Introduccion a la Perforacion.

La evaluacin y el desarrollo de los reservorios de petrleo y gas es un proceso complejo que requiere de la interaccin de numerosas y distintas disciplinas. Construccin de Pozo juega una parte primordial en este proceso, ya que es responsable de construir el conducto desde el reservorio hasta la superficie.El proceso de exploracin de petrleo y gas puede ser dividido en cierto nmero de operaciones sucesivas, cada una ms costosa y ms compleja que la anterior y cada una generando data de mayor calidad. En adicin, y al final de cada operacin la data es revisada y el proceso enmendado o finalizado, segn se requiera.Los componentes principales son: Evaluacin Geolgica Perspectiva Geofsica Exploracin de Perforacin Evaluacin de Perforacin Desarrollo de Perforacin

Evaluacin GeolgicaEl objetivo es identificar el tipo de rocas en las cuales se pudiera haber acumulado petrleo y gas. Estas son rocas sedimentarias y la secuencia de aparicin de las rocas pudiera estar relacionada a otras secuencias en las cuales gas y petrleo ya ha sido localizado.

Perspectiva GeofsicaLa perspectiva geofsica es la aplicacin de los principios de la fsica al estudio de la geologa de subsuelo. La perspectiva geofsica realza la informacin geolgica ya conocida, sobre una formacin. El objetivo es separar las rocas de basamento (aquellas que fueron formadas primero y sobre las cuales se habrn formado, subsecuentemente, las cuencas sedimentarias) de las rocas sedimentarias, ya que el petrleo y el gas se forman en este tipo de rocas. Los mtodos geofsicos pueden ser utilizados para medir el grosor de los sedimentos y la forma de las estructuras dentro de los mismos.

Las evaluaciones geofsicas pueden ser divididas en dos categoras principales:

1. Evaluaciones de reconocimiento para destacar posibles reas de inters en donde existan sedimentos y la posibilidad de existencia de trampas estructurales.2. Evaluaciones detalladas para definir la localizacin de pozos, para probar estructuras especficas.

Los mtodos geofsicos comnmente utilizados son:

Evaluaciones magnticas, que miden las anomalas en el campo magntico de la tierra producido por las propiedades magnticas de las rocas del subsuelo. Evaluaciones de gravedad, que miden las anomalas en el campo gravitacional de la tierra, producido por la densidad de las rocas del subsuelo. Evaluaciones de ssmica, que miden el tiempo que toman las ondas de sonido en viajar a travs de las rocas del subsuelo.

Tipos de Pozos

Perforacin Exploratoria de PozoBasado en la interpretacin de los estudios geolgicos y geofsicos, se podra tomar la decisin de realizar una perforacin exploratoria. La localizacin del pozo es planificada para cruzar las caractersticas identificadas por las evaluaciones geofsicas. Los cortes del pozo son analizados por un gelogo en la locacin, para as construir un modelo geolgico del rea. La informacin geolgica y la informacin de los registros son utilizadas para determinar si existen zonas contenedoras de hidrocarburo. En caso de que existan, la naturaleza y cantidad de hidrocarburo, las propiedades de flujo y la presin de las zonas contenedoras de hidrocarburo debern ser valuadas, as como la profundidad a la que existe, el grosor de la zona y la presencia de un acufero.

Perforacin Evaluativa de Pozo (Avanzada)El objetivo de la evaluacin de perforacin de pozo es el delinear los lmites del reservorio. Por lo general, si una perforacin exploratoria de pozo ha encontrado formaciones econmicamente interesantes, una perforacin evaluativa de pozo es realizada en sucesin, generalmente hacia el norte, sur, este y oeste de la locacin, idealmente para cruzar los contactos entre el petrleo y el agua y el petrleo y el gas (en caso de que los mismos estn presentes.

Desarrollo de Perforacin de PozoEn caso de que resultados de los pozos evaluatorios sean estimulantes, se comenzara un programa de desarrollo para el campo. Este programa especificara la cantidad y la localizacin de los pozos de desarrollo que sern perforados para cubrir todo el campo, para as permitir la produccin e inyeccin desde o hacia las formaciones. Al ser perforados los pozos, sern registrados y probados, la data que aumenta el modelo geolgico de la formacin y modificado el modelo de flujo del reservorio

PerforacinIntroduccion a la Perforacion.

Juan ZamoraPgina 1

Presin Hidrosttica (Ph)Presin ejercida por una columna hidrosttica fluido en cualquier parte del hoyo, directamente de la densidad o peso del y de la columna vertical verdadera de dicho fluido

Presin del Yacimiento (Pyac)Presin a la cual se encuentran los fluidos confinados dentro de la formacin, dichos fluidos pueden ser agua, gas o petrleo. Existen tres tipos de Pyac:

TIPOS RANGO (psi/pie)Sub-Normal < 0.433 Normal 0.433 = Normal = 0.465Anormal > 0.465

Presin de Fractura (Pfrac)Presin que resiste la formacin a ser inyectada fracturada, generalmente a nivel de la zapataPresin de Sobrecarga (Psc)Presin ejercida por la masa de fluidos y slidos existentes en los diferentes estratos atravesados, depende de la gravedad especfica de los fluidos y de los slidos, as como del volumen porosoPresin de Circulacin (Pcirc)Presin necesaria para vencer las prdidas por friccin existentes en las diferentes reas por donde el fluido circula. Un porcentaje de este valor influye durante la perforacin directamente sobre la presin del yacimiento

Torres de Perforacin En los primeros das de la exploracin y produccin petroleras, los pozos eran perforados con torres de perforacin con equipos de cable. La tcnica utilizada fue la perforacin por percusin donde una broca y la sarta de perforacin suspendida por un cable se dejaban caer repetidamente para ir haciendo hueco. Los golpes repetidos iban penetrando la formacin profundizando el pozo en el proceso. Las desventajas de la torre de perforacin con equipos por cable eran las capacidades de perforacin limitada, ratas de perforacin muy lentas y que no haba forma de controlar la presin de formacin desde el sitio de operacin.

Torre de perforacin en tierra. Tpicamente se fabrican en configuraciones liviana, mediana y pesada Se movilizan empleando camiones de carga pesada y gras. Los equipos livianos slo pueden perforar unos pocos miles de pies. Los grandes son capaces de perforar por encima de los 20,000 pies. La torre de perforacin se transporta en secciones al sitio donde se va a hacer la perforacin, dichas secciones se arman horizontalmente sobre el suelo y luego, con la ayuda del malacate, se levanta a posicin vertical. Las vlvulas preventoras (Blow out Preventors, BOP) se colocan directamente sobre el eje de la perforacin, bajo la torre ya erguida, y as puede circular el fluido de perforacin y entrar y salir la sarta de tubera de perforacin.

Torres de perforacin en mar adentro.

La perforacin Mar adentro requiere obviamente de un buque completamente autosuficiente, no slo en trminos de perforacin, sino tambin de acomodacin del personal. Localizados en ubicaciones remotas y hostiles, son mucho ms costosos de operar y requieren medidas de seguridad ms sofisticadas puesto que el nivel del agua separa la cabeza del pozo de la torre de perforacin. Existen diferentes tipos de torre de perforacin en mar adentro y su uso depende principalmente de la profundidad del agua en que se ve a operar.

Barcazas Ideales para perforar en aguas muy someras. Pueden navegar o ser remolcados. Se sumergen cuando los compartimientos del casco son inundados con agua. El equipo se apoya en el lecho del agua y parte del mismo queda por encima del nivel del agua para permitir el trabajo de la cuadrilla de perforacin. Estos equipos son apropiados para pantanos poco profundos, ros y aguas interiores Construidos especialmente como sumergibles. Pueden operar tambin en reas con fro extremo. Profundidades tpicas del agua son de 20 pies

Plataformas de columnas plegables

Estos son buques mviles convenientes para taladrar con agua de mar poco profunda. Estn formados por un casco o plataforma fijos, los cuales se apoyan en un cierto nmero de columnas, generalmente tres, que se apoyan en el lecho del mar. Para mover una plataforma plegable, dichas columnas se levantan y el taladro puede flotar en su casco y as ser remolcado. Dado que as plegado tiene muy alto el centro de gravedad, por lo tanto muy inestable durante el remolque, debiendo ser remolcado con el mar muy calmo y a muy bajas velocidades para evitar el volcamiento. Una vez en la posicin requerida, las columnas se asientan en el lecho del mar, haciendo una estructura muy estable que no es afectada por las olas. Las preventoras se instalan bajo el nivel de la mesa del taladro, lo cual hace necesario un tubo conductor muy largo hasta el lecho del mar para conectar el pozo al taladro y permitir la circulacin del fluido de perforacin. Las plataformas Auto Elevables pueden perforar en aguas hasta de 400 pies

Plataformas semi-sumergibles.

Las plataformas semi-sumergibles son taladros flotantes capaces de perforar en aguas ms profundas que aquellos de patas plegables. La mesa es soportada por cierto nmero de patas o columnas. Bajo el nivel del agua estas columnas estn soportadas por pontones que pueden estar o no conectados entre s. Esta estructura queda equilibrada por debajo del nivel del agua, evitando el inconveniente principal que es la turbulencia del mar en la superficie. Esto la hace ms estable que los buques de perforacin y por lo tanto ms apropiadas para perforar en aguas turbulentas. Los pontones tienen hlices motrices para ajustar su posicin y para moverse, aunque en general son remolcadas por barcazas y usan las hlices para un posicionamiento ms preciso.. A diferencia de la plataforma de patas plegables, en este tipo de plataforma las BOPs se instalan sobre el lecho marino, directamente conectadas al revestimiento del pozo. Instalar las BOPs es un proceso sumamente complejo y se efecta por medio de vehculos a control remoto (Remote OperatedVehicle, ROV) y cmaras marinas.

Buques de perforacin.

Los Buques de perforacin pueden perforar en aguas ms profundas. Generalmente tiene su propio medio de propulsin y viajan fcilmente de una a otra localizacin. Son sumamente mviles, pero no tan estables como las plataformas semi-sumergibles, y por lo tanto no son aptos para perforar en aguas muy turbulentas. Un buque de perforacin puede ser anclado, o su posicin mantenida mediante un control automtico de posicin parecido al de una plataforma semi-sumergible. Los Buques de perforacin tienen exactamente el mismo equipo que las plataformas semisumergibles, con las BOPs conectadas sobre el lecho marino.

Plataformas Fijas

Las plataformas fijas son estructuras permanentes montadas especialmente cuando no se requiere movilidad. Tpicamente cuando mltiples pozos han de ser perforados para desarrollar y entrar a producir un campo. Pueden ser de dos diseos, soportadas con pilotes o por gravedad. Una plataforma sostenida por pilotes consiste en una estructura de acero as soportada por dichos pilotes clavados en el lecho del mar. Este tipo de plataforma es muy estable cuando hay mal clima, pero es muy poco mvil. Usualmente se construyen en secciones separadas que son remolcadas separadamente hasta el sitio y all ensambladas. Las plataformas de tipo por gravedad son hechas en concreto, o acero, o en una combinacin de ambos.

La sarta de perforacin.

Dicho simplemente la sarta de perforacin est compuesta de tubera de perforacin y botellas, collares, porta-mechas o drillcollars, con una cierta cantidad de componentes menores y conecta los sistemas de superficie con la broca de perforacin.Las funciones principales de la sarta de perforacin son: Proporcionar una va desde la superficie hasta la broca para que el fluido de perforacin se pueda llevar bajo presin. Transmitir la rotacin, aplicada en superficie, a la broca. Transmitir la fuerza, o peso, a la broca para que la formacin se rompa ms fcilmente. Proporcionar los medios para bajar y subir la broca de perforacin dentro del pozo.

Tubera de perforacin

Este es el componente principal, en trminos de longitud de la sarta de perforacin. Cada junta de tubera (llamada tambin tubo, largo, sencillo, etc) de perforacin, hecha en acero, comnmente tiene una longitud de 9 a 11 metros, con una caja de conexin (Tool Joint), macho o hembra, la cual est soldada en cada extremo de tal forma que se puedan enroscar entre s una tras otra. La tubera de perforacin se consigue en varios dimetros (OD) aunque el ms utilizado es el de 5 (127 mm). El dimetro interior de la tubera de perforacin (Inside Diameter) (ID) vara de acuerdo al peso por unidad de longitud de cada tipo de tubo, entre mayor sea el peso, menor ser su dimetro interior.

Drillcollars..(Collares, botellas, o portamechas)

Los Drillcollars son tubos de pared gruesa, rgidos y de alto peso que son la parte ms importante del ensamblaje de fondo (Bottom Hole Assembly) (BHA), posicionados entre la tubera de perforacin y la broca. Cumplen varias funciones importantes: Proporcionar peso para la broca. Proporcionar la resistencia para que los drillcollars estn siempre en compresin. Proporcionar el peso para asegurar que la tubera de perforacin siempre se mantenga en tensin para evitar que se tuerza. Proporcionar rigidez o consistencia para que la direccin del pozo se mantenga. Producir un efecto de pndulo, permitiendo que los pozos casi verticales puedan ser perforados.

En forma similar a la tubera de perforacin los drillcollars se consiguen en varios dimetros exteriores (OD) con el dimetro interior (ID) variando segn el peso por unidad de longitud. Normalmente el ID es similar al de los Heavy weight Drill Pipe, cercano a 3 o 76 mm:

El Ensamblaje de Fondo (BHA)Este es el nombre aplicado a los drillcollars y cualquier otra herramienta o tubera incorporada, incluyendo la broca. La sarta de perforacin es entonces la tubera de perforacin ms el BHA.(el cual est incluido dentro del BHA) Estabilizadores Estos son unos tramos cortos de tubera, posicionados entre los drillcollars con el fin de mantenerlos centrados dentro del hueco, mantener el pozo derecho y por medio de la accin de corte mantener el dimetro correcto en las paredes del pozo

Rimadores (Reamers)Los rimadores riman las paredes del pozo a un dimetro igual o inferior al de la broca y realizan una funcin similar a los estabilizadores en cuanto que ayudan a estabilizar el ensamblaje de fondo y mantener el hueco con el dimetro completo. Son usados generalmente cuando se experimentan problemas para mantener el pozo del dimetro de la broca, en formaciones abrasivas, cuando a la broca se le desgasta el dimetro exterior

Cross-OversLos Cross-Overs son pequeas secciones de tubera que permiten conectar entre s tuberas y drillcolllars de diferente rosca y dimetro.

Martillos (jars)

Estos son elementos operados mecnica o hidrulicamente para proporcionar un golpe de alto impacto sobre la sarta de perforacin dentro del pozo para el caso en que sobrevenga una pega de tubera. Los Martillos estn especficamente diseados para perforar o para pescar (recuperar una parte de la sarta de perforacin que se ha dejado en el pozo). Si la tubera se pega y no puede ser liberada trabajando la tubera con movimientos normales hacia arriba y hacia abajo, sin sobrepasar las limitaciones del equipo y la tubera entonces es cuando se usan los martillos para perforacin rotaria.

Sistema de prevencin de reventones

Durante las operaciones normales de perforacin, la presin hidrosttica a una profundidad dada, ejercida por la columna de fluido de perforacin dentro del pozo, debe superar la presin de los fluidos de la formacin a esa misma profundidad. De esta forma se evita el flujo de los fluidos de formacin (influjo, patada, o kick) dentro del pozo. Puede ocurrir sin embargo que la presin de los fluidos de formacin supere la presin hidrosttica de la columna de lodo. El fluido de formacin, sea agua, gas o aceite entrar dentro el pozo, y esto se conoce como patada de pozo.Una patada de pozo se define como un influjo controlable en superficie de fluido de formacin dentro del pozo. Cuando dicho flujo se torna incontrolable en superficie esta patada de pozo se convierte en un reventn.

Conjunto de BOPs

Para evitar que ocurran los reventones, se necesita tener la forma de cerrar el pozo, de forma que el flujo de fluidos de formacin permanezca bajo control. Esto se consigue con un sistema de vlvulas preventoras (Blow Out Preventers) BOPs-, el cual es un conjunto de vlvulas preventoras y cierres anulares (spools) directamente conectado a la cabeza del pozo.El conjunto de BOPs debe poder: Cerrar la cabeza del pozo para evitar que haya fluido que escape hacia la superficie y exista el riesgo de una explosin. Poder dejar salir fluidos del pozo bajo condiciones controladas seguramente. Habilitar que pueda ser bombeado fluido de perforacin hacia el pozo, bajo condiciones controladas, para balancear las presiones del pozo y evitar influjo mayor (matar el pozo). Permitir movimiento de la sarta.El tamao y distribucin de la BOP ser determinado por los riesgos previstos, por la proteccin requerida, adems del tamao y tipo de tuberas y revestimientos usados. Los requerimientos bsicos para una BOP son:

Debe haber suficiente revestimiento en el pozo que d un anclaje firme a la BOP. Debe ser posible cerrar el pozo completamente, haya o no tubera dentro de l. Cerrar el pozo debe ser un procedimiento simple y rpido, fcilmente realizable y comprensible por el personal de perforacin Deben existir lneas controlables a travs de las cuales la presin pueda ser aliviada en forma segura. Deben existir maneras para circular fluido a travs de la sarta de perforacin y a travs del anular en forma que se pueda sacar el fluido de formacin del pozo, y de esta manera circular lodo de mayor densidad para balancear la presin de formacin y controlar el pozo.

Hay requerimientos adicionales para taladros flotantes, donde la BOP estar situada en el lecho del mar. En caso que el taladro deba abandonar temporalmente el sitio del pozo, debe haber los medios para cerrar completamente el pozo, sea descolgando o cortando algn tubo dentro del pozo. El Riser pueda entonces soltarse de la cabeza del pozo, permitiendo al taladro moverse a un lugar seguro pero pueda volver y reentrar al pozo despus.