LECTURA PREVIA Y TRABAJO DE INVESTIGACIÓN

PROFUNDICE LA INVESTIGACIÓN SOBRE LOS MÉTODOS

CONVENCIONALES DE PERFORACIÓN Y LOS MÉTODOS NO

CONVENCIONALES DESCRITOS EN LA PRESENTE LECTURA PREVIA

MODULO: EXPLORACIÓN Y TECNOLOGÍA DE PERFORACIÓN ON-

SHORE Y OFF-SHORE

LA IMPORTANCIA DEL PROCESO DE PERFORACIÓN EN LA INDUSTRIA

PETROLERA MUNDIAL

La perforación de pozos es una actividad que se ha practicado en muchos países del mundo desde

tiempos antiguos. Su fin primordial era obtener salmuera, agua dulce e incluso gas y petróleo

mucho antes del establecimiento de la industria petrolera.

Desde que se comenzó a explotar el petróleo de manera comercial, la perforación ha sido siempre

un elemento de gran importancia. A lo largo de la historia su técnica ha variado notablemente

mejorando cada vez más las tasas de producción y las ganancias.

La importancia de la perforación en la industria petrolera es que ésta indica la certidumbre de la

existencia de hidrocarburos en el subsuelo mientras que los estudios geológicos y geofísicos indican

sólo una probabilidad. Es decir, una acumulación de hidrocarburos puede aparentar ser

económicamente atractiva tomando en cuenta estudios previos a la perforación, sin embargo es ésta

la que definirá la cantidad de hidrocarburos presente en el yacimiento y cuán grande puede ser su

beneficio económico.

Por otra parte, la perforación está directamente relacionada con la cantidad de petróleo o gas que es

producida. Una mala planificación de los métodos de perforación a utilizar puede disminuir la

cantidad de hidrocarburos extraídos. De igual manera, los procesos de estimulación y rehabilitación

de un pozo, que también conciernen al ingeniero de perforación, están íntimamente relacionados

con el aumento o disminución de la producción de hidrocarburos.

En conclusión, la perforación es un elemento vital en la industria petrolera al ser la conexión entre

el subsuelo y la superficie y la única manera de asegurar la existencia de hidrocarburos.

Actualmente, la tecnología relacionada con la perforación de pozos es lo suficientemente amplia

como para personalizar la manera en que cada pozo es perforado y terminado ratificando así al

proceso de perforación como uno de los más importantes en la industria del petróleo.

NUEVOS MÉTODOS DE PERFORACIÓN Y TERMINACIÓN DE POZOS PETROLEROS

El petróleo y el gas, desde tiempos inmemoriales, se han utilizado para el desarrollo del hombre en

las diferentes etapas de su vida. Su importancia radica en que los hidrocarburos se han constituido

en la principal matriz energética en todo el mundo, además de ser la materia prima más importante

de la Industria Petroquímica.

Para su producción, es necesario realizar la perforación y terminación de pozos productores. En esta

área, se han estado desarrollando nuevos equipos, materiales, herramientas y operaciones con el

objetivo de reducir tiempos de ejecución y/o de terminación de pozos y, por lo tanto, de disminuir el

costo operativo y de materiales.

Algunos de los métodos y materiales alternativos para llevar a cabo estas operaciones,

especialmente en los que están involucradas la tubería y las conexiones.

La experiencia lograda hasta el presente mediante el estudio, análisis, propuestas y realización de

operaciones, con productos alternativos, permite anticipar que el empleo de nuevas técnicas o

productos conlleva un importante ahorro económico y ventajas operativas, económicas y medio

ambientales.

Yacimientos Petrolíferos Fiscales Bolivianos (YPFB), creado el 21 de diciembre de 1936, durante

el Gobierno del Cnl. David Toro, es una empresa pública boliviana dedicada a la exploración,

explotación, destilación y venta del petróleo y sus productos derivados. La Misión de esta empresa

petrolera es ser un líder en el sector energético, pilar y motor del desarrollo económico y social del

país, con capacidad de gestión corporativa y proyección internacional.

Parcialmente privatizada y relegada de la producción a partir de 1997, fue refundada el 1 de mayo

de 2006, al disponer el gobierno de Evo Morales la nacionalización de los hidrocarburos y,

consecuentemente, todas las etapas de su proceso productivo.

Para poder aprovechar la energía del petróleo y del gas, es necesario extraerlos de los yacimientos o

reservorios, que se encuentran a grandes profundidades. Una vez extraídos, se debe tratarlos hasta

obtener productos finales.

ORIGEN Y FORMACIÓN DEL PETRÓLEO

El petróleo se presenta de forma natural en depósitos de roca sedimentaria y sólo en lugares en los

que hubo mar o donde haya podido emigrar por movimientos y fallas tectónicas. Su color es

variable, entre el ámbar y el negro. De esta manera, los restos de animales y plantas, cubiertos por

arcilla y tierra durante muchos millones de años, sometidos por tanto a grandes presiones y altas

temperaturas, junto con la acción de bacterias anaerobias, originan la formación del petróleo.

Los Factores para su formación son:

Ausencia de aire (anaeróbica)

Restos de plantas y animales (sobre todo, plancton marino)

Gran presión de las capas de tierra

Altas temperaturas

Acción de bacterias

El hecho de que su origen sea muy diverso, dependiendo de la combinación de los factores

anteriormente citados, provoca que su presencia sea también muy variada: dentro de rocas porosas y

entre los huecos de las piedras, líquido volátil, es decir, un líquido que se vuelve gas al contacto con

el aire y, finalmente, semisólido, con textura de ceras. En cualquier caso, el petróleo, de por sí, es

un líquido y se encuentra mezclado con gases y con agua.

PERFORACIÓN

Es la práctica mediante la cual se confirma la existencia de hidrocarburos en el subsuelo y se

procede a la producción de los mismos. Para ello, es necesaria la perforación de pozos de hasta

7000 m de profundidad, con diámetros variables entre 32 y 7 pulgadas.

Actualmente, el tipo de perforación empleado es el rotatorio y el Top Drive, para el cual es

necesario utilizar: una torre de perforación que soporta todo el peso de las herramientas; una mesa

rotatoria o un Top Drive, que transmite energía, trépanos, que sirven para triturar la roca, tuberías, y

un fluido de perforación que permite sacar los recortes del pozo, dar estabilidad a las formaciones y

enfriar el equipo.

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.

DESARROLLO

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, accionados 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, tope de la columna perforadora y transmisor del giro a la tubería. Paralelamente, el equipo

de perforación, se cuenta con elementos auxiliares tales como tuberías, bombas, tanques, un sistema

de seguridad que consiste en válvulas de cierre del pozo para su control y operaciones de rutina,

generadores eléctricos de distinta capacidad según el tipo de equipo, etc.

Es decir, se está delante de un conjunto de elementos que convierte la perforación en una actividad

y comunidad casi autosuficientes.

Por otro lado, las actividades de Perforación y Terminación realizadas por las empresas, con las que

actualmente Bolivia tiene Contratos de Operación, implican una gran inversión para llevarlas a

cabo. Entre ellas, se puede enumerar:

o Perforación de Pozos Nuevos

o Reacondicionamiento de pozos cerrados o de baja producción

o Construcción de nuevas plantas de tratamiento de Gas Natural

La perforación de un pozo requiere importantes inversiones, sea éste altamente productor o no, por

lo que resulta bastante lógico pensar en una reducción de costos, principalmente en los pozos de

baja producción. Éstos, en su tiempo de vida, generan una producción acumulada que, en ciertas

ocasiones, no justifica determinadas inversiones.

El mayor porcentaje de los costos en los que se inquieren en esta actividad corresponden al material

tubular (acero) y al alquiler del equipo de perforación.

Desde los inicios de la perforación con cable hasta el presente, con la utilización de una herramienta

rotativa accionada desde la superficie o mediante el empleo de un motor de fondo, ha habido una

permanente preocupación por intentar mejorar la calidad de los pozos perforados, reducir los costos

operativos y optimizar las condiciones de seguridad de los operarios.

Por este motivo, las técnicas de perforación de pozos de petróleo y gas han sido objeto de estudio,

desde su nacimiento, con el afán de mejorar el proceso de obtención de un pozo útil al menor costo

posible.

Los métodos, que actualmente tienen bastante importancia y están siendo utilizados ampliamente en

el mundo, por las ventajas operativas y de costos reducidos que ofrecen, son:

a.- PERFORACIÓN CON CASING

La Perforación con Casing es una tecnología que está cobrando auge debido a la posibilidad que

ofrece de perforar y entubar simultáneamente un pozo. En este proceso, la tubería de encamisado

(Casing) se usa en reemplazo de la barra de sondeo para transmitir energía mecánica e hidráulica al

trépano, convirtiéndola en una tecnología que ofrece, hasta el presente, la perforación de un pozo de

calidad, proporcionando seguridad, efectividad y reducción de costos operativos.

El concepto de Casing Drilling se basa en perforar el pozo ensanchándolo para mejorar la

cementación y la limpieza del mismo y con la posibilidad de poder llevar a cabo las maniobras de

cambio de trépano o toma de testigos corona sin la necesidad de sacar la tubería del pozo,

manteniendo la circulación del fluido de perforación en todo momento.

La manera de perforar se hace básicamente de dos formas diferentes:

1. Utilizando un conjunto de fondo que es recuperable mediante maniobras con cable que permiten

acceder rápidamente al trépano, motor de fondo y demás componentes.

2. Sin conjunto de fondo, con el trépano y accesorios de flotación directamente solidarios al

Casing, los cuales quedarán cementados en el fondo con la tubería (Trépano de sacrificio). Dado

que la maniobra implica dos acciones simultáneas (perforación y entubación), las ventajas de

esta metodología radican en la reducción de costos relacionados con el transporte, el manipuleo,

el alojamiento, la inspección, etc. de las barras de sondeo. Pero la importancia fundamental o

más significativa es la posibilidad de reducir los problemas de la perforación relacionados con

pérdidas de circulación, inestabilidad de paredes, tiempos muertos sin circular el pozo, etc.

Los conceptos vertidos anteriormente se aplican para las tres modalidades de perforación con

tuberías, las cuales son:

Perforación con Casing (Drilling Casing)

Perforación con Casing Liner (Drilling Liner)

Perforación con Tubing (Drilling Tubing)

Si bien varios intentos se han llevado a cabo, hasta la fecha, con el propósito de perforar utilizando

este método en pozos someros, todos han sido realizados de forma rudimentaria mediante el sólo

empleo del casing y un trépano enroscado en el lugar del zapato.

En la actualidad, existe una tecnología desarrollada para aplicar la perforación con Casing

constituida por todas las herramientas del conjunto de fondo hasta el equipo de perforación; de tal

modo, que se perfore el pozo completo, en todas sus etapas; todo ello hace el proceso mucho más

eficiente y controlado. Sin embargo, al mismo tiempo, esto se constituye en una limitante para

utilizarla en países como Bolivia, los cuales no cuentan con los fondos económicos necesarios para

cubrir tal inversión.

Ventajas del Casing Drilling

Elimina una importante fracción del costo total del pozo mediante la utilización de un sistema

que permite entubar el mismo a medida que está siendo perforado.

Elimina tiempo de bajada de cañería.

Elimina costos relacionados con la compra, manipuleo, inspección, transporte y maniobras con

el sondeo y de los tiempos perdidos por problemas adjudicables a estos ítems, disminuyendo las

inversiones de capital en equipos y los costos operativos.

Desde el punto de vista de las herramientas de fondo a utilizar, tales como trépanos, motores de

fondo, MWD, etc., no hay mayores cambios o requerimientos especiales respecto a los mismos.

La cementación se realiza en forma no muy distinta a la convencional.

Se utiliza en tramos cortos.

Principalmente utilizado en tramos problemáticos.

Mejora la limpieza de recortes.

Requiere equipo especial.

b.- PERFORACIÓN CON COILED TUBING

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 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 lo cual, este

tubo tiene múltiples aplicaciones tanto en la perforación de pozos dirigidos como en la terminación

y reparación de los mismos; además, permite la continua inyección de fluidos mientras la tubería

flexible continúa moviéndose.

La unidad de Coiled Tubing es una unidad autónoma de reparación workover, fácilmente

transportable e hidráulica, que inyecta y recupera una tubería flexible y continúa dentro de una línea

más grande de Tubing o Casing.

Con este sistema, es posible penetrar con tubería continua o barras de sondeo; ello permite perforar

el primer tramo del pozo de manera convencional para luego cambiar rápidamente a tubería

continua.

Ventajas del Coiled Tubing

Operativas

Este sistema logra alcanzar grandes profundidades y tiempos mayores de operación, ya que

permite perforar en continuo.

Elimina tiempos de armado y desarmado de sondeo.

Trabajos sin necesidad de ahogo del pozo, con permanente control de surgencia.

Reduce los tiempos de subida y bajada de herramienta.

Reduce el ROP al no poder rotar.

Versatilidad para una amplia gama de trabajos.

Permanente desarrollo de nuevas tecnologías (Servicio en plena expansión).

Posibilidad de realización de soluciones globales (Servicios integrados).

Principalmente utilizado para pozos con gas superficial.

Económicas

Rapidez operativa y de movilización

Bajo costo de locación

Medio Ambiente y Seguridad

Disminución del impacto audio-visual

Bajo impacto sobre el terreno

Posibilidad de comando a distancia (Seguridad personal)

Requerimientos

Personal capacitado

Equipo especial

Presenta limitaciones en diámetro máximo de agujero y profundidad

c.- PERFORACIÓN CON TERMINACIÓN TUBINGLESS

Un pozo con terminación Tubingless es similar a un pozo tradicional en la forma de perforación de

cada uno de los tramos, aunque se ve reducido en un diámetro desde el inicio del pozo; llega así a la

zona de interés con tubería de producción, la cual hace a su vez de cañería de producción, evitando

así el uso de accesorios en la terminación (packer, camisa, válvula subsuperficial, etc.) como

también el fluido de empaque.

Los pozos con terminación Tubingless se pueden aplicar en campos en los cuales se cuenta con

bastante información sobre los topes de formaciones y el contacto agua-hidrocarburo, donde no

existan riesgos geológicos, campos de bajo riesgo. Algunas compañías también usan este tipo de

terminación en pozos exploratorios o delimitadores, cuando los problemas de corrosión no son

críticos y cuando se tiene un alto índice de éxito en las cimentaciones primarias.

Normalmente, se aplica este tipo de terminación en campos con producción baja o media, debido a

la dificultad existente en la recompletación y aplicación de métodos de extracción secundaria.

Las principales diferencias en los aspectos técnicos más importantes entre un pozo tradicional y un

pozo con terminación Tubingless son:

Trépanos: Se puede utilizar el mismo tipo de trépanos en ambos casos para los distintos tramos

planteados, con la diferencia que en un pozo con terminación Tubingless se deben utilizar

diámetros más pequeños.

Tubería de perforación: La planificación sobre el diámetro de tubería de perforación a ser

utilizado debe considerar el diámetro menor en el tramo productor en el caso del pozo

Tubingless; se puede utilizar diámetros diferentes de tubería o un solo diámetro promedio que

pueda pasar libremente.

Cañería: Al igual que con los trépanos, se deben utilizar cañerías de menor diámetro en el pozo

con Terminación Tubingless, teniendo siempre el cuidado de realizar los análisis de reventón o

colapso y tensión para las mismas y asegurando su integridad, una vez cementado cada tramo.

Cañones: Al momento de balear la zona de interés, en ambos casos, se utilizan herramientas

similares, aunque como en todos los casos anteriores para el pozo con Terminación Tubingless,

se utilizan cañones con menor diámetro, y por consiguiente, con menos densidad de cargas, por

la que pueda pasar la tubería de producción.

Herramientas de registro: Al igual que en el caso de los cañones, las herramientas para registro

de cementación para la zona de producción deberán ser especiales en el caso del pozo con

terminación Tubingless, ya que las mismas deberán ser capaces de pasar a través de la tubería

de producción.

Accesorios de Terminación: Para realizar la Terminación Tubingless, no son necesarios

accesorios de terminación como en el caso de una terminación tradicional, aunque pueden

utilizarse nicles en la tubería para anclar tapones (si es necesario a medida que el pozo comience

a producir agua), asegurándose siempre que el tapón de cementación y las herramientas de

registro lleguen hasta el fondo del pozo sin problemas.

En el resto, los aspectos técnicos del pozo con Terminación Tubingless son iguales a los de un pozo

tradicional, pudiendo utilizar los mismos equipos que en el segundo caso.

Ventajas de la Perforación con Terminación Tubingless

OPERATIVAS

Reduce volumen de acero utilizado.

Reduce volumen de lodo necesario.

La limpieza del pozo es más rápida y eficiente; se elimina el uso de empacadores, equipo de

terminación de líneas de acero y fallas mecánicas asociadas.

Elimina la necesidad de utilizar accesorios de terminación.

Requiere amplio conocimiento geológico del campo.

No exige equipo especial.

ECONÓMICAS

Reducción de costos por menores volúmenes de lodo, cemento, acero, barrenas de menor

diámetro y del volumen de arena a utilizar en tapones para aislar intervalos.

Reducción del tiempo necesario para empezar la producción.

MEDIO AMBIENTALES

Reduce volumen de recortes generados.

Reduce el volumen de lodos a tratar.

Requiere de un estricto control de calidad en la cementación primaria y las reparaciones mayores

resultan más complicadas.

CONCLUSIONES

Algunos de los factores que influyen en la toma de decisiones del día a día de la industria del

petróleo y gas son, entre otros: la eficiencia, la flexibilidad y la operación o funcionamiento de un

pozo, pero se considera que el factor más crítico es el económico. 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 en el mundo entero.

De acuerdo a la información obtenida, sobre las diferentes tecnologías que se han estado

desarrollando en el mundo entero para la perforación de pozos, se ve que muchos de ellos presentan

ventajas que no se pueden pasar de largo, sino que deben ser analizadas para aplicarlas en nuestro

país.

En Bolivia, es también de suma importancia la búsqueda de minimizar los costos de equipamiento y

perforación de pozos, para el desarrollo de nuestra industria del Gas y Petróleo. Esto lleva a pensar

seriamente en la importancia de realizar estudios de acondicionamiento de la geometría de los pozos

a la producción esperada, perforar pozos de poco diámetro y analizar la factibilidad técnico

económico de aplicar otros métodos de perforación.

Una de esas opciones que permitiría la recuperación de pozos de baja producción, es la

implementación de la Perforación con Terminación Tubingless, ya que estos pozos cumplen con un

amplio conocimiento geológico y brindan excelentes ventajas operativas, económicas y medio

ambientales.

Actualmente, muchas de las empresas operadoras en nuestro país están realizando estudios y

análisis varios para determinar las ventajas y aplicabilidad de estos nuevos sistemas de perforación.

El objetivo último a alcanzar será la utilización de estas nuevas tecnologías para reducir los costos

de perforación de los pozos en un rango variable entre un 30% y un 70%, que actualmente se da en

muchos países, reduciendo a su vez, costos y preocupaciones ambientales.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. http://bo.kalipedia.com/tecnologia

2. http://www.superhid.gob.bo

3. http://www.monografias.com/trabajos11/pope/pope.shtml

4. http://biblioteca.iapg.org.ar/iapg/Archivos Adjuntos/7jornaper/Gingins.pdf

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA

RECURSOS IMPRESOS

González J.C., Tivelli M., Quintanilla H. y G. Cumino. “DST Experience in High Performance Line Pipe and Flowlines for

Sour Services” 40th MWSP Conference, ISS

SIPM EP/22/23. “Casing Design Manual”, Shell Exploration and Production,

Woods H. B. “API Drilling and Production Practices”,