimar el volumende hidratos de gas o gas libre presente en elnúcleo.

Los resultados indicaron que el alto conte-nido de hidratos de gas—30 a 40% del espacioporoso—se limita a los décimos de metros supe-riores que subyacen el fondo marino en la crestade la Dorsal de Hidratos, mientras que en losflancos de la dorsal, los hidratos se extienden amayor profundidad.33 La comprensión de la dis-tribución heterogénea de los hidratos de gas esun factor importante en el modelado de la for-mación de hidratos de gas en sedimentosmarinos y de los cambios debidos a la tectónicay el impacto ambiental.

En el año 2000, el Departamento de Energíade EUA (DOE, por sus siglas en inglés), en con-

sulta con otros organismos gubernamentales,inició una activa gestión con miras a poner enmarcha un programa de investigación funda-mental y aplicada para identificar, evaluar ydesarrollar hidratos de metano como recursoenergético. Numerosos países, entre ellos Japón,Canadá e India, también están interesados en elpotencial de los hidratos de gas como fuente deenergía y han establecido grandes proyectos deinvestigación y desarrollo relacionados con loshidratos de gas, mientras que China, Corea,Noruega, México y otras naciones están investi-gando la viabilidad de implementar proyectos deinvestigación de los hidratos de gas auspiciadospor los gobiernos.34

El proyecto industrial conjunto del DOE deEUA, liderado por ChevronTexaco, tiene proyec-tado perforar dos emplazamientos en aguasprofundas del Golfo de México, en el año 2005. Seaplicarán algunas de las técnicas y leccionesaprendidas como resultado de la Campaña 204.Si bien el principal objetivo es aprender cómo

explotar en forma segura los yacimientos dehidrocarburos convencionales que se encuentrandebajo de los hidratos, los resultados del pro-grama posibilitarán además una mejorevaluación de la viabilidad comercial de loshidratos de gas marinos.

Todos estos logros tecnológicos fomentaránla realización de estudios de perforación cientí-fica en los océanos en el siglo XXI, si bien en lapróxima década será necesario contar con tec-nologías específicas para enfrentar desafíostales como la medición de las altas temperaturasy presiones presentes en las zonas sismogénicas,las operaciones de muestreo de fluidos, la recu-peración de sedimentos no contaminados y devida microbiana en condiciones locales, el desa-rrollo de mediciones de pozos mejoradas y lainstalación de sensores a largo plazo o perma-nentes.

Con la adquisición de un número creciente dedatos, el manejo de los datos se ha convertido enotro asunto crítico. En el año 1996, Schlumberger

38 Oilfield Review

Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología Marinay Terrestre (JAMSTEC)

Operador

Ministerio de Educación, Cultura,Deportes, Ciencia y Tecnología (MEXT)

Plataforma y Operaciones de Perforación

Unión de Instituciones Oceanográficas (Alianza JOI)

Operador

Fundación Nacional de Ciencias (NSF)

Plataforma y Operaciones de Perforación

Embarcación para perforación sin tuboascendente JOIDES Resolution

Operador de Ciencias ECORD (ESO)

Embarcación para perforacióncon tubo ascendente Chikyu

Plataformas específicaspara cada misión

Programa Integrado de Perforaciónde Pozos Profundos en los Océanos

(IOPD, por sus siglas en inglés)

Estructura de AsesoramientoCientífico (SAS, por sus siglas en inglés)

Otros Subcontratosde Servicios Científicos

Asesorar y consultarIOPD Management International Inc.

Operador

Agencia de Manejo ECORD (EMA)

Plataforma y Operaciones de Perforación

EUA Japón Europa

> Programa Integrado de Perforación de Pozos Profundos en los Océanos (IODP, por sus siglas en inglés). El IODP es una operación de plataformas múlti-ples que involucra una embarcación para perforación sin tubo ascendente, una embarcación para perforación con tubo ascendente y una variedad deplataformas específicas para cada misión. Japón, EUA y Europa apoyarán a las organizaciones a cargo de la implementación en lo que respecta a lasdiversas embarcaciones y plataformas (véase referencia 7). (Fotografías, cortesía de la alianza JOI, JAMSTEC y ECORD.)

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y ODP colaboraron para probar un montículoestabilizado para las antenas utilizadas en latransmisión de datos de alta velocidad desde laembarcación JOIDES Resolution hasta los cen-tros de datos costeros. Ahora es común contaren las operaciones IODP con una versión deavanzada de este sistema de terminal de aper-tura muy pequeña (VSAT, por sus siglas eninglés) que ofrece cobertura global casi totalpara la transmisión de datos y comunicacioneselectrónicas y comunicaciones de voz.

Finalmente, los enormes volúmenes de datose información generados por los programas deperforación de pozos profundos en los océanosgeneran los mismos problemas con que seenfrenta el manejo de datos de exploración yproducción (E&P).35 Los datos heredados, reco-lectados durante el desarrollo de los programasDSDP y ODP, y los datos del programa IODPrecién lanzado, son algunos de esos problemas.Además de las mediciones crudas, el copiosovolumen de información digital, tales como losinformes de perforación, los datos de adquisiciónde registros de inyección y las descripciones delos recortes de perforación, deben ser manejadoscorrectamente y han de asociarse con los datosmedidos sin procesar para mantener la informa-ción contextual y asegurar la integridad y validezde los datos que maneja el sistema. Schlumber-ger ha estado colaborando en forma estrecha conla JAMSTEC—Agencia Japonesa de Ciencia yTecnología Marina y Terrestre—para diseñar yconstruir el prototipo de tal sistema de manejode datos. La integración de la capacidad de aná-lisis de datos dentro del sistema de manejo dedatos mediante la utilización del programa inte-grado de sistemas de caracterización deyacimientos GeoFrame permite a los usuariosacceder a los datos en forma directa desde unsitio remoto.

Una nueva era en perforación de pozos profundos en los océanosEl Programa Integrado de Perforación de PozosProfundos en los Océanos (IODP, por sus siglasen inglés), un programa nuevo que comenzó enel año 2004, se basa en la experiencia y los cono-cimientos adquiridos durante las campañas deperforación científica en los océanos previas. ElIODP es una asociación global de científicos,instituciones de investigación y organismosgubernamentales que provee un método másenfocado de exploración a mayores profundida-des y en áreas previamente inaccesibles (páginaanterior). Los objetivos científicos del IODP sedescriben sucintamente en el plan de cienciasinicial.36 Al igual que sus predecesoras, las expe-

diciones del IODP son controladas por las pro-puestas y se planifican luego de extensivasrevisiones científicas y de seguridad de índoleinternacional.

Sin embargo, el IODP difiere considerable-mente de cualquiera de los programas previosporque utiliza embarcaciones múltiples condiversas capacidades de perforación. Las pla-taformas múltiples—sin tubo ascendente,específicas para cada misión y con tuboascendente—permitirán perforar en áreas pre-viamente inaccesibles, tales como los márgenescontinentales, en aguas someras con menos demenos de 20 m [66 pies] de profundidad, enregiones cubiertas de hielo del Ártico y en losocéanos ultraprofundos.37

Se utilizará la actual embarcación estadouni-dense JOIDES Resolution en la primera faseoperacional de las operaciones sin tubo ascen-dente, que durará hasta el año 2005.38 Lasplataformas específicas para cada misión (MSP,por sus siglas en inglés) que opera el ConsorcioEuropeo para Perforación de Pozos Profundos enlos Océanos con Fines de Investigación trabaja-rán en aguas someras y regiones cubiertas dehielo.39 Tal como lo sugiere el nombre “específicaspara cada misión,” estas plataformas de perfora-ción podrían consistir en barcazas de perforación,plataformas de perforación autoelevadizas o siste-mas de perforación en el fondo del océano, segúnel entorno de perforación de que se trate.

La construcción de la plataforma con tuboascendente y el desarrollo de tecnologías rela-cionadas fueron iniciados en 1990 por el MEXT(Ministerio de Educación, Cultura, Deportes,

Ciencia y Tecnología) de Japón. Este programa,denominado “Perforación de Pozos Profundos enlos Océanos en el Siglo XXI,” fue integrado alIODP.40 La embarcación japonesa Chikyu, quesignifica “Tierra,” será una embarcación paraperforación posicionada dinámicamente, equi-pada con tubo ascendente y tecnología devanguardia. Inicialmente el buque Chikyualcanzará una profundidad de 10,000 m (32,800pies), en tirantes de agua de hasta 2,500 m(8,200 pies). En las operaciones sin tubo ascen-dente, el Chikyu tendrá capacidad para perforaren tirantes de agua de hasta 7,000 (22,970 pies).

En el futuro, el Chikyu será capaz de perfo-rar con un tubo ascendente en tirantes de aguade 4,000 m (13,120 pies), alcanzando una pro-fundidad total de 12,000 m (39,370 pies), lo quepermitirá acceder a regiones donde anterior-mente la perforación con fines científicos seencontraba impedida por la presencia de hidro-carburos y otros fluidos. Aunque la perforacióncon tubo ascendente se emplea comúnmentepara la exploración y el desarrollo de hidro-carburos, nunca se la ha utilizado en estosambientes ultraprofundos. Será posible perforarpozos más estables y capaces de penetrar zonascon diferentes presiones. Las zonas sismogéni-cas son particularmente difíciles de perforardebido a las fuertes pérdidas de fluidos asocia-das con los intervalos fracturados. Con lautilización de esta embarcación, los investigado-res pueden perforar e instalar sensorespermanentes en zonas sismogénicas. Se esperaque el Chikyu esté en condiciones de operarhacia fines del año 2006 o principios del 2007.

33. Milkov AV, Claypool GE, Lee Y-J, Torres ME, Borowski WS,Tomaru H, Sassen R, Long PE y el Grupo Científico de laCampaña 204 del ODP: “Ethane Enrichment and PropaneDepletion in Subsurface Gases Indicate Gas HydrateOccurrence in Marine Sediments at Southern HydrateRidge Offshore Oregon,” Organic Geochemistry 35, no. 9(Septiembre de 2004): 1067–1080.Milkov AV, Claypool GE, Lee YJ, Dickens GR, Xu W,Borowski WS y el Grupo Científico de la Campaña 204del ODP, “In Situ Methane Concentrations at HydrateRidge Offshore Oregon: New Constraints on the GlobalGas Hydrate Inventory from an Active Margin,” Geology31 (2003): 833–836.

34. Collett TS: “Gas Hydrates as a Future Energy Resource,”Geotimes 49, no. 11 (Noviembre de 2004): 24–27.

35. Beham R, Brown A, Mottershead C, Whitgift J, Cross J,Desroches L, Espeland J, Greenberg M, Haines P, Landgren K, Layrisse I, Lugo J, Moreán O, Ochoa E,O’Neill D y Sledz J: “Changing the Shape of E&P DataManagement,” Oilfield Review 9, no. 2 (Verano de 1997):21–33.

36. Para obtener más información sobre el plan de cienciasinicial, consulte: http://www.iodp.org/downloads/IODP_Init_Sci_Plan.pdf (se examinó el 30 de septiembrede 2004).

37. Coffin MF: “Expeditions to Drill Pacific, Arctic, and Atlantic Sites,” Unión Geofísica Americana, Transcripciones EOS 85, no. 2 (Enero de 2004): 13–18.

38. La Unión de Instituciones Oceanográficas (JOI, por sussiglas en inglés), la Universidad A&M de Texas, la

Universidad de Columbia, y el Observatorio TerrestreLamont-Doherty componen la alianza JOI. La JOI proveecolectivamente servicios de extracción de núcleos yadquisición de registros, equipamiento de laboratorio,personal, ingeniería, curado, distribución de datos ylogística para la embarcación sin tubo ascendente. LaUniversidad A&M de Texas subcontrata la embarcaciónsin tubo ascendente y el Observatorio Terrestre Lamont-Doherty subcontrata los servicios de adquisiciónde registros.

39. Las plataformas específicas para cada misión son ope-radas por el Consorcio Europeo para la Investigación enlos Océanos (ECORD, por sus siglas en inglés), y dirigidaspor el sector de Operaciones Científicas del ECORD(ESO, por sus siglas en inglés), un consorcio de institu-ciones científicas europeas. El Servicio GeológicoBritánico (BGS, por sus siglas en inglés) es responsablede la dirección general de las ESO. La Universidad deBremen, de Alemania, fue contratada por el BGS para losservicios de curado, depósitos de núcleos y manejo dedatos. El BGS contrata al Consorcio Petrofísico Europeo,que comprende a la Universidad de Leicester, Inglaterra;la Universidad de Montepellier, Francia; RWTH Aachen,Alemania, y la Universidad Vrije de Ámsterdam, para lasactividades de adquisición de registros y las actividadespetrofísicas.

40. Para obtener más información sobre Perforación dePozos Profundos en los Océanos en el Siglo XXI (OD21),consulte: http://www.jamstec.go.jp/jamstec-e/odinfo/iodp_top.html (se examinó el 2 de diciembre de 2004).

El IODP inició sus operaciones en el año 2004con la Expedición 301 que utilizó la embarcaciónpara perforación sin tubo ascendente y la Expedi-ción 302 en la que se empleó una plataformaespecífica para la misión en cuestión. El objetivode la Expedición 301 era investigar la hidrogeolo-gía dentro de la corteza en los océanos,determinar las trayectorias de distribución defluidos, establecer enlaces entre la circulación defluidos, la alteración química y los procesosmicrobianos y determinar la relación entre laspropiedades sísmicas e hidrológicas.41 La Expedi-ción 301 se concluyó en agosto de 2004, en laDorsal de Juan de Fuca, en el Océano Pacíficooriental. Este sistema hidrotérmico activo liberalava derretida del interior de la Tierra en lasaguas más frías del océano. En la Expedición 301se utilizaron diversas herramientas con cablepara ambientes hostiles, desarrolladas para laindustria del petróleo y el gas, para explorar yaci-mientos más profundos a temperaturas ypresiones extremas.42

La Expedición 301 también recogió muestrasde sedimentos, basalto, fluidos y microbios. Seinstalaron dos nuevos observatorios de pozos auna profundidad de 583 m (1,913 pies) pordebajo del lecho marino. En estos pozos se lleva-ron a cabo pruebas hidrogeológicas.

En el futuro, una red de observatorios depozos de este tipo permitirá estudiar el movi-miento de los fluidos. La circulación del agua através de la corteza en los océanos tiene impli-cancias sobre tierra firme, especialmente enaquellos lugares en que las placas en los océanosse sumergen debajo de las placas continentales.Por ejemplo, la reciente actividad volcánica delmonte St. Helens, Washington, EUA, acaecida enoctubre de 2004, se debe a una combinación deagua con roca derretida cuando la placa en losocéanos fue sometida a subducción en el inte-rior de la Tierra. El agua en las zonas desubducción profunda es geoquímicamente reac-tiva con las rocas adyacentes y también puedeafectar la formación de fallas profundas.43

La Expedición 302, concluida en septiembrede 2004, utilizó múltiples embarcaciones en elÁrtico (próxima página). El rompehielos pesadoSovetskiy Soyuz proporcionó protección aguasarriba a la embarcación para perforación y análi-sis del hielo para la expedición, en tanto que elOden brindó protección frente a los hielos cerca-nos, comunicaciones e instalaciones para lasoperaciones científicas. Ambas naves acompaña-ron a la embarcación para perforación convertidaVidar Viking.

La Expedición 302 se centró en los cambiosclimáticos a corto plazo. La historia climáticadel Ártico de los últimos 56 millones de años hasido recuperada a partir de 339 m (1,112 pies)de núcleos y aproximadamente 150 m (492 pies)de registros de sedimentos marinos adquiridoscon cable. El examen preliminar de los núcleossugiere que el Océano Ártico, cubierto de hielo,alguna vez fue un lugar cálido. Nuevas investiga-ciones proporcionarán pistas sobre los cambiosclimáticos ocurridos cuando la Tierra pasó deser un planeta caliente a frío.44 Algunos científi-cos creen que una breve elevación de latemperatura puede haberse debido a una granemisión de metano de los depósitos de hidratode gas.45 La causa exacta de esta posible emisiónmasiva de gas de efecto invernadero aún no seconoce.

Los núcleos de la Expedición 302 proporcio-naron las primeras evidencias de la presencia deextensivo material orgánico creado por el plank-ton y otros microorganismos en los sedimentosdel lecho oceánico, lo que sugiere un entornofavorable para los depósitos de petróleo y gas.

Los desafíos futurosEn la próxima década, las tecnologías de perfo-ración y muestreo, los observatorios de pozos ylas mediciones de pozos desempeñarán un rolcrucial en lo que respecta a responder interro-gantes sobre el cambio climático global, losdesastres naturales, y la existencia y distribu-ción de recursos minerales y de hidrocarburos.

La necesidad de una mayor recuperación denúcleos, a la vez que se mantiene la calidad dela muestra, es importante para todos los objeti-vos científicos del programa IODP. Posiblementeserá necesario utilizar perforación direccional ymediciones de la orientación del esfuerzo paraoptimizar la recuperación de núcleos.46

La contaminación causada por los procesosde perforación y muestreo puede perjudicar losestudios de microbiología, composición de flui-dos y paleomagnetismo. La existencia ydistribución de las poblaciones microbianasconstituyen un foco de interés de la investiga-ción futura. Se recogerán muestras de unavariedad de entornos tectónicos y ambientalesque utilizarán las plataformas múltiples delIOPD. Con la perforación con tubo ascendente,se obtendrán por primera vez muestras directasdel área de acoplamiento entre la placa conti-nental y la placa en los océanos. Para que estosestudios tengan éxito es imprescindible obtenermuestras libres de contaminación. Por último,será necesario seguir desarrollando las técnicasde extracción de núcleos bajo presión para recu-perar muestras en condiciones locales,manteniendo la presión y la temperatura. Estoes de particular importancia en relación con lossedimentos que contienen hidrocarburos ehidratos de gas.

Otro objetivo primordial de las futurasexpediciones será el estudio de las zonas sismo-génicas perforando el epicentro de terremotos yemplazando dispositivos de monitoreo perma-nente que rastreen los cambios temporales detemperatura, presión de poro, química de flui-dos, inclinación, esfuerzo y deformación. Lastemperaturas pueden alcanzar 250ºC [482ºF] enlas zonas sismogénicas y 400ºC [752ºF] en lasáreas hidrotérmicas. Sin embargo, los sensoresde fondo del pozo actuales son capaces de tole-rar temperaturas de hasta 150ºC [302ºF]solamente, para el monitoreo a largo plazo.

El Centro de Tecnología de Schlumberger enKabushiki Kaisha (SKK, por sus siglas en inglés),

40 Oilfield Review

41. Grupo Científico a Bordo, 2004: “Juan de Fuca Hydrogeology: The Hydrogeologic Architecture of Basaltic Oceanic Crust: Compartmentalization, Anisotropy, Microbiology, and Crustal-Scale Propertieson the Eastern Flank of Juan de Fuca Ridge, EasternPacific Ocean,” Informe Preliminar del IODP 301,http://iodp.tamu.edu/publications/PR/301PR/301PR.PDF(se consultó el 3 de noviembre de 2004).

42. Además de las herramientas operadas con cable están-dar, las diversas herramientas para ambientes hostilesdesplegadas en la Expedición 301 incluyen la sonda dePorosidad de Acelerador de Neutrones APS, la sonda deRayos Gamma Naturales para Ambientes Hostiles HNGS,

la herramienta de Litodensidad Hostil HLDT y la herramienta de generación de Imágenes de Inducción de Arreglo AIT SlimXtreme. Para más información sobreadquisición de registros a alta presión y alta temperatura,consulte: Baird T, Fields T, Drummond R, Mathison D,Langseth B, Martin A y Silipigno L: “High-Pressure, High-Temperature Well Logging, Perforating and Testing,” Oilfield Review 10, no. 2 (Verano de 1998): 50–67.

43. http://www.iodp-usio.org/Newsroom/releases/exp_301_end.html (se examinó el 7 de noviembre de2004).

44. Kingdon A, O’Sullivan M y Gaffney O: “Arctic CoringExpedition (ACEX) Retrieves First Arctic Core,” anunciado el 25 de agosto de 2004, http://www.eurekalert.org/pub_releases/2004-08/sprs-ace082504.php (se examinó el 10 de diciembre de 2004).

45. Revkin CA: “Under All That Ice, Maybe Oil,” The NewYork Times: exhibido el 30 de noviembre de 2004,http://www.iodp.org/education_outreach/press_releases /nytimes_acex_article.pdf (se anunció el 10 de diciembre de 2004).

46. Goldberg et al, referencia 22.

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en colaboración con la JAMSTEC, ha realizadoun estudio de factibilidad sobre la tecnología devigilancia rutinaria permanente y su aplicabili-dad para el monitoreo a largo plazo en pozosprofundos en el océano con fines científicos. Porlo general, los valores nominales de temperaturay presión de los instrumentos científicos utiliza-dos en el pasado no son adecuados. Otroproblema importante es la cantidad de energíaque se requiere para monitorear continuamentela sismicidad durante períodos mayores a unaño, así como la confiabilidad del sistema demonitoreo de fondo de pozo. Schlumberger hainiciado un nuevo proyecto para desarrollar tele-metría de baja energía y un sistema de

suministro de energía para los sensores de moni-toreo permanente de próxima generación.

La investigación científica de los hidratos degas marinos sigue siendo un área de interés delprograma IODP. El conocimiento de la existen-cia y distribución de los hidratos de gas, lacomprensión de su rol en el ciclo global del car-bono y la evaluación de su potencial comorecurso energético siguen siendo objetivosimportantes. Las diversas plataformas de perfo-ración permitirán tomar muestras y obtenermediciones de pozos a distintas profundidades yen distintos ambientes. Se necesitará nueva tec-nología, no sólo para medir directamente laspropiedades de los hidratos de gas, sino también

para monitorear la presión, temperatura y flujode fluidos a lo largo de períodos prolongados.Los observatorios de pozos desempeñarán un rolde vital importancia en el futuro.

Por último, la enorme cantidad de datos quese recojan en los próximos años—levantamien-tos sísmicos, muestras de núcleos, datos deobservatorios de pozos, documentos e infor-mes—se debe almacenar en bases de datos quesean de fácil acceso para la comunidad cientí-fica global. Es necesario que se mantenga unaestrecha y sostenida asociación entre la comuni-dad científica y los proveedores de servicios paradesarrollar herramientas y procesos que abor-den estos desafíos en los próximos años. —RG

60°W

120°W

60°E

0°

180°

GROENLANDIA

Emplazamientos de la ACEX

SVALBARD

Dorsal

de Lomonosov

> Ejemplo de una operación MSP (Expedición 302) en el Ártico. La primera expedición para extracción de núcleos en el Ártico (ACEX, por sus siglas eninglés) se llevó a cabo ente agosto y septiembre de 2004, en la cresta de la Dorsal de Lomonosov en el Océano Ártico Central (izquierda). La embarcaciónpara perforación Vidar Viking (derecha) fue protegida por dos rompehielos, el Oden y el Sovetskiy Soyuz. La Vidar Viking perforó cinco pozos en cuatroemplazamientos y se recuperó una secuencia sedimentaria de 339 m (892 pies) de largo en los núcleos. (Fotografía, cortesía de M. Jakobsson, IOPD).