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PERFORACIÓN DE POZOS DE PETRÓLEO

EXPLOTACIÓN DE HIDROCARBUROS  La 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 hueco o pozo.  En Colombia la profundidad de un pozo puede estar normalmente entre 2.000 y 18.000 pies, dependiendo de la región y de la profundidad a la cual se encuentre la estructura geológica o formación seleccionada con posibilidades de contener petróleo.

 El primer pozo que se perfora en un área geológicamente inexplorada se denomina pozo exploratorio y en el lenguaje petrolero se clasifica como A-3. 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.

SISTEMAS DE PERFORACION

• El primer sistema de perforación fue mediante cable o método de percusión. Con este sistema se perforó el primer pozo de petróleo en los EEUU en 1859, en Titusville, Pensylvania. El encargado de este trabajo fue el coronel Drake. En este sistema la broca es alternadamente bajada y levantada por medio de un cable de acero, golpeando sucesivamente en el fondo del pozo; la técnica consiste en perforar 5-8 pies, sacar la herramienta y remover los ripios del fondo del pozo con la ayuda de un bailer o canasta; cuando ya no se recuperan cortes se repite la operación, pozos de este tipo han alcanzado los 8.000 pies de profundidad.

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SISTEMAS DE PERFORACION

Este método presenta las siguientes ventajas y desventajas • Aplicable si el objetivo se encuentra a profundidad somera • Se podían tomar grandes muestras de roca • Económico • Es lento si la formación es dura • No se tiene control sobre el diámetro del hueco • La gran cantidad de material desmenuzado disminuye la efectividad del golpeteo y reduce el avance de la perforación. • Como se perfora en seco no se ofrece sostén para las paredes del hueco y por ende protección contra formaciones que por su presión interna expelen sus fluidos hacia el wellbore o hacia la superficie. El método de percusión fue usado por más de 70 años.

SISTEMAS DE PERFORACION Perforación Rotatoria Se utilizó por primera vez en 1901 en el campo Spindletop (Texas). El encargado de este trabajo fue el capitán Anthony Lucas. La profundidad alcanzada fue de 1100 pies. Las innovaciones más sobresalientes fueron: •Sistema de levantamiento •Sistema de circulación de fluidos de perforación •Elementos componentes de la sarta de perforación. El método de la perforación rotativa ha evolucionado hasta ser más seguro, eficiente y potente. Este método es el más difundido y estandarizado alrededor del mundo. 1

CLASIFICACION DE LOS POZOS Los pozos pueden clasificarse como exploratorios si su objetivo es descubrir un nuevo yacimiento y como de desarrollo si el propósito es explotar un yacimiento conocido. Los geólogos determinan la ubicación de los pozos exploratorios y el grupo de yacimientos la ubicación de los pozos de desarrollo.

Los pozos exploratorios pueden ser A1, A2 ó A3. A3: es un pozo perforado en una zona totalmente desconocida con el propósito de determinar si existen depósitos de gas o de petróleo. A2: pozo que se perfora para determinar la profundidad de los intervalos productores. A1: para determinar la extensión del yacimiento.

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PERFORACIĂ“N DE POZOS TIPOS DE POZOS : EXPLORATORIOS : A3: Pozo descubridor. A2: Determina espesor del yacimiento. A1: Limites del yacimiento DE DESARROLLO

COMPAÑIAS 1. OPERADORAS Son las que obtienen el derecho de perforar y producir petróleo en un lugar en particular. Una operadora puede ser una compañía de gran tamaño como Exxon, Chevron, BP, Shell, Mobil, Hocol, Oxy ó Ecopetrol. Pero también pede ser una compañía pequeña o un “independiente” que produce y vende hidrocarburos pero no está involucrado con el transporte, refinación o venta del producto. Usualmente las operadoras no realizan la perforación sino que contratan a empresas con gran experiencia. El tipo de contrato puede ser por día o por pie perforado.

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COMPAÑIAS 2. DE PERFORACION Estas empresas además de suministrar los equipos también suministran las cuadrillas ordinarias. En general una cuadrilla se compone de: •Perforador •Encuellador •Dos o tres cuñeros •Obreros de patio. Además podría incluir •Mecánico •Soldador •Electricista

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COMPAÑIAS

3. DE SERVICIOS Las principales son: •De registros de pozos •De lodos •De pruebas de formación •De cementación •De Brocas

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PERSONAL DE PERFORACIÓN En un taladro activo se encuentra por parte de la compañía operadora el Company man (ingeniero de operaciones o jefe de pozo) y por parte de la perforadora el Toolpusher o jefe del taladro. El company man vela por los intereses de la compañía. Vive en un remolque junto al taladro y está disponible las 24 horas. Se encarga de: •Programa o estrategia de perforación •Supervisión del manejo eficiente y seguro de los equipos •Coordinación de servicios y suministros •Tomar cualquier decisión local durante la perforación.

PERSONAL DE PERFORACION

PERSONAL DE PERFORACION

El jefe de taladro ó Toolpusher es el individuo con muchos años de experiencia, que posee los conocimientos y el sentido común para lograr exitosamente, económicamente y con seguridad el proyecto que se le encomienda. Encargado de gerenciar el recurso humano a su cargo, supervisando y motivando para trabajar en los tiempos fijados por el cronograma, sin accidentes. Además está encargado de recoger los informes diarios de perforación llenados por cada perforador durante las tres horas anteriores ordenando la información en el informe matutino diario para transmitirlo al superintendente de perforación o a la gerencia.

PERSONAL DE PERFORACION

Este jefe de taladro, a su vez tiene a cargo tres supervisores en turnos de doce 12 horas, lo que supone uno en descanso y dos activos, comisionados para coordinar la cuadrilla que opera en la torre, constituida por: el perforador, el encuellador y los tres ayudantes (cuñeros). En esta cuadrilla, el perforador estará encargado de considerar los problemas antes de que ocurran y tomar las acciones correctivas inmediatamente, según su experiencia, además de manejar cualquier emergencia que pueda surgir, desde su puesto en la cubierta del taladro donde tiene acceso a toda la instrumentación y controles del trabajo.

PERSONAL DE PERFORACION

En cuanto al personal encargado del trabajo físico aparece en primer lugar el encuellador o Derrickman, que trabaja en lo alto de la torre y recibe la responsabilidad de almacenar la tubería al sacar la sarta del hoyo y desenroscarla. Su trabajo es el más riesgoso dado el sector donde se acomoda: el Encuelladero (Monkey board), zona de difícil evacuación. En la parte baja del taladro (la plancha del taladro), los obreros (ayudantes del perforador), colaboran a enroscar y desenroscar las conexiones, y también rutinariamente trabajan las cuñas y realizan los trabajos pesados, sucios y ruidosos necesarios para mantener el taladro avanzando

PERSONAL DE PERFORACION EN CAMPAMENTO Suministrado por la Compañía: 1 Company man 1 Ingeniero de perforación 1 Ingeniero de lodos 1 Geólogo 2 Geólogos mud loggers 1 Ingeniero ambiental 2 Supervisores 4 Operadores

PERSONAL DE PERFORACION EN CAMPAMENTO La Empresa dueña del taladro suministra: 1 1 1 1 1 3 3 3 9 3

Toolpusher-jefe de equipo Mecánico Electricista Jefe de bodega Enfermera Maquinistas Encuelladores Aceiteros Cuñeros Recoge muestras

EQUIPO DE PERFORACION

Los equipos básicos en un taladro para perforar un pozo de petróleo, pueden ser divididos en sistemas, cada cual encargado de una función diferente y que en conjunto logran la puesta en marcha del taladro.

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Los principales sistemas son: Sistema de potencia Sistema de levantamiento Sistema circulatorio Sistema rotatorio Sistema de Prevención

Agenda • Perforación

• Sistema de Circulación • Viajes • Logging

• Corrida de Revestimiento • Cementación • Completamiento

 Operaciones no Convencionales • Logística • Control de Presiones • Pegas de Tubería

• Equipo de Pesca • Corazonamiento • Perforación Underbalance • Coiled Tubing

Introducción  Conocimiento del equipo usado en perforación y su función  Las operaciones en el taladro tienen como fin principal el lograr alcanzar las formaciones que contienen hidrocarburos de una manera económica, efectiva y que permita el recobro de estos en superficie

Introducción  Estas operaciones conllevan riesgos relacionados con el equipo usado y las formaciones atravezadas  Se darán a conocer las operaciones de mayor impacto en la perforación y los problemas relacionados con las actividades de campo así como la participación de Weatherford en estas operaciones

Componentes del Taladro 1. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 13. 16. 18. 19. 21. 22. 23.

Corona Cable de Perforaci贸n Monkeyboard Bloque Viajero Top Drive Mastil Tuber铆a de Perforaci贸n Casa del Perro Preventoras Generadores Bombas de Lodo Tanques de Lodo Piscina de Reserva Zarandas Choke Manifold Rampa de Tuber铆a

Componentes del Taladro CORONA (Crown)

Es un ensamblaje de poleas montado sobre vigas en el tope del taladro. El cable de perforaci贸n es corrido sobre las poleas hasta el tambor de levantamiento (parte del malacate)

CATLINE Boom & Hoist Line

Estructura metรกlica erigida cerca del tope del taladro, usada para levantar material

Cable de Perforación (Drilling Line)

Es un cable grueso de acero, organizado en un tambor o carretel que recorre la corona y el bloque viajero. Su propósito primario es levantar o bajar dentro del pozo la tuberia de perforacón ó el revestimiento. Es también usado para soportar las herramientas de perforación.

Encuelladero (Monkeyboard) Es la plataforma de trabajo del encuellador desde donde organiza la tuberĂ­a de perforaciĂłn, su altura depende del nĂşmero de tubos conectados que se manejen en el taladro, por lo general tres (90 pies)

Bloque Viajero (Travelling Block) Es un arreglo de poleas a trav茅s del cual el cable de perforaci贸n es manejado y sube o baja en la torre

Top Drive El top drive rota la sarta de perforaci贸n y la broca sin usar la mesa rotaria. Es operado desde una consola de control en el piso del taladro (rig floor)

Torre รณ Mรกstil (Mast) Es una estructura portรกtil, con la capacidad de ser erigida รณ izada como una unidad a la posiciรณn de trabajo

Tuber铆a de Perforaci贸n (Drill Pipe) Son tubos de alto peso usados para rotar la broca y circular el fluido de perforaci贸n. Por lo general son juntas de 30 pies que permiten acoplarse entre ellas y con las herramientas necesarias para perforar.

Componentes del Taladro

Casa del Perro (Dog House) Es un pequeño cuarto ubicado en el piso del taladro, usado cómo oficina del perforador y cómo almacén para herramientas pequeñas

Preventora Anular (Blowout Preventer) Es una válvula de gran tamaño, instalada sobre la cabeza del pozo y sobre las preventoras de ariete, que forma un sello en el espacio anular entre la tubería y la pared del pozo ó en caso de no haber tubería presente, sella el pozo

Tanque de Agua (Water Tank) Usado para almacenar agua que es utilizada en la mezcla del fluido de perforaci贸n, de cemento y para la limpieza del taladro

Bandeja de Cableado (Electric Cable Tray) Soporta el peso de los cables elĂŠctricos que alimentan el poder desde el panel de control a los motores del taladro y el equipo adicional

Generadores (Engine Generators Sets) La energía para el taladro es producida por motores que trabajan con diesel, gas ó gasolina, asi cómo con un sistema mecánico de transmisión y generadores. La mayoría de taladros actuales usan generadores eléctricos que dan potencia a motores eléctricos en otras partes del equipo

Tanques de Combustible (Fuel Tanks) Tanques para el almacenamiento del combustible para el sistema de generaci贸n de poder.

Electric House En taladros elĂŠctricos de diesel, motores diesel de alta potencia alimentan generadores elĂŠctricos. Estos generadores producen electricidad que fluye a travĂŠs de cables a paneles de control de donde se proveen los equipos

Bombas de Lodo (Mud Pumps) Grandes bombas de reciprocaci贸n son usadas para circular el lodo (fluido de perforaci贸n) en un taladro

Tanques de Lodo (Mud Pits)

Serie de tanques abiertos, a travĂŠs de los cuales el lodo es circulado para permitir que arena y sedimentos se depositen y sean retirados. Aditivos son mezclados con el lodo y este es temporalmente almacenado antes de ser bombeado nuevamente al pozo. Los tanques estĂĄn divididos en compartimentos de acuerdo con su uso: shaker pits, settling pits y suction pits.

Piscina de Reserva (Reserve Pit) Es una piscina en la cual se guarda una reserva de fluido. Es tambien usada para guardar resíduos líquidos y se hace excavada en el suelo y cubriendo sus paredes con arcilla ó con membrana plástica impermeable para prevenir la contaminación del suelo

Separador de Gas (Mud Gas Separator) Es un aparato usado para retirar gas del lodo proveniente del pozo cuando se presenta invasi贸n de gas en el pozo.

Zaranda (Shale Shaker) Corresponde a una serie de bandejas con mallas que vibran para remover los cortes perforados del fluido saliente. El tamaĂąo de las aperturas es seleccionado para que sean menores al tamaĂąo de los cortes y asegurar su remociĂłn.

Choke Manifold

El arreglo de tuberías y válvulas especiales, llamadas chokes a través del cual se circula el fluido de perforación cuando se cierran las preventoras para controlar presiones encontradas en la formación durante un reventón

Rampa de Tuberia (Pipe Ramp) Rampa angular que sirve para arrastrar y subir la tuberia y herramientas hasta la plataforma y la mesa rotaria.

Componentes del Taladro

Acumulador (Accumulator) Es el aparato de almacenamiento para fluido hidra煤lico a presi贸n que es usado en la operaci贸n de las v谩lvulas preventoras

Broca de Perforación (Drill Bit) Es el elemento cortador en la perforación de pozos. La mayoría de las brocas tricónicas consisten de tres conos que giran sobre cojinetes para hacer uso de todos los elementos cortadores. Además, las brocas poseen un sistema de circulación para su enfriamiento y permitir el paso del fluido, usando su fuerza hidraúlica para impactar la roca y facilitar su perforación

Malacate (Drawworks) Es el mecanismo de levantamiento en un taladro de perforaci贸n. Consiste de un winche de gran tama帽o que enrolla y libera el cable de perforaci贸n y asi levanta o baja los componentes de la sarta y las herramientas

Collares de Perforaci贸n (Drill Collars) Son tubos pesados de paredes gruesas usados entre la broca y la tuberia para colocar peso sobre el fondo de la sarta y ayudar en la perforaci贸n.

Consola del Perforador (Drillers Console) El panel de control, ubicado en la plataforma desde donde el perforador controla las operaciones del taladro y maneja el equipo

Mesa Rotaria (Rotary Table) Es el principal componente de rotaci贸n para girar y soportar la sarta de perforaci贸n; consiste de elementos de rotaci贸n que permiten utilizar velocidades variables y a la vez soportar el peso de la sarta dentro del pozo.

Kelly Es un componente de acero pesado, hexagonal (común) ó cuadrado suspendido por el bloque viajero a través de la mesa rotaria. Esta conectado a la última junta de la sarta para girar la tuberia a medida que rota la mesa.

Cuñas (Slips) Son piezas de metal con dientes ó elementos de agarre que son usados para soportar la caida de la tubería dentro del hueco ó para mantener la tubería en su lugar. Las cuñas se ajustan entre la tubería y el master bushing.

Componentes del Taladro Cuñas de Poder (Power Slips) Existen cuñas hidraúlicas ó neumáticas que evitan el contacto directo con la herramienta, protegiendo el operador; en estas, el agarre es efectuado por empaques especiales.

Operaciones Convencionales de Perforación • Perforación • Sistema de Circulación

• Viajes • Registros (Logging) • Corrida de Revestimiento • Cementación • Completamiento

Perforación • La operación se realiza siguiendo una

simple regla: “ponga la broca en el fondo con algo de peso y gírela a la derecha” • Esta operación para ser exitosa debe ser libre de problemas y económica. • Para lograr una perforación económica, se debe perforar en el menor tiempo posible, obteniendo altas ratas de penetración (ROP)

Perforación • Factores que afectan la rata de penetración: 

    

Tipo de broca usada Peso sobre la broca Velocidad de Rotación Propiedades del Fluido de Perforación Hidraúlica Propiedades de la Formación

Perforaci贸n Sarta de Perforaci贸n: Tuber铆a (Drill Pipe) Tuber铆a Pesada (Heavy Wate DP) Martillos (Jars) Collares (Drill Collars) Estabilizadores (Stabilizers) Broca

Perforación • Drill Pipe

• Spiral-Wate • Hevi-Wate • Drill Collars • Tubing

Perforación • Estabilizadores • Martillos • Motores

Sistema de Circulaci贸n

Sistema de Circulaci贸n

Funciones del Lodo  llevar los cortes del fondo a superficie  sostener las paredes del pozo  controlar las presiones naturales en las

formaciones perforadas  enfriar y lubricar la broca y la sarta de perforación  ayudar a soportar la sarta de perforación (boyancia)

Funciones del Lodo  mantener el pozo limpio de cortes  suspender los cortes cuando se para la

circulación  permitir obtener información de las formaciones  transmitir potencia hidraúlica a la broca  permitir la fácil remoción de los cortes en superficie

Propiedades del Lodo  Densidad  Sólidos  Viscosidad  Filtración  Alcalinidad

 Salinidad

Embudo Plástica Aparente CO3= OHDulce HCO3Salado

Inhibido

Perforación  Se perfora hasta la profundidad designada

para sentar revestimiento (casing)  Una broca puede no ser suficiente para alcanzar la profundidad deseada  Se realizan viajes para cambio de broca o cuando se presentan problemas operacionales

Perforación  Durante la operación normal, se llevan

registros de las condiciones de perforación mediante el uso de equipo y personal especializado para determinar la composición de las formaciones perforadas y la presencia de hidrocarburos  El personal esta compuesto por geólogos y técnicos

Registros de Lodo

Registro de Lodo  La unidad de registro, conocida como Unidad

de Registro de Lodo (Mud Logging Unit) esta conectada a los principales componentes de la mesa rotaria para llevar registro de los parámetros continuamente  Este servicio es prestado por compañías especializadas y depende del operador la calidad de la información registrada

Registro de Lodo

Viajes  La rata de penetración nos permitirá

determinar cuando es el momento de hacer el cambio  Para hacer el viaje se debe circular el pozo hasta sacar todos los cortes a superficie (bottoms-up)  El viaje debe hacerse evitando que haya arrastre de la tubería para prevenir derrumbes y pega de la herramienta


Perforacion de pozos de petroleo