PERFORACION

PERFORACION 

La perforación, como la exploración, es una actividad que demanda tiempo y recursos financieros. Por eso, un equipo de perforación sólo se instala y comienza a perforar cuando geólogos y geofísicos han acordado la locación más apta para la búsqueda de hidrocarburos en el subsuelo.

Los petroleros no fueron los primeros en perforar pozos profundos: 2.000 años atrás lo hacían los chinos para encontrar salmuera, con la cual obtenían sal. Para lograr sus propósitos disponían de un equipo consistente en una estructura de madera, de la cual suspendían por cable una herramienta cortante y pesada. La percusión intermitente sobre el terreno iba horadando sucesivos estratos del subsuelo hasta llegar al objetivo. Este ingenioso sistema permitió perforar hasta más de 900 metros de profundidad, aunque demandaba años completar el trabajo.

En los primeros años de la industria petrolera se utilizaron los mismos principios, de perforación a percusión. Aunque todavía en ciertas circunstancias y principalmente en Estados Unidos se sigue utilizando esta técnica (muy mejorada respecto del siglo pasado) fue universalmente reemplazada por el método de perforación rotativa.

Por lo general, cuando se trata de actividades en tierra la locación a perforar está ubicada en algún sitio de difícil acceso, y hay que realizar importantes trabajos preparatorios antes de instalar el equipo. Casi siempre se deben construir los caminos de acceso, que muchas veces suponen la construcción de puentes y obras viales especiales, desmonte de selvas, o drenaje de pantanos. En algunos casos, todo el equipo de perforación se traslada en helicópteros de gran Porte hasta la locación previamente preparada.

La torre o mástil de perforación conforma la parte más prominente del equipo (por lo general de 40 metros de altura), y está integrada por cuatro grandes columnas de acero de forma rectangular, unidas lateralmente.

En lo alto de la torre o mástil, suspendida de cables, se ubica la cabeza de inyección, conectada con la barra de sondeo. La cabeza de inyección deja pasar un líquido (lodo de perforación) y a la vez permite a la barra de sondeo rotar libremente en el subsuelo. La barra de sondeo -unida en tramos de 9 metros- pasa por un buje maestro ubicado en la mesa rotativa colocada en el piso del mástil o torre. Motores diesel o eléctricos hacen rotar la mesa rotativa y toda la columna de perforación, en cuyo extremo final está el trépano que perfora.

Hay muchos tipos de trépanos, algunos de ellos provistos de diamantes industriales, pero todos operan de la misma forma que un taladro manual

utilizado para perforar madera o metal.

Para la perforación de pozos petroleros se utilizan muchos tipos de trépano, que varían por su conformación y contextura según el tipo de roca que deben atravesar.

Cuando el trépano ha penetrado en el subsuelo una distancia similar a los 9 metros de cada barra de sondeo, se detiene la operación y se añade una nueva barra. A medida que se profundiza la perforación, el proceso se repite. Pero tarde o temprano, según la textura y dureza de las rocas atravesadas, el trépano se desgasta, y debe ser reemplazado. Esta operación demanda horas de trabajo, dado que toda la barra de sondeo debe ser llevada a la superficie. Para ganar tiempo la barra de sondeo se va retirando en tramos que incluyen tres tuberías unidas. Estas largas secciones de 27 metros se van apilando a un costado de la torre de perforación. Para comprender lo complicado de esta maniobra, basta imaginar un trépano que

llegó a los 3.000 metros de profundidad y debe ser reemplazado. Esto significa llevar a la superficie 3 kilómetros de tuberías de acero, en tramos de 27 metros, cada uno de los cuales debe ser desenroscado y apilado cuidadosamente sobre la torre de perforación. Reemplazado el trépano, las cañerías vuelven a enroscarse y todo el conjunto de la barra de sondeo desciende al fondo del pozo. Esta operación demanda varias horas.

Cuando se utiliza una herramienta para perforar una pared aquella se calienta. Por eso, al trépano, se lo enfría con un producto químico especial, denominado "lodo de perforación" y que circula permanentemente desde la cabeza de inyección hasta el fondo del pozo. Llega hasta por debajo de los dientes del trépano en chorros intermitentes, para cumplir después otra misión importante en su retorno a la superficie y en el espacio que media entre la barra de sondeo y las paredes del pozo: en su desplazamiento arrastra todos los fragmentos de roca despedazados por el trépano. El geólogo de pozo estudia entonces cuidadosamente estos "cuttings' para determinar el tipo de roca que está atravesando la perforación. El lodo -que es un producto de altísimo costo- también contribuye evitar el derrumbe de las paredes del pozo antes de que sean entubadas con cañerías de acero y al mismo tiempo evitar las fugas de gas o petróleo que pueden producirse antes de que la perforación llegue a la profundidad final establecida.

Plataforma de Perforación Submarina

Pero la perforación de un pozo petrolero no es sólo una obra de ingeniería de alta precisión: es un trabajo de atención y tensión permanentes para los hombres que integran el equipo. Los costados del pozo pueden estar huecos y el líquido de inyección perderse por las cavidades; el trépano puede quedar aprisionado por sal. Para evitar estos riesgos periódicamente se retira la sarta de sondeo, y se instala en su lugar una cañería de entubación que sostendrá las paredes del pozo. Entre esta tubería y las paredes del pozo se introduce una lechada de cemento, que una vez fraguada

sostendrá definitivamente todo el complejo. Por la cañería instalada pasa entonces la sarta de perforación, que seguirá operando con un diámetro más pequeño. A mayor profundidad, se introducirá un segundo tramo de entubación de diámetro inferior al primero y, probablemente, después también un tercero que pasará por el segundo. Así, cuando el pozo esté llegando a su profundidad final, el diámetro del trépano posiblemente no supere los 10 centímetros, aunque la perforación se haya iniciado con un diámetro de 50. Durante todo este proceso se realizan frecuentes cambios de trépano, maniobra que exige otra previa: el retiro de la barra de sondeo. El perforador debe además estar atento, para evitar que la herramienta quede aprisionada en el fondo del pozo o que la sarta se desvíe de la vertical, maniobrando permanentemente con la velocidad de rotación del trépano y el peso de la sarta de sondeo para lograr el correcto equilibrio de toda la operación.

Finalmente, todo el equipo de perforación que casi siempre opera a la intemperie sometido a las inclemencias del tiempo debe estar preparado para enfrentar, controlar y superar las consecuencias de un escape de gas, que puede resultar devastador para el equipo y para los hombres que trabajan con él. Aunque la industria petrolera ha desarrollado sofisticadas técnicas de seguridad para la prevención de este tipo de accidentes, ninguna resulta de utilidad cuando las personas a su cargo, por distracción u olvido, dejan de prestarles atención. Y en el pozo, que es una de las obras de ingeniería de más difícil ejecución en la Tierra, casi siempre sobran los motivos de distracción.

Finalmente, terminado el programa de perforación, es probable que no se encuentre petróleo ni gas natural, o que el volumen de hidrocarburos comprobado no justifique el desarrollo comercial del pozo. Todo el dinero y los esfuerzos invertidos por la empresa habrán sido inútiles y las perforadoras volverán a intentar en otra locación.

Nuevas Tecnologías

Pozos Horizontales

Las nuevas tecnologías nos están conduciendo hacia una incrementada producción del campo con una inversión decreciente de perforación.

Los pozos horizontales se realizan con la intención de perforar los horizontes productivos, en una gran extención horizontal y no limitarse solo al espesor neto de la formaciones que es el caso de perforaciones de tipo convencional.

Los pozos de alcance extendido pueden alcanzar sus blancos a mas de 8km de la ubicación del pozo. Esta técnica les permite a los operadores explotar el

petróleo y los campos en forma satélite de los infraestructuras de superficie. Los campos cercanos a la costa pueden ser desarrollados desde tierra para reducir los costos y minimizar el impacto ambiental.

Pozos Multilaterales

Los pozos multilaterales usan drenajes horizontales múltiples desde un pozo primario para reducir el número de pozos necesarios para drenar el reservorio. Los multilaterales requieren pocos cabezales, reduciendo el costo de las terminaciones submarinas y las operaciones de enlace. La tecnología de pozo delgado reduce la perforación, los costos de terminación y producción a través del uso de pozos pequeños.

Las secciones laterales múltiples perforadas desde un pozo ofrecen soluciones económicas para mejorar la recuperación. Al explotar un solo pozo, la perforación multilateral baja los costos de la construcción del pozo y el equipo de la superficie. Los multilaterales son ventajosos en las aplicaciones de reentrada y en los nuevos pozos. Pueden mejorar el drenaje de los reservorios al exponer mucho mas

de la formación al pozo. También pueden interceptar numerosos sistemas de fractura y drenar los reservorios múltiples.

Perforación Coiled Tubing

En algunos ambientes, la perforación coiled tubing ofrece ventajas económicas sobre la perforación convencional a través de tubos unificados. También tiene un menor impacto en el ambiente y mejora la seguridad en el pozo.

Las operaciones a través de tubos han probado ser económicas al ahorrar en costos a la hora de retirar los tubos.

Dentro de los mayores beneficios del CTD (Coiled Tubing Drill), se encuentra la habilidad de perforar bajo balance. La perforación bajo balance, puede prevenir durante la perforación la presencia de capas de interés y evitar el daño del reservorio. También puede incrementar el ritmo de de penetración del trépano durante la perforación.

Perfiles eléctricos

Cuando se perfora un pozo, y especialmente si es de exploración, se trata de obtener la mayor cantidad posible de información del subsuelo. Esto se logra con la ayuda de los perfiles eléctricos.

Estos perfiles miden las propiedades eléctricas, acústicas y radioactivas de las rocas. Los sensores de la resistividad usan electrodos o bobinas, los acústicos usan transductores sónicos y los radioactivos emplean detectores sencibles a la radioactividad.

Para tal fin se utilizan distintos instrumentos montados en una sonda que se baja al pozo mediante un cable-conductor. Este cable de acero normalmente tiene 7 conductores eléctricos que sirven para alimentar eléctricamente a los equipos de pozo y al mismo tiempo recibir en superficie los datos leídos por las diferentes sondas.

A medida que se va recogiendo el cable, la sonda va midiendo y las lecturas que son enviadas a superficie a través del cable, se registran en cintas magnéticas, que posteriormente serán utilizadas

para la interpretación de los datos. Las unidades de perfilaje son Laboratorios portátiles que disponen de computadoras para el registro e interpretación de los perfiles de pozo.

De la interpretación de estos perfiles se obtienen datos de porosidad, contenido de fluidos, y tipos de litologías. Una correcta evaluación se logra mediante la combinación de los datos obtenidos en los distintos perfiles realizados en el pozo.

Perfil de Datos Interpretados, correspondiente a un intervalo de pozo. Las zonas indicadas en rojo contienen hidrocarburos, y serán las zonas que se pondrán en explotación una vez entubado el pozo.

LWD – una visión más clara de las formaciones

La perforación y el perfilaje simultáneo mejora la habilidad del Operador de perforación, para tomar decisiones efectivas en tiempo real en la crítica fase de la perforación.

Las mediciones LWD (Logging While Drilling), revelan la naturaleza de las formaciones de la roca perforada e identifica la ubicación probable de los hidrocarburos. La resistividad de formación en tiempo real, la información sobre la litología y la porosidad adquirida durante la perforación le permite a los geólogos evaluar y visualizar la formación alrededor del pozo, antes

que ocurra una daño a la formación o que se provoque una invasión de lodo.

Las mediciones LWD le permiten al geólogo seleccionar los puntos para bajar el casing y, detectar y cuantificar las zonas potenciales cuando estas son interceptadas, e identificar los límites del fluido en tiempo real mientras se perfora. Las nuevas mediciones de imagen y perforación (IWD) hacen posible la detección de la fractura y la determinación del buzamiento. La perforación en tiempo real y los datos del perfilado pueden ser integrados en las workstations con datos sísmicos en 3D.

Esta visión mas clara del pozo y su posición dentro del reservorio le brinda al operador una fuente de información que mejora la toma de decisiones a medida que la perforación progresa, reduciendo el riesgo en áreas que son geológicamente complejas o bien no son muy conocidas.

Operaciones Entubación y Terminación

Una vez terminada la perforación del pozo y después de realizar una evaluación del potencial productivo del mismo, se procederá a realizar las

operaciones de Entubación y Terminación.

La entubación consiste en bajar una cañería (casing), hasta el fondo del pozo (normalmente de 51/2 o 7 pulgadas de diámetro), la que posteriormente se cementa para generar una aislación de las diferentes zonas permeables a lo largo del pozo. Este proceso de cementación es realizado por Compañías de Servicios especializadas y consiste en colocar una lechada de cemento en el espacio anular que hay entre la pared del pozo y la cara externa del casing. Como dijimos esta cementación tiene por objeto aislar las diferentes zonas permeables impidiendo que fluidos de zonas de alta presión puedan circular a zonas de menor presión o evitar la posibilidad de poner en producción capas acuíferas.

Para asegurarnos de la buena calidad de la cementación, es necesario realizar, una vez fraguado el cemento (entre 18 y 24 horas después), un perfil de Control de Cemento (CBL-VDL), que nos permitirá evaluar las características de aislación entre las diferentes capas productoras del pozo.

Finalmente habrá que poner en producción el pozo, para lo cual se deberá punzar (agujerear el casing) con cargas explosivas. Se punzarán solamente las capas que de acuerdo con datos Geológicos y mediante la Interpretación de Perfiles a pozo abierto, son de interés productivo.

En la figura adjunta se ha esquematizado una operación de punzamiento mediante el disparo de un cañón de cargas huecas. Estas cargas perforan el casing, el cemento y la pared del pozo, llegando hasta 15 a 18 pulgadas desde la pared interna del casing.

A través de estos huecos (de 12 a 36 por metro), fluye el petróleo (o gas en el caso de capas gasíferas), hacia el pozo para ser extraído a superficie.

Indice1. Perforación de pozos2. Perforación multilateral

4. Desarrollo de las tareas de terminación.5. El elemento humano.1. Perforación de pozosLa única manera de saber realmente si hay petróleo en el sitio donde la investigación geológica propone que se podría localizar un depósito de hidrocarburos, es mediante la perforación de un pozo.La profundidad de un pozo es variable, dependiendo de la región y de la profundidad a la cual se encuentra la estructura geológica o formación seleccionada con posibilidades de contener petróleo (por ejemplo, en mendoza hay pozos de 1.500 a 1.800 metros de profundidad, y al pozo promedio en la cuenca neuquina se le asigna una profundidad de 3.200 m., Pero en salta se ha necesitado perforar a 4.000 metros).La etapa de perforación se inicia acondicionando el terreno mediante la construcción de "planchadas" y los caminos de acceso, puesto que el equipo de perforación moviliza herramientas y vehículos voluminosos y pesados. Los primeros pozos son de carácter exploratorio, éstos se realizan con el fín de localizar las zonas donde se encuentra hidrocarburo, posteriormente vendrán los pozos de desarrollo. Ahora para reducir los costos detransporte los primeros pozos exploratorios de zonas alejadas pueden ser perforados por equipos mucho más pequeños que hacen pozos de poco diámetro.Los pozos exploratorios requieren contar con variada información: perforación, perfilaje del pozo abierto, obtención de muestra y cementación.De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforación más indicado.

Hay diversas formas de efectuar la perforación, pero el modo más eficiente y moderno es la perforación rotatoria o trepanación con circulación de barro.

Fig. 1- un equipo perforador, de terminación o de reparación,Opera las 24 horas del día, los 365 días del año.El equipo de perforación propiamente dicho consiste en un sistema mecánico o electromecánico, compuesto por una torre, de unos veinte o treinta metros de altura, que soporta un aparejo diferencial: juntos conforman un instrumento que permite el movimiento de tuberías con sus respectivas herramientas, que es accionado por una transmisión energizada por motores a explosión o eléctricos. Este mismo conjunto impulsa simultánea o alternativamente una mesa de rotación que contiene al vástago (kelly), tope de la columna perforadora y transmisor del giro a la tubería.Paralelamente el equipo de perforación cuenta con elementos auxiliares, tales como tuberías, bombas, tanques, un sistema de seguridad que consiste en válvulas de cierre del pozo para su control u operaciones de rutina, generadores eléctricos de distinta capacidad según el tipo de equipo, etc. Si a esto se agregan las casillas de distinto diseño para alojamiento del personal técnico, depósito/s, taller, laboratorio, etc., Se está delante de un conjunto de elementos que convierten a la perforación en una actividad y comunidad casi autosuficientes.El trépano es la herramienta de corte que permite perforar. Es y ha sido permanentemente modificado a lo largo del tiempo a fín de obtener la geometría y el material adecuados para vencer a las distintas y complejas formaciones del terreno que se interponen entre la superficie y los hidrocarburos (arenas, arcillas, yesos, calizas, basaltos), las que van aumentando en consistencia en relación directa con la profundidad en que se las encuentra.Hay así trépanos de 1, 2 y hasta 3 conos montados sobre rodillos o bujes de compuestos especiales; estos conos, ubicados originariamente de manera concéntrica, son fabricados en aceros de alta dureza, con dientes tallados en su superficie o con insertos de carburo de tungsteno u otras aleaciones duras: su geometría responde a la naturaleza del terreno a atravesar.El trépano cuenta con uno o varios pasajes de fluido, que orientados y a través de orificios (jets) permiten la circulación del fluído. El rango de diámetros de trépano es muy amplio, pero pueden indicarse como más comunes los de 12 ¼ y de 8 ½ pulgadas.

Fig. 2- diferentes tipos de trépanoEl conjunto de tuberías que se emplea para la perforación se denomina columna o sarta de perforación, y consiste en una serie de trozos tubulares interconectados entre sí mediante uniones roscadas. Este conjunto, además de transmitir sentido de rotación al trépano, ubicado en el extremo inferior de la columna, permite la circulación de los fluidos de perforación.El primer componente de la columna que se encuentra sobre el trépano son los portamechas (drill collars), tubos de acero de diámetro exterior casi similar al del trépano usado, con una longitud de 9,45 m., Con pasaje de fluido que respeta un buen espesor de pared. Sobre los portamechas (o lastrabarrena) se bajan los tubos de perforación (drill pipes), tubos de acero o aluminio, huecos,que sirven de enlace entre el trépano y/o portamechas y el vástago (kelly) que da el giro de rotación a la columna. El diámetro exterior de estos tubos se encuentra en general entre 3 ½ y 5 pulgadas y su longitud promedio es de 9,45 m.La rapidez con que se perfora varía según la dureza de la roca. A veces, el trépano puede perforar 60 metros por hora; sin embargo, en un estrato muy duro, es posible que sólo avance 30/35 centímetros en una hora.Los fluidos que se emplean en la perforación de un pozo se administran mediante el llamado sistema de circulación ytratamiento de inyección. El sistema está compuesto por tanques intercomunicados entre sí que contienen mecanismos tales como:Zaranda/s: dispositivo mecánico, primero en la línea de limpieza del fluido de perforación, que se emplea para separar los recortes del trépano u otros sólidos que se encuentren en el mismo en su retorno del pozo. El fluido pasa a través de uno o varios coladores vibratorios de distinta malla o tamaño de orificios que separan los sólidos mayores;Desgasificador/es: separador del gas que pueda contener el fluido de perforación;Desarenador/desarcillador: dispositivos empleados para la separación de granos de arena y partículas de arcilla del fluido de perforación durante el proceso de limpieza del mismo. El fluido es bombeado tangencialmente por el interior de uno o varios ciclones, conos, dentro de los cuales la rotación del fluido provee una fuerza centrífuga suficiente para separar las partículas densas por efecto de su peso;Centrífuga: instrumento usado para la separación mecánica de sólidos de elevado peso específico suspendidos en el fluido de perforación. La centrífuga logra esa separación por medio de la rotación mecánica a alta velocidad;Removedores de fluido hidráulicos/mecánicos;Embudo de mezcla: tolva que se emplea para agregar aditivos polvorientos al fluido de perforación;Bombas centrífugas y bombas a pistón (2 o 3): son las encargadas de recibir la inyección preparada o reacondicionada desde los tanques e impulsarla por dentro de la columna de perforación a través del pasaje o pasajes del trépano y devolverla a la superficie por el espacio anular resultante entre la columna de perforación y la pared del pozo, cargada con los recortes del trépano, y contaminada por los componentes de las formaciones atravesadas.Las funciones del sistema son las siguientes: preparar el fluido de perforación, recuperarlo al retornar a la superficie, mantenerlo limpio (deshacerse de los recortes producidos por el trépano), tratarlo químicamente, según las condiciones de perforación lo exijan, y bombearlo al pozo.Los fluidos de perforación, conocidos genéricamente como inyección, constituyen un capítulo especial dentro de los elementos y materiales necesarios para perforar un pozo. Su diseño y composición se establecen de acuerdo a las características físico-químicas de las distintas capas a atravesar. Las cualidades del fluido seleccionado, densidad, viscosidad, ph, filtrado, composición química, deben contribuir a cumplir con las distintas funciones del mismo, a saber: enfriar y limpiar el trépano; acarrear los recortes que genere la acción del trépano; mantener en suspensión los recortes y sólidos evitando su asentamiento en el interior

del pozo cuando por algún motivo se interrumpa la circulación de la inyección; mantener la estabilidad de la pared del pozo; evitar la entrada de fluidos de la formación del pozo, situación que podría degenerar en un pozo en surgencia descontrolada (blow out); controlar la filtración de agua a la formación mediante un buen revoque; evitar o controlar contaminaciones no deseadas por contacto con las distintas formaciones y fluídos.Como fluidos base de perforación se utilizan distintos elementos líquidos y gaseosos, desde agua, dulce o salada, hasta hidrocarburos en distintas proporciones con agua o cien por ciento hidrocarburos. La selección del fluido a utilizar y sus aditivos dependen de las características del terreno a perforar, profundidad final, disponibilidad, costos, cuidado del ambiente, etc.Durante la perforación de un pozo se realiza el entubado del mismo con cañerías de protección, intermedias y/o de producción, y la posterior cementación de las mismas. Normalmente y con el fín de asegurar el primer tramo de la perforación (entre los 0 y 500 m. Apróx.), Donde las formaciones no son del todo consolidadas (arenas, ripios), hay que proteger napas acuíferas para evitar su contaminación con los fluidos de perforación y proveer de un buen anclaje al sistema de válvulas de control de surgencias (que normalmente se instalan al finalizar esa primera etapa). Se baja entonces un revestidor de superficie, que consiste en una tubería (casing), de diámetro interior mayor al del trépano a emplear en la siguiente etapa, y se lo asegura mediante la circulación del lechadas de cemento que se bombean por dentro de la tubería y se desplazan hasta el fondo, hasta que las mismas desbordan y cubren el espacio entre el caño revestidor y las paredes del pozo. Estas tuberías así cementadas aíslan al pozo de las formaciones atravesadas.Durante la perforación también se toman registros eléctricos que ayudan a conocer los tipos de formación y las características físicas de las rocas, tales como densidad, porosidad, contenidos de agua, de petróleo y de gas natural.Igualmente se extraen pequeños bloques de roca a los que se denominan "corazones" y a los que se hacen análisis en laboratorio para obtener un mayor conocimiento de las capas que se están atravesando.Con toda la información adquirida durante la perforación del pozo es posible determinar con bastante certeza aspectos que contribuirán al éxito de una operación de terminación, tales como:▪ profundidad, espesor y propiedades petrofísicas de la zona de interés;▪ detección de posibles agentes perturbadores de la producción del pozo como, por ejemplo, aporte de arena;▪ identificación de capas con potencial para generar problemas (presencia de acuíferos, capas con gases corrosivos, etc.).Al finalizar la perforación el pozo queda literalmente entubado (revestido) desde la superficie hasta el fondo, lo que garantiza su consistencia y facilitará posteriormente la extracción del petróleo en la etapa de producción.

Fig. 3- plataforma de perforación vertical de un pozo2. Perforación multilateralla utilización de esta técnica es definir un pozo multilateral como aquel que a partir de una misma boca de pozo se accede con dos o más ramas, a uno o varios horizontes productivos.Hasta la fecha no se ha encontrado una manera de clasificar al tipo de pozo multilateral ya que la forma y variedad está solo limitada a nuestra imaginación y a las características de nuestros reservorios. Así podemos tener:

Vertical y horizontal al mismo reservorio. Vertical y horizontal a distintos reservorios. Dos o más dirigidos al mismo o distinto horizonte productivo. Horizontal con dos o más ramas. Vertical y varios horizontales a distintos reservorios. La estructura final de un pozo multilateral será función del yacimiento y de los recursos tecnológicos

disponibles

Ventajas técnico-económicasLos primeros pozos múltiples fueron perforados en u.r.s.s. en la década del '50. En 1995, a raíz de la proliferación de los pozos y del estancamiento del precio del crudo, las empresas petroleras se vieron en la necesidad de extraer más petróleo por pozo. En este sentido los pozos horizontales pueden producir de 3 a 5 veces más que los pozos verticales en el mismo área –en casos especiales pueden llegar, como máximo, a producir hasta 20 veces más que los pozos verticales-.Es ahí donde se produce el auge de esta nueva tecnología. Por caso en ee.uu. Desde 1986 hasta 1989 se

perforaron sólo 7 pozos mientras que en 1990 se perforaron aproximadamente 85 pozos; en la actualidad, un equipo de quince es para perforación de pozos horizontales, habiendo llegado, en los años 1994 y 1998, a representar uno de diez.En general, los pozos horizontales tienen un costo de 1,2 a 2,5 veces más que los pozos verticales en el mismo área; por ello, en muchas zonas se recurre a la reterminación de pozos verticales como pozos horizontales puesto que ello implica una reducción del costo del 12 hasta el 56 % por metro, si lo comparamos con un nuevo pozo horizontal.Entre las ventajas de esta nueva técnica, podemos agregar que en ee.uu. La utilización de pozos horizontales han incrementado las reservas comprobadas.Los pozos ramificados son útiles por las siguientes razones:Son muy rentables para la producción de horizontes múltiples delgados, ya que los recintos hacen las veces de fracturas mecánicas extensas.En yacimientos donde hay un solo horizonte productor de gran espesor y con gran anisotropía vertical.En yacimientos donde el gradiente de fractura vertical es mayor que el horizontal y la fractura se genera horizontalmente.En pozos offshore donde el traslado de una plataforma es muy significativo en el costo total del pozo.En yacimientos marginales donde es imperativo reducir los costos de producción y workover.Con el advenimiento de la cultura por el cuidado del medio ambiente, este tipo de pozos reducen considerablemente el impacto ambiental (menos locaciones, menos aparatos de bombeo, menor ruido, menor cantidad de líneas de transporte, menos caminos, etc.También se reducen costos de horas de equipo, cañerías, instrumental, supervisión, etc.Grados de complejidadgeneralmente las empresas productoras de petróleo requieren 3 condiciones ideales de este tipo de tecnologías:1) conectividad del recinto principal con cada uno de los ramales2) posibilidad de reingresar a los ramales en forma selectiva3) sello hidráulico entre el pozo madre y los ramales en la medida en que alguna de estas condiciones no sea indispensable, el proyecto decrece en complejidad y costo. Es así que nacen los distintos grados de complejidad para los ml, a los que podemos dividir en 5 niveles:

Pozo principal y laterales abiertos Pozo principal entubado y laterales abiertos Pozo principal entubado y cementado Laterales entubados pero no cementados Pozo principal y laterales entubados con sello hidráulico en las uniones a través de cementación.

Integridad de presión en la unión llevada a cabo: Por la terminación Por el casing

Herramientas especialesCuando se realizan este tipo de pozos existen herramientas cuyo uso es casi una constante, y ellas son:· cuñas desviadoraspueden ser permanentes o recuperables y se las utiliza para desviar los pozos hacia el objetivo previsto fijándolas de la cañería madre. Existen también cuñas para pozo abierto, aunque estas no son recuperables.· packers inflablesgeneralmente se utilizan para colgar cañerías en pozo abierto y/o aislar alguna zona. 

Fig. 4-en febrero de 1999, desplazamiento horizontal de 10.585 m., Con una longitudTotal de perforada de 11.184 m., Récord mundial de longitud perforada en su momento.3. La terminación. El equipamiento.Una vez finalizadas las tareas de perforación y desmontado el equipo, se procede a la terminación y reequipamiento del pozo que consiste en una serie de tareas que se llevan a cabo mediante el empleo de una unidad especial que permite el ensayo y posterior puesta en producción del mismo.Dicha unidad consiste en un equipo de componentes similares al de perforación pero normalmente de menor potencia y capacidad ya que trabaja, en principio, dentro del pozo ya entubado, y por consiguiente, con menores diámetros y volúmenes que los utilizados durante la perforación, y por consiguiente, menor riesgo. El agregado de un mecanismo de pistones le permite realizar maniobras que consisten en la extracción artificial del fluido que contiene o produce el pozo por medio de un pistón con copas que sube y baja por el interior de la tubería de producción (tubing), conectado al extremo de un cable que se desenrolla y enrolla en longitudes previstas, según la profundidad, sobre un carretel movido mecánicamente. Mediante esta operación se pueden determinar el caudal y el tipo de fluido que la capa pueda llegar a producir.Puede observarse que la operación de terminación implica una sucesión de tareas más o menos complejas según sean las características del yacimiento (profundidad, presión, temperatura, complejidad geológica, etc.) Y requerimientos propios de la ingeniería de producción. De la calidad de los procedimientos para satisfacer estos requerimientos dependerá el comportamiento futuro del pozo para producir el máximo potencial establecido por la ingeniería de reservorios.4. Desarrollo de las tareas de terminación.Una vez montado el equipo de terminación, se procede en primer lugar a la limpieza del pozo y al acondicionamiento del fluido de terminación, para luego, mediante los llamados "perfiles a pozo entubado", generalmente radiactivos y acústicos, precisar la posición de los estratos productivos, los que fueron ya identificados por los "perfiles a pozo abierto", como así también la posición de las cuplas de la cañería de entubación y por otra parte la continuidad y adherencia del cemento, tanto a la cañería como a la formación.Habiéndose determinado los intervalos de interés, correlacionando los perfiles a pozo abierto y entubado, y comprobando la calidad de la cementación, es necesario poner en contacto cada estrato seleccionado con el interior del pozo mediante el "punzamiento" o perforación del casing y del cemento. Esto se realiza mediante cañones con "cargas moldeadas" unidas por un cordón detonante activado desde la superficie mediante un cable especial.Cada uno de los estratos punzados es ensayado para determinar los volúmenes de fluido que aporta, así como la composición y calidad de los mismos (petróleo, gas, porcentaje de agua). Esto se realiza mediante "pistoneo" por el interior del tubing o "cañería de producción". Se determina así si la presión de la capa o estrato es suficiente para lograr el flujo hacia la superficie en forma natural o si deben instalarse sistemas artificiales de extracción.Puede suceder que durante los ensayos se verifique que existen capas sin suficiente aislamiento entre sí por fallas en la cementación primaria; en estos casos se realizan cementaciones complementarias, aislando mediante empaquetaduras (packers) el tramo correspondiente al pozo.Cuando la diferencia de propiedades de las distintas capas así lo justifica, se puede recurrir al tipo de

terminación "múltiple", que cuenta con dos columnas de tubing para producir dos intervalos diferentes, quedando también la alternativa de producir por el "espacio anular" entre el casing y los dos tubing un tercer intervalo. También es de norma, aunque muy poco frecuente, la producción triple mediante tres cañerías de producción.Para el caso de terminación múltiple con dos o tres cañerías, el equipamiento debe incluir no solamente empaquetadores especiales, sino también cabezales de boca de pozo (en la superficie) de diseño particular, los que permiten el pasaje múltiple de cañerías. Por otra parte, el equipo de intervención del pozo o workover debe contar con herramientas especiales para maniobrar con múltiples cañerías a la vez, por lo que estas maniobras de intervención son mucho más riesgosas y delicadas y se requiere una más cuidadosa programación.Nuevas técnicas en búsqueda de mejor productividad, tales como las descriptas para perforar pozos direccionales, han desarrollado equipos y materiales que permiten realizar la terminación y puesta en producción de pozos multilaterales con el acceso a varias capas de un mismo pozo o el acceso a una capa remota mediante un pozo extendido horizontalmente.En caso de baja productividad de la formación, ya sea por la propia naturaleza de la misma o porque ha sido dañada por los fluidos de perforación o por la cementación, o incluso por el fluido de terminación, la formación productiva debe ser estimulada. Los procedimientos más utilizados son: la acidificación y la fracturación hidráulica.La acidificación consiste en la inyección a presión de soluciones ácidas que penetran en la formación a través de los punzados, disolviendo los elementos sólidos que perturban el flujo de los fluidos.La fracturación hidráulica consiste en inducir la fracturación de la formación mediante el bombeo a gran caudal y presión de un fluido que penetra profundamente en la formación, provocando su ruptura y rellenando simultáneamente la fractura producida con un sólido que actúa como agente de sostén. El agente generalmente utilizado es arena de alta calidad y granulometría cuidadosamente seleccionada que, por efecto de un mejoramiento artificial de la permeabilidad, facilitará el flujo desde la formación hacia el pozo a través de la fractura producida. 

Fig. 5- pozo aguaragüe xp-1 (cuenca noroeste)La necesidad de bajar costos en zonas de pozos de baja productividad llevó a utilizar en forma creciente técnicas y/o materiales que redujeron tiempos de manejo y costos de equipamiento. La búsqueda de minimizar los costos de equipamiento llevó a condicionar la geometría de los pozos a la producción esperada, a perforar pozos de poco diámetro denominados slim-holes. Estos pozos de diámetro reducido son terminados generalmente bajo el sistema tubing-less, que consiste en entubar el pozo abierto con tubería de producción (tubing), y luego cementarlo aplicando el mismo procedimiento que para un revestidor convencional.Mediante la utilización de slim-holes los operadores han podido reducir los costos de perforación de los pozos entre un 40% y un 70%, reduciendo a su vez, costos y preocupaciones ambientales. La experiencia indica que la perforación de slim-holes no reduce usualmente la producción. Los slim-holes fueron utilizados inicialmente en ee.uu. En los años ’60; sobre 1.300 pozos que han sido perforados con una profundidad entre 300 y 1.000 metros en kansas, texas y canadá usando slim-holes de 21/2 a 27/8 pulgadas en casing, los operadores han tenido reducciones entre 40 y 50% en costos de tubería y de un 17% en gastos generales.Hay varios ejemplos documentados de posteriores programas de perforación de slim-holes: en indonesia, durante el período 1983-1986, se lograron reducir los costos de perforación entre un 65 y 73%; por otra parte, en tailandia, mediante la perforación de slim-holes en su golfo de tailandia durante 1999, se registraron reducciones en los costos de hasta el 40%, pudiéndose comprobar además, que la productividad de los slim-holes fue mayor a la lograda con los pozos convencionales.El coiled-tubing y la snubbing unit son un material y una herramienta de trabajo de uso cada vez más frecuente: aunque se desarrollaron hace poco más de dos décadas, las nuevas técnicas de perforación, terminación e intervención de pozos necesitan utilizarlos cada vez más. El coiled-tubing, como su nombre lo indica, consiste en un tubo metálico continuo construido en una aleación especial que permite que se lo trate como a un tubo de pvc (cloruro de vinilo polimerizado), pero que posee las mismas características físicas de una tubería convencional de similar diámetro, con la siguiente ventaja: no es necesario manipularlo, ni estibarlo tramo por tramo para bajarlo o retirarlo del pozo, ya que se lo desenrolla o enrolla en un carretel

accionado mecánicamente como si fuera una manguera. Esta última característica permite un mejor y más rápido manejo y almacenaje; por ello este tubo tiene múltiples aplicaciones tanto en la perforación de pozos dirigidos como en la terminación y reparación de los mismos.

Fig. 6- unidad de coiled tubingDesde su aplicación inicial en los años ’60, el uso de coiled tubing se ha incrementado el punto que, en la actualidad, hay 750 unidades diseminados en todo el mundo, donde el 50% de ellos está siendo empleado en norteamérica.La perforación con coiled tubing se ha incrementado notablemente en los años ’90; a lo largo de 1999, alrededor de 1.200 pozos fueron perforados utilizando este material.Las unidades de coiled tubing han sido empleadas inicialmente en alaska, omán, canadá, mar del norte y venezuela pero la perforación de pozos usando este material va en aumento en la medida que avanza la tecnología.La snubbing unit es una máquina hidráulica que, reemplazando o superpuesta a una convencional, permite efectuar trabajos bajo presión, o sea sin necesidad de circular y/o ahogar al pozo para controlarlo. Esta condición de trabajo, que además de reducir tiempo de operación y costos ayuda a conservar intactas las cualidades de la capa a intervenir, consiste en la extracción o corrida de tubería mediante un sistema de gatos hidráulicos que mueven alternativamente dos mesas de trabajo en las que están ubicados juegos de cuñas accionados de manera hidráulica o neumática, que retienen o soportan la columna de tubos según sea necesario. Este sistema mecánico de manejo de tubería está complementado con un arreglo de cuatro válvulas de control de pozos, también accionadas de manera hidráulica, que funcionan alternativamente con la ayuda de un compensador de presiones, lo que posibilita la extracción o bajada de la tubería bajo presión.

Fig. 7- snubbing unitEl empleo conjunto de estas dos herramientas permite realizar tareas especiales de perforación.5. El elemento humano.Para llevar adelante las tareas de perforación, terminación y reparación de pozos es necesario un conjunto de personas con diferentes grados de especialización: ingenieros, geólogos, técnicos, obreros especializados y obreros; tienen responsabilidades directas como programación, supervisión, operación y mantenimiento, e indirectas, tales como las de las compañías proveedoras de servicios técnicos, productos químicos y fluidos de perforación, unidades de mezcla y bombeo de cemento u otros servicios de bombeo, unidades para correr registros eléctricos, trépanos y proveedores de servicios auxiliares como transporte de equipo, materiales, cargas líquidas, personal, etc.El personal directo e indirecto involucrado en la perforación de un pozo, cuando se trata de perforación en tierra en pozos de desarrollo, asciende a una cantidad entre noventa y cien personas; en la medida que aumente la complejidad del trabajo, como, por ejemplo, en los pozos exploratorios profundos, pozos costa afuera, la cantidad de personal requerido puede llegar a duplicarse.Un equipo perforador, de terminación o de reparación, opera las 24 horas del días, todos los días del año, con personal que trabaja en turnos rotativos de 8 horas.

Leer más: http://www.monografias.com/trabajos11/pope/pope.shtml#ixzz3PmzWLCu9

Pozo petrolífero

Bomba extrayendo petróleo de un pozo en Texas.

Un pozo petrolífero refiere a cualquier perforación del suelo diseñada con el objetivo de hallar y extraer fluido combustible, ya sea petróleo o hidrocarburos gaseosos.

Índice

  [ocultar] 

1 Historia

2 Cronología de operación

o 2.1 Perforación

3 Véase también

4 Referencias

5 Enlaces externos

Historia[editar]

Los pozos petrolíferos más antiguos que se conocen fueron perforados en China en el año 347 d.c tenían una profundidad de aproximadamente 250 m y funcionaban mediante brocas fijadas a cañas de bambú.1 El petróleo se quemaba para evaporar salmuera a fin de producir sal. Largos conductos de bambú conectaban los pozos con las salinas. Numerosos registros de la antigua China y Japón incluyen varias alusiones al uso del gas natural para iluminar y cocinar. El petróleo fue conocido como «agua de quemar» en Japón en el Siglo VII.

La industria petrolífera del Medio Oriente se inició alrededor del Siglo VIII, cuando las calles de la reconstruida Bagdad se pavimentaron conalquitrán, derivado de la hulla. En el Siglo IX se explotaban ya campos petrolíferos en la zona lindante con la actual ciudad de Bakú, enAzerbaiyán, para producir nafta. Tales campos fueron descritos por el geógrafo islámico Abu al-Hasan 'Alī al-Mas'ūdī en el Siglo X, y por Marco Polo en el Siglo XIII, quien estimó que la producción de los pozos era equivalente a la carga de cientos de navíos.

El petróleo fue destilado por el alquimista persa Muhammad ibn Zakarīya Rāzi (Rhazes) en el Siglo IX, produciendo queroseno en alambiques,2cuyo principal uso era como combustible de lámparas.3 Alquimistas persas y árabes también destilaron petróleo crudo para producir materialesinflamables con propósitos militares. Así, desde Al-Ándalus, la destilación llegó a estar disponible en el occidente de Europa hacia el siglo XII.4

Los primeros pozos petroleros se perforaban mediante percusión, martillando una herramienta sujeta a un cable. Poco tiempo después las herramientas de cables fueron substituidas por la perforación rotatoria, que permitía perforar a mayor profundidad y en menor tiempo. En 1989 se alcanzó un récord en el pozo Kola Borehole al norte de Rusia, que alcanzó 12.262 m de profundidad, usando un motor de perforación no rotatoria en el fango.

Hasta 1970 la mayoría de los pozos petroleros se perforaban verticalmente (aunque la diferente litología y las imperfecciones mecánicas causaban que la mayoría de los pozos se desviaran, por lo menos levemente de la vertical). Sin embargo, las tecnologías modernas de perforación direccional permiten perforar pozos marcadamente oblicuos y hasta con tramos horizontales, los que pueden llegar a gran profundidad. Esta posibilidad es importante ya que los yacimientos en rocas que contienen hidrocarburos son normalmente horizontales o semihorizontales, por lo que un pozo taladrado horizontalmente logra una mayor superficie en producción que uno hecho verticalmente, lo que implica una mayor productividad. El uso de la perforación desviada u horizontal también ha permitido alcanzar depósitos a kilómetros o millas de distancia de la perforación y ha hecho posible la explotación de yacimientos de hidrocarburos situados debajo de sitios en los cuales es muy difícil colocar una plataforma de perforación o bajo áreas ambientalmente sensibles, urbanizadas o pobladas.

Cronología de operación[editar]

Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada, como revistas especializadas, monografías, prensa diaria o páginas de Internet fidedignas. Este aviso fue puesto el 14 de diciembre de 2013.Puedes añadirlas o avisar al autor principal del artículo en su página de discusión pegando: {{subst:Aviso referencias|Pozo petrolífero}} ~~~~

La construcción y operación de un pozo petrolífero consta de cinco etapas:

Exploración

Perforación

Completamiento

Producción

Desafectación

Perforación[editar]

El pozo se construye perforando un agujero de 127 a 914,4 mm de diámetro en el suelo mediante una torre de perforación que hace girar una línea o sarta con una broca en su extremo. Luego de completada la perforación, se introduce una cañería de diámetro levemente inferior al de la perforación, lo que permite sellar con cemento el resto del pozo. Este caño camisa provee integridad estructural a la obra, y al mismo tiempo permite aislarla en relación a zonas de alta presión que pueden resultar potencialmente peligrosas.

Completado el encamisado, la perforación puede llevarse a mayores profundidades con una broca más pequeña, repitiendo luego el proceso con un encamisado de menor diámetro. Los pozos modernos suelen incluir de dos a cinco conjuntos de encamisados de diámetro descendente, para alcanzar grandes profundidades.

Para perforar el pozo:

La broca de perforación, empujada por el peso de la sarta y las bridas sobre ella, presiona

contra el suelo.

Se bombea fluido de perforación («mud») dentro del caño de perforación, que retorna por

el exterior del mismo, permitiendo la refrigeración y lubricación de la broca al mismo

tiempo que ayuda a elevar la roca molida.

El material que resulta de la perforación es empujado a la superficie por el fluido de

perforación, que luego de ser filtrado de impurezas y escombros es rebombeado al pozo.

Resulta muy importante vigilar posibles anormalidades en el fluido de retorno, para

evitar golpes de ariete, producidos cuando la presión sobre la broca aumenta o disminuye

bruscamente.

La línea o sarta de perforación se alarga gradualmente incorporando cada 10 m un nuevo

tramo de caño en la superficie. Las uniones entre segmentos presentan desde dos juntas

para caños de menor diámetro, hasta cuatro en los mayores.

Todo el proceso se basa en una torre de perforación que contiene todo el equipamiento necesario para bombear el fluido de perforación, bajar y elevar la línea, controlar las presiones bajo tierra, extraer las rocas del fluido, y generar in situ la energía necesaria para la operación.

I V . L A I N D U S T R I A P E T R O L E R A E N E L M A R

LA EXPLOTACIÓN de las sustancias minerales de la corteza terrestre, que pueden encontrarse tanto en la superficie como en las profundidades, puede realizarse por procedimientos de extracción sólida, líquida o gaseosa.

Las características de las zonas marinas de donde se obtienen estas sustancias, son como las de tierra firme, es decir, un conjunto de huecos de distintas formas, en donde las labores que se pueden llamar mineras deben ejecutarse para llegar al yacimiento, enlazarlo con la superficie, dividirlo en secciones para extraer el mineral de una manera ordenada, segura y económica. Antes de iniciar las labores mineras se tiene que localizar y determinar el yacimiento, realizando los trabajos conocidos como "búsqueda y prospección".

La minería submarina puede llevarse a cabo de diferentes formas: por dragado o excavación directa del fondo del mar en los yacimientos situados en superficie de rocas; por la explotación subterránea de pozos o galerías, cuando el mineral está situado a mayor profundidad, y por la explotación con sondeo para las sustancias especiales, como el petróleo, el gas, el azufre, y diferentes sales.

El petróleo, hidrocarburo líquido oleaginoso, es de origen orgánico y su formación comprende un complicado proceso que se inicia con la acumulación de residuos de origen orgánico de plantas y animales, los cuales se depositan junto con otros sedimentos como la arena, el limo y la arcilla, productos de la erosión continental.

A medida que aumenta la profundidad en donde se depositan estas sustancias, una porción de la materia orgánica se transforma, por procesos químicos, en hidrocarburos, incluyendo el petróleo crudo y el gas.

Las principales condiciones que requiere la acumulación de estos productos comprenden espesas secciones de estratos sedimentarios, constituidos por capas permeables como las formadas por piedra arenisca y capas impermeables de restos orgánicos compactos.

También es necesario que las capas presenten algún tipo de arreglo que permita interceptar y guardar las acumulaciones de sedimento, como son las estructuras abovedadas o vueltas hacia arriba, que se pueden localizar en estratos permeables para dar cabida al petróleo crudo y al gas, y contenerlos dentro de estas capas de tipo reservorio.

Mediante el uso de técnicas geofísicas y de perforación, que permiten el relevamiento y la exploración de los estratos sedimentarios a grandes profundidades por debajo de las plataformas continentales, se han descubierto, en muchas zonas marítimas, las condiciones favorables para la acumulación del petróleo crudo y de gas.

Las plataformas no sólo se extienden sobre un gran espesor de sedimentos sino que satisfacen las otras condiciones requeridas para la acumulación del petróleo crudo y del gas.

Aunque el primer descubrimiento de petróleo bajo el mar fue reportado hace 75 años más o menos, en aguas poco profundas frente a la costa de California, no fue sino hasta 1946 cuando se inició la exploración intensiva de las zonas costeras mundiales.

Desde esa época se calcula que más de 16 000 pozos han sido perforados en plataformas continentales a profundidades mayores y a distancias cada vez más alejadas de la costa, lo cual confirma la aseveración de algunos investigadores de que la reserva mundial petrolera se reduce año con año, y que si en 1985 alcanzaría para 30 años de consumo, en el año 2000 sólo habrá para 20.

Las técnicas modernas permiten extraer petróleo crudo en aguas con profundidades que llegan a los 100 metros y localizadas hasta a 100 kilómetros de la costa. La exploración ya está en marcha en las plataformas continentales de 75 países, 28 de los cuales están produciendo o están por producir petróleo crudo y gas submarinos.

La producción mundial en estas áreas frente a las costas ha aumentado hasta alcanzar el 17% del total de la producción de petróleo crudo, y las reservas estimadas próximas a la costa suman un 21% de los 60 mil millones de toneladas que constituyen el total de la reserva mundial.

La razón principal para esta gran actividad de exploración y de explotación de la zona costera es el rápido aumento de la demanda mundial de energía, y la probada capacidad de las plataformas continentales para suministrar una parte sustancial de hidrocarburos. Aun cuando se espera que las plataformas continentales satisfagan una parte significativa de los futuros requerimientos petroleros, la industria ya está recurriendo a las zonas de aguas más profundas de los taludes continentales para la futura provisión del petróleo, y, posiblemente, en los próximos años se llegará a trabajar en las regiones continentales todavía más profundas y en los mares semicerrados también profundos, que se caracterizan por sus espesos sedimentos.

Las operaciones marinas de exploración geológica y geofísica son diferentes de las realizadas en tierra firme, aunque, en esencia, los métodos sean los mismos; sin embargo, los estudios marítimos exigen que los aparatos de medida sean colocados en el fondo del mar, descendiéndolos con cables y nivelándolos con mando a distancia, antes de efectuar las lecturas y además que estén construidos con materiales especiales que resistan la acción corrosiva del agua del mar.

Ya se cuenta con la tecnología necesaria para investigar, no sólo las partes exteriores de las márgenes continentales y los mares semicerrados, sino también las cuencas oceánicas profundas. Buques perforadores de profundidad han trabajado en profundidades de más de 1 500 metros en el talud continental superior del Golfo de México y en el Atlántico occidental; el buque perforador Glomar Challenger se halla realizando varios trabajos similares en los mares semicerrados y en las cuencas oceánicas a profundidades superiores a los 6 mil metros, como parte del proyecto de perforación bajo aguas profundas de los Estados Unidos.

Recientemente se reportó que el Glomar Challenger, al perforar una de las elevaciones estructurales debajo de la planicie abisal del Golfo de México, a 3 580 metros, extrajo petróleo y azufre, utilizando para ello tubería que penetró a 137 metros de la corteza. Si bien no se trata de un descubrimiento con valor comercial, es la mejor prueba de que posiblemente existe petróleo en mares semicerrados a esas profundidades.

En la exploración de los recursos petroleros costeros se utilizan plataformas flotantes y barcos para perforar pozos, y la tecnología para hacerlo está limitada a una profundidad máxima de unos 450 metros.

Después de esta exploración, y a medida que van apareciendo acumulaciones de petróleo consideradas como comercialmente explotables, las naves flotantes son remplazadas por enormes estructuras fijas para perforar los pozos requeridos y para alojar las instalaciones de producción y almacenamiento. Hasta ahora, se han utilizado con este propósito grandes plataformas ancladas en el fondo por medio de pilotes que salen sobre la superficie del agua. La profundidad máxima a la que se han instalado esas estructuras no pasa de 100 metros.

Figura 30. Plataforma petrolera anclada en el fondo del mar. 

Entre las posibilidades para diseñar nuevos métodos, se encuentran en estudio las estructuras totalmente sumergidas, levantadas sobre el fondo a profundidades a las que los buzos pueden trabajar en muchas de las tareas de producción.

Tanto para la búsqueda del petróleo como para su explotación se emplean los sondeos, cuya perforación en el mar requiere de técnicas y equipos especializados, que constantemente son perfeccionados.

Se han construido diversos tipos de plataformas como base de apoyo de las torres de sondeo, que se utilizan en función de varios factores: la profundidad, los objetivos del sondeo, las características del mar, el calado, etcétera.

Las plataformas de perforación submarina disponen entre sí de unos elementos comunes, indispensables para cumplir su función. Por ello, el aspecto de todas es muy parecido: llevan una o dos torres de sondeo, e instalaciones de producción de energía y accionamiento, bombas y estanques del lodo de circulación; almacenes, talleres, laboratorio y oficinas. Además, alojamientos para el personal y pista para helicópteros, que garantizan su enlace con tierra firme.

La característica importante que sirve para clasificarlas es la forma como se fijan en el lugar de trabajo, pues mientras unas flotan y se fijan con anclas, otras se apoyan firmemente en el fondo del mar. Se pueden considerar los siguientes tipos: buques-sonda, plataformas sumergibles, plataformas autoelevadoras, plataformas flotantes semisumergibles y barcazas.

Los buques-sonda son embarcaciones en las que se monta la torre de perforación y se instalan los elementos y servicios necesarios, dejando sobre cubierta la pista para helicópteros; su ventaja principal es que pueden trabajar a grandes profundidades y su operación resulta la más económica en comparación con los demás métodos. Tienen gran libertad de movimiento porque sus desplazamientos son rápidos y poco costosos; sin embargo, presentan el inconveniente de su escasa estabilidad.

Las plataformas sumergibles están construidas sobre columnas con las que se apoyan en el fondo del mar. La maniobra de estas plataformas no es difícil y son estables al ser remolcadas, pero su transporte alcanza costos elevados sobre todo para distancias grandes; son apropiadas cuando desde un punto se efectúan varios sondeos con direcciones diferentes, de modo que no haya que cambiarlas de sitio con frecuencia: generalmente son utilizadas para calados de más de 50 metros.

En las plataformas autoelevadoras, las columnas llevan gatos que elevan a la plataforma, por lo que pueden ampliar su calado hasta 90 metros; son de difícil transporte y generalmente se utilizan en

estaciones desde las que se efectúan varios sondeos con una campaña de larga duración.

Las plataformas flotantes semisumergibles cuentan con columnas que están unidas a unos grandes cilindros o pontones con armaduras, situados alrededor de la plataforma, y hacen las veces de flotadores que pueden llenarse de agua a voluntad para conseguir la altura adecuada para el trabajo, de acuerdo con la intensidad del oleaje. La parte inferior con los pontones queda sumergida, de modo que el conjunto se estabiliza mejor, aunque se trabaje en zona de fuerte oleaje.

Las estructuras más altas de estas plataformas llegan a 40 metros; sin embargo, si se colocan parcialmente sumergidas se puede trabajar sobre los 150 metros. Resulta poco económico desplazarías a distancias grandes, por lo que son apropiadas para realizar sondeos de exploración localizados en distancias cortas.

Las barcazas son embarcaciones de fondo plano sobre las que se montan las torres de sondeo y los servicios, llegando a sumergirse un poco al llenar de agua los tanques de inmersión, de modo que en lugares con poca profundidad se pueden apoyar sobre el fondo del mar y cuando flotan trabajan hasta a 20 metros.

Algunos países, como Estados Unidos, hacen la prospección del petróleo submarino desde espaciosas plataformas llamadas "rigs", que pueden ser de dos tipos muy distintos en su diseño y modo de empleo. Unas están provistas de pies móviles, que son bajados en el momento en que la plataforma llega al lugar de trabajo; las otras, en cambio, son flotantes, y se sumergen parcialmente en el momento de la perforación, inundando de lastre sus depósitos situados en la base de la plataforma.

Las primeras están provistas de patas móviles y sólo pueden trabajar en fondos inferiores a 50 metros, pues la longitud de estas patas, que hay que recoger cuando la plataforma se traslada de un emplazamiento a otro, impone una limitación.

En cambio, las plataformas semisumergibles permiten perforar a cualquier profundidad, pero en la práctica se limitan a 200 metros, porque la inmovilidad lateral no es suficiente para fondos mayores. Estas plataformas son más eficientes cuando se las estabiliza en el momento de la perforación mediante anclas y procedimientos automáticos basados en localizaciones y marcaciones con el radar y el sonar.

Los diseños de las estructuras están cambiando constantemente, y la industria espera disponer de instalaciones capaces de producir petróleo y gas cada día a mayor profundidad, tratando, si el potencial petrolífero de estas zonas más profundas y los factores económicos lo

justifican, de construir instalaciones de producción para estas profundidades.

La explotación de los yacimientos de petróleo en el mar sigue bases semejantes a la de tierra firme. Después de evaluar la capacidad y productividad comercial por medio de estudios y ensayos, que constituyen la "prueba de producción", se acondiciona la tubería de extracción de petróleo, cementando el tubo de revestimiento para asegurar su impermeabilidad al paso de las filtraciones de agua, y así evitar su mezcla con el petróleo.

Posteriormente se colocan en la parte superior de la tubería, en su salida a la superficie, los cierres con llaves de seguridad y tuberías secundarias de transporte, necesarias para soportar la presión interna del gas disuelto en el petróleo o la de los mantos acuíferos localizados en el área, y así hacer brotar el petróleo de manera espontánea.

Durante esta fase, que generalmente es la más prolongada, se colocan los equipos de bombeo del petróleo que se van a usar cuando la presión natural se agote, y finalmente se dispone de un complicado equipo de seguridad y lucha contra incendios, estallamientos imprevistos, contaminación del agua del mar por derrames de petróleo, etcétera.

El principal inconveniente de estas maniobras es la lucha con las condiciones del mar, por la situación flotante de las plataformas, expuestas a ser arrastradas y destruidas por los temporales.

Uno de los yacimientos petrolíferos y gasíferos más importantes del mundo se localiza en el Mar Caspio, en donde, por ejemplo, está el yacimiento "28 de Abril", a una profundidad de 100 metros, y que cuenta con una plataforma de acero desde la cual se han perforado 21 pozos marítimos.

La plataforma continental del Caspio, que se ha explotado desde hace 20 años, es actualmente considerada como la principal región de las explotaciones marítimas de petróleo de la Unión Soviética, y sus técnicos estiman que existen más de 100 yacimientos de hidrocarburos; para explotarlos se han construido grandes plataformas llamadas "islas de acero" de casi 200 toneladas de peso, que trabajan a 200 metros de profundidad.

En otros lugares del océano la situación no es tan halagadora; por ejemplo, los científicos han calculado que si la producción de petróleo británico continúa al actual nivel en el Mar del Norte, se agotará en aproximadamente diez años, por lo que opinan que es urgente que Gran Bretaña reduzca su producción de crudo.

Las necesidades mundiales de energía continúan creciendo a fuerte ritmo en todo el planeta. Se espera que el consumo se multiplique por 4 en los años que faltan del presente siglo, y en el año 2000 seguirá

siendo el petróleo la fuente de energía principal de que disponga la humanidad, por lo que es importante seguir investigando y trabajando para evaluar y comprobar que existe tanto petróleo por descubrir como el que ya se ha descubierto, pues se considera que dentro de 20 años más de la mitad de la producción mundial provendrá de yacimientos aún no descubiertos, sobre todo de las plataformas continentales, principalmente en América del Norte, el Oriente Medio y las Antillas.

 Perforación submarina: Para aumentar la producción de los campos petrolíferos —y uno de los logros más impresionantes de la ingeniería en las últimas décadas— es la construcción y empleo de equipos de perforación sobre el mar. Estos equipos de perforación se instalan, manejan y mantienen en una plataforma situada lejos de la costa, en aguas de una profundidad de hasta varios cientos de metros. La plataforma puede ser flotante o puede descansar sobre pilotes anclados en el fondo marino, y resiste a las olas, el viento y los hielos.

Al igual que en los equipos tradicionales, la torre es en esencia un elemento para suspender y hacer girar el tubo de perforación, en cuyo extremo va situada la broca; a medida que ésta va penetrando en la corteza terrestre se van añadiendo tramos adicionales de tubo a la cadena de perforación. La fuerza necesaria para penetrar en el suelo procede del propio peso del tubo de perforación. Para facilitar la eliminación de la roca perforada se hace circular constantemente lodo a través del tubo de perforación, que sale por los tubos situados en la broca y sube a la superficie a través del espacio situado entre el tubo y el pozo. Con este método se han perforado con éxito pozos con una profundidad de más de 6,4 Km desde la superficie del mar. La perforación submarina ha llevado a la explotación de una importante reserva adicional de petróleo.

Una vez extraído el crudo, se trata con productos químicos y calor para eliminar el agua y los elementos sólidos, y se separa el gas natural. Después se almacena el petróleo en tanques y se transporta a una refinería en camiones, por tren, en barco o a través de una tubería. Todos los campos petrolíferos importantes están conectados a grandes tuberías. La destilación básica: es la herramienta básica de refinado ya que es la unidad de destilación. El petróleo crudo empieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la necesaria para hervir el agua. Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan a temperaturas más bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando las moléculas más grandes. El primer material destilado a partir del crudo es la fracción de gasolina, seguida por el combustible y finalmente el queroseno. En las antiguas destilerías, el residuo que quedaba en la caldera se trataba con ácido sulfúrico y después se destilaba con vapor de agua. Las zonas superiores del aparato de destilación proporcionaban lubricantes y aceites pesados, mientras que las zonas inferiores suministraban ceras y asfalto.

Perforación de pozos de gas natural.¿Te gusta este artículo? Compártelo

Existen dos métodos que son utilizados para la perforación de pozos, el método rotatorio y el método de herramienta de cable, este último es el más antiguo el cual utiliza una mecha pesada y un tallo al final del cable, mientras que en el método rotatorio, la mecha es conectada a una longitud de tubería de acero, la cual gira por medio de la mesa rotatoria.

Método de perforación por herramienta de cable:

Los chinos fueron los primeros en utilizar este método al perforar pozos profundos de salmuera. El desarrollo de esta herramienta viene dado por la perforación del pozo Drake en 1859, y continuo siendo el método exclusivo hasta 1901. Aún en 1952, la herramienta de cable perforó el 17.5 % de los pozos de gas y petróleo. La mayoría de las perforaciones por este método se utilizan para completar pozos en la zona de producción después de haber revestido o para perforaciones completas de pozos relativamente bajos. Estas operaciones pueden ser conducidas con torres portátiles.La herramienta sólo necesita dos personas y son relativamente fáciles de mover y operar. Algunas formaciones son adaptables a la acción de la percusión de la mecha utilizada en esta herramienta, así que este método sigue siendo económico, sin embargo sólo se pueden perforar de esta manera 5000 pies.

El taladro consiste de:-. Una mecha de percusión-. Un reductor-. Una tubería central-. Una trampa para ripios-. Una bomba

La bomba hace circular el fluido por encima de la mecha hasta la trampa donde caen los ripios. El flujo de los fluidos es controlado por dos válvulas que permiten el paso de estos fluidos en la perforación para mover la unidad desde el fondo hasta la superficie, cuando el reductor está lleno, la perforación se detiene, el taladro es retirado del hoyo y los ripios son removidos.

Método de perforación rotatoria:

En 1860, un hombre francés perforó un pozo con un taladro a motor rotatorio con una mecha de diamante. Sin embargo no fue hasta 1901 donde se perforó el famoso pozo Spindletop, y convertir este método en lo que es actualmente.Este mecanismo nos permite perforar de 22000 a 23000 pies, además es flexible, lo que hace referencia a que se puede mover a una nueva localización fácilmente. El costo de perforación por medio de este método, varia desde unos pocos miles de dólares para pozos pocos profundos hasta millones de dólares para pozos con gran profundidad o pozos que se encuentren costa afuera.

Perforando al costo mínimo requiere una combinación óptima de varios factores:-. Tasa promedio de penetración-. Cantidad de pies que pueden ser perforados con la mecha dada-. Tiempo requerido-. Costo de la mecha

-. Costo de operación de la torre de perforación

Por otra parte, este método de perforación pierde mucha de su energía y velocidad cuando la perforación supera los 6000 pies de profundidad, lo que nos lleva a decir que esta no es la perforación óptima que se esta buscando. Cualquier proceso de perforación, que mantiene la energía sin importar la profundidad, tendrá una fuerte ventaja sobre método convencional de rotación.Existen dos taladros por percusión que están siendo desarrollados, el sónico y el magnetostrictivo. El taladro que está en desarrollo mas avanzado es el turbo taladro, el cual consiste en un cuerpo no rotatorio externo, un eje central y de 80 a 100 etapas de turbinas. El estator es montado en el cuerpo no rotatorio y los elementos del rotor en el eje central. El flujo del lodo dirige la turbina y a su vez lubrica y enfría el soporte del eje. Los turbo taladros más nuevos pueden tener las siguientes características: de 350 a 400 caballos de fuerza, velocidad de la mecha de 500 a 900 rpm, con cargas de 20 a 35 toneladas. Este tipo de taladro es el más significativo entre los taladros de perforación rotatoria.

Tomado de: Hand book of natural gas engineering, McGraw-Hill Book Company, INC.

viernes, 22 de mayo de 2009

Exploración y explotación de yacimientos de gas natural¿Te gusta este artículo? Compártelo

1. Exploración: Las técnicas y los conocimientos aplicados a la exploración de hidrocarburos van dirigidas a precisar si las características geológicas de las rocas brindan posibilidades de acumulación de hidrocarburos en volúmenes aptos para la comercialización, es ahí cuando los estudios de geología de superficie consolidado por estudios gravimétricos, sísmicos, magnéticos, en escala local o regional; forman parte en la búsqueda de yacimientos aptos para su explotación.

2. Perforación: En el acto de perforación de un yacimiento gasífero se utiliza la misma metodología aplicada para un yacimiento petrolífero, el cual consiste en penetrar las capas terrestre, utilizando un conjunto de tuberías donde está integrada la mecha que se va disminuyendo de diámetro a medida que cambian los estratos y aumenta la profundidad de perforación, su respectivo portamechas, tuberías de circulación de fluidos de perforación el cual ayuda a extraer el ripio del fondo del hoyo, lubrica la tubería, baja la temperatura de las mismas, a medida que se progresa en la perforación se cementa el hoyo utilizando un revestidor respectivo que evita un posible desplome del hoyo de perforación.

Debido a la poca densidad del gas se presenta por lo general que éste se mezcla con el fluido de perforación reduciendo la densidad del fluido lo cual hace más delicado el proceso de excavación, lo que genera una toma de medidas de cuidado.

Respecto a la terminación del pozo no hay diferencia respecto a la terminación de un pozo en un yacimiento de petróleo, aunque se podría tomar en cuenta que si el único fluido del yacimiento es gas no es necesario revestir el pozo, ya que este no es corrosivo, pero en el caso de que se encuentre algún fluido corrosivo en el yacimiento como el agua, si se debe considerar revestir el pozo.

3. Explotación: La explotación de yacimientos de gas implica la perforación de pozos y la producción de gas.

Debido a las características del gas, los pozos perforados en un yacimiento de gas pueden estar espaciados a una distancia de 1800m a diferencia de los pozos en un yacimiento de petróleo, los cuales generalmente se encuentran espaciados entre 90m y 600m.

Cuando se trata del inicio de la explotación de un yacimiento de gas es indispensable estimar por un lado, la cantidad de gas inicial en el yacimiento, también llamado gas original en sitio (GOES).

Y por otro lado, las reservas de gas que se encuentran en el yacimiento, es decir la cantidad de gas que posee alta probabilidad (90%) de ser recuperados.

Torre de perforación

Torre de perforación realizando un pozo para extracción de gas natural enWyoming EUA.

Las torres de perforación son utilizadas para realizar perforaciones de entre 800 y 6000 metros de profundidad en el subsuelo, tanto de pozos de gas, agua o petróleo, así como sondeos de exploración para analizar la geología y buscar nuevos yacimientos.

Cuando las perforaciones se realizan en el mar estas torres están montadas sobre barcazas con patas o buques con control activo de su posición respecto del fondo del mar y se denominanplataformas petrolíferas.

Para perforar el pozo:

La broca de perforación o trépano, empujada por el peso de la sarta y las bridas sobre

ella, presiona contra el suelo.

Se bombea lodo de perforación («mud») dentro del caño de perforación, que retorna por

el exterior del mismo, permitiendo la refrigeración y lubricación de la broca.

Se hace girar el trepano, ya sea mediante el giro de la sarta de perforación o mediante un

motor de fondo o ambos a la vez.

El lodo de perforación ayuda a elevar la roca molida a la superficie.

El lodo en superficie es filtrado de impurezas y escombros para ser rebombeado al pozo.

Resulta muy importante vigilar posibles anormalidades en el fluido de retorno, para evitar

golpes de ariete, producidos cuando la presión sobre la broca aumenta o disminuye

bruscamente.

La línea o sarta de perforación se alarga gradualmente incorporando aproximadamente

cada 10 metros un nuevo tramo de caño en la superficie.

Todo el proceso se basa en una torre de perforación que contiene todo el equipamiento necesario para bombear el fluido de perforación, bajar y elevar la línea, controlar las presiones bajo tierra, separar las rocas del fluido que retorna, y generar in situ la energía necesaria eléctrica y mecánica para la operación, generalmente mediante grandes motores diésel.-

Equipamiento de una torre de perforación[editar]

Diagrama simplificado de una torre de perforación y su funcionamiento (explicación en el texto).

El equipamiento asociado a una torre de perforación depende en parte del tipo de torre pero incluye al menos las siguientes partes:

1. Tanque de lodo o pileta

2. Temblorinas o Zarandas

3. Línea de succión de la bomba de lodo

4. Bomba  de lodo

5. Motor

6. Manguera de la bomba

7. Carrete del aparejo

8. Línea vertical

9. Manguera de lodo

10.«cuello de ganso»

11.Aparejo

12.Cable del aparejo

13.Bloque corona

14.Estructura

15.Changuera o Piso de enganche

16.Lingadas (3 tramos de tuberia de 9 metros por cada tiro es lo usual)

17.«Rack»

18.Conexión de lodo giratoria (en equipos modernos se reemplaza por el top drive)

19.Barra de perforación (rota junto con la mesa, aunque puede moverse hacia arriba y

abajo libremente)

20.Mesa rotaria (acciona la barra de perforación)

21.Piso de perforación

22.Bell nipple

23.Válvula (BOP) anular

24.Válvula (BOPs) ciega y de cañería

25.Sarta de perforación

26.Barrena

27.Cabeza del «casing»

28.Línea de retorno de lodo.