perforacion capitulo 01

PRINCIPIOS DE PERFORACION

CAPITULO I

CON QUE SE PERFORA


3. COMO SE HACE.

2. CON QUE SE HACE.

1. PARA QUE SE HACE.

PREGUNTAS

1. PARA QUE SE HACE

• Descubrir reservas de hidrocarburos.

• PARA QUE SE HACE

• Descubrir reservas de hidrocarburos.

• Desarrollar la explotación de reservas ya descubiertas.

• Objetivos secundarios: ahogue de pozos descontrolados.

2. CON QUE SE HACE

• Equipo de perforación.

• Herramientas de perforación.

• Circuito de fluido de perforación.

2. CON QUE SE HACE

Antes de desarrollar CON QUE SE HACE,

veremos sintéticamente como se perfora un pozo petrolero.

Se desarrollarán exclusivamente las

técnicas de perforación “vertical rotativa”.


En que consiste perforar un pozo:• Hacer un hoyo en la

tierra, hasta alcanzar el “objetivo”.




• Utilizando herramientas adecuadas.




• Utilizando herramientas adecuadas.


Para llegar a la profundidad final del pozo, fue necesario hacer etapas previas.

Primero se realiza la perforación del tramo de cañería de “seguridad”.Es un tramo de entre 300 y 800 m de profundidad, con un gran diámetro, entre 17” y 30”



Primero se realiza la perforación del tramo de cañería de “seguridad”.Es un tramo de entre 300 y 800 m de profundidad, con un gran diámetro, entre 17” y 30”Perforado el tramo:

• se entuba

• y se cementa.

Lechada de cemento

Desplazamiento de la lechada

con agua



Primero se realiza la perforación del tramo de cañería de “seguridad”.Es un tramo de entre 300 y 800 m de profundidad, con un gran diámetro, entre 17” y 30”Perforado el tramo:

• se entuba

• y se cementa.

Lechada de cemento

Desplazamiento de la lechada

con agua


Posteriormente se perfora el tramo de la “cañería intermedia”

Finalizado el fragüe del cemento, se perfora el resto que queda en el fondo, con un diámetro menor que el de la cañería entubada.

Se continua perforando hasta alcanzar la profundidad de colocación de esta cañería.







Perforado el tramo, se entuba y se cementa, de la manera explicada anteriormente.





Perforado el tramo, se entuba y se cementa, de la manera explicada anteriormente.


• De esta manera, tramo a tramo se van perforando, entubando y cementando.

• Hasta que finalmente se entuba la cañería final o de “aislación”:

• Este no es le único diseño de pozo, pudiendo colocarse mas cañerías que las mostradas.

Cañería de seguridad

Cañería intermedia


• Por ejemplo, veamos el caso siguiente:

• Primero la cañería de seguridad o cañería guía.

• A continuación dos tramos de cañerías intermedias.

Cañería de seguridad

1ª Cañería intermedia

2ªCañería intermedia

Liner • Finalmente, una cañería de poco diámetro, que queda colgada del extremo de la última intermedia.

El tramo final del pozo, que interesa al “objetivo”, lo veremos a continuación, con mas detalle.



• Durante la perforación, se atravesarán todas las capas que forman el subsuelo, hasta alcanzar el objetivo.



• Durante la perforación, se atravesarán todas las capas que forman el subsuelo, hasta alcanzar el objetivo.


• Perforado este tramo del pozo, se limpia adecua-damente el pozo me-diante una técnica que se verá más adelante.

• Se retira la herramienta.


• Para reconocer las capas “objetivo” se debe hacer un registro eléctrico de los parámetros petrofísicos de las rocas atravesadas.


• Perforado este tramo del pozo, se limpia adecua-damente el pozo me-diante una técnica que se verá más adelante.

• Se retira la herramienta.

El registro eléctrico del pozo consiste en:

• Bajar una sonda al pozo que sea capaz de leer esos parámetros,



• Realizando un registro continuo desde el fondo hasta la zona que ya no tenga interés el pozo.




• Realizando un registro continuo desde el fondo hasta la zona que ya no tenga interés el pozo.



profundidad

SP Rt

• Finalmente, si resulta de interés el pozo, se decide “entubarlo”.

• Esto consiste en bajar una cañería de acero al pozo, de un diámetro lo mas cercano al del pozo.

• Y posteriormente se “cementa” la cañería a la pared del pozo.

profundidad

SP Rt


EL EQUIPO DE PERFORACION

• Torre o mástil.

• Equipo de izaje.

• Motorización.

• Transmisión. Cuadro de maniobras

Corona

Cable de aparejo

Motón de aparejo

• Sistema de control de surgencias.

Eje del pozo

LA TORRE O MASTIL

• Es una estructura suficien-temente robusta como para soportar muy grandes cargas.

Entre 50 tn y

800 tn

• Los equipos mas pequeños alcanzan hasta 50 tn.

• Llegando a los equipos mas grandes, que alcanzan hasta 800 tn.

LA TORRE O MASTIL

• Además debe ser lo suficientemente alta, como para extaer del pozo las herramientas.

• Estas suelen ser tramos compuestos de 2 o 3 piezas de 9 m de largo

LA TORRE O MASTIL

• Además debe ser lo suficientemente alta, como para extaer del pozo las herramientas.

• Estas suelen ser tramos compuestos de 2 o 3 piezas de 9 m de largo

• Llegando a una altura de mastil, entre 27 y 45 metros.

18 a

27

m

27 a

45

m

LA TORRE O MASTIL

• Existen diferentes modelos de torres,

• Existen diferentes modelos de torres, como esta, tipo cantilever.

LA TORRE O MASTIL

• Debe ser fácil de montar y desmontar.

• Existen diferentes modelos de torres, como esta, tipo cantilever. O bien como esta, tipo autotransportable, pero todas con mismo objetivo:

• Existen diferentes modelos de torres, como esta, tipo cantilever. O bien como esta, tipo autotransportable,

LA TORRE O MASTIL

LA TORRE O MASTIL

LA TORRE O MASTIL

LA TORRE O MASTIL

LA TORRE O MASTIL

• Las del tipo cantilever, se divide en tamaños tales que puedan ser transportados en camiones.

• Independientemente del tipo o modelo, debe ser sumamente fácil de montar y desmontar.

LA TORRE O MASTIL



LA TORRE O MASTIL



LA TORRE O MASTIL

• Las autotransportables,

LA TORRE O MASTIL

• Las autotransportables, se van plegando en partes,

LA TORRE O MASTIL

• Las autotransportables, se van plegando en partes,

LA TORRE O MASTIL

• Las autotransportables, se van plegando en partes, hasta que quedan en posición de transporte.

LA TORRE O MASTIL

• Para poder montar el sistema de control de surgencias, o válvula BOP, la torre va montada sobre una plataforma elevada.

• Esto permite alojar el sistema de BOP debajo de la torre con comodidad, evitando cavar grandes pozos para alojarlo.

• Esta plataforma es conocida comúnmente como “subestructura”

Nivel del suelo

SISTEMA DE CONTRO DE SURGENCIAS

Como su nombre lo indica, es el elemento de seguridad con que cuenta el equipo para evitar inoportunas surgencias, resultando la mayoría de las veces desastrosas.

Eje del pozo


• Durante la perforación de un pozo, puede ocurrir una surgencia de gas o petróleo.

• Para controlarlas y hacer una perforación segura, se utilizan los sistemas de:

• “control de surgencia”.


• Ante la imprevista aparición de una surgencia, conocida como “blow out”

• Un par de esclusas, son actuadas a voluntad por un operador del equipo.


Se debe instalar sobre la boca del pozo, tantas válvulas como diámetro de herramientas haya dentro.

Como las herramientas de perforación no son de un único diámetro, pudiendo aparecer de dos o tres diámetros diferentes,


Mas aun, se debe instalar una que permita realizar el cierre del pozo, sin ninguna herramienta dentro de él.

De manera que permita el cierre total del pozo, aun cuando no hayan herramientas dentro de él.


• Para montar el sistema de control de surgencia, siempre tiene que existir el primer tramo del pozo ya perforado.

• Sobre la cañería se monta un “colgador”,

• y sobre este el conjunto de BOP.

SISTEMA DE IZAJEEl sistema de izaje esta compuesto, como dijimos por:• Un malacate, conocido

como “cuadro de maniobras”

• Un conjunto de poleas fijas, ubicadas en la cúspide de la torre, conocidas como “corona”

• Un conjunto de poleas móviles, llamadas “aparejo”.

SISTEMA DE IZAJEEl cuadro de maniobras esta Compuesto por:

• El tambor de arrollamiento.

• Montado, sobre cojinetes, dentro de una estructura robusta.

• Los tambores de freno, a cada lado del tambor.

SISTEMA DE IZAJE

Sobre cada tambor de freno, se encuentran las:

• Cintas de frenos.

• Vinculados a estas, va la palanca de freno.

MOTORIZACION Y TRANSMISION

Los motores en los equipos de perforación pueden ser:

• Eléctricos.En los equipos mas pequeños, hasta 1.000 o 1.200 HP es común el uso de motores diesel.

Motor diesel

transmisión

• Diesel.


Los motores en los equipos de perforación pueden ser:

• Eléctricos.En los equipos mas pequeños, hasta 1.000 o 1.200 HP es común el uso de motores diesel.Para potencias superiores, se utiliza por lo general, motores eléctricos.

Motor eléctrico

transmisión

• Diesel.


Cuando se utilizan motores diesel, es común ver:

• Para potencias superiores, dos o tres motores.

• Hasta 1.200 HP, uno o dos motores


Con los motores diesel la transmisión suele ser complicada:

• Además para absorber diferencias de torque, se intercalan “convertidores de torque” entre cada motor y la transmisión.

• Primero se debe unir los ejes de todos los motores con una transmisión, para unificar la potencia.


Luego, para vincular los motores con el cuadro de maniobras:

• Finalmente, entre esta y el cuadro de maniobras, deberá existir una transmisión, para dar movimiento y transmitir al potencia.

• Se debe intercalar una caja de cambios, de varias marchas.


En cambio, para vincular los motores eléctricos con el cuadro de maniobras:

• Una simple transmisión, entre ambos ejes, para dar movimiento y transmitir al potencia.

• La transmisión es muy simple.


Ahora bien, para alimentar a los motores eléctricos, hay que disponer de una fuente de provisión potencia eléctrica.

• O bien externa, desde una red pública o privada.

• Esta podrá ser propia del equipo de perforación.

HERRAMIENTAS DE PERFORACION

Las herramientas de perforación se conoce comúnmente como “columna de perforación”. Está compuesta por:

• El trépano.

• Los portamechas.

• Las barras de sondeo.

Se completa la columna de perforación con los elementos de suspensión y transmisión de movimiento:

• Vástago de perforación (kelly).

• Válvula de seguridad.

• Cabeza de inyección (swivel).


El vástago de perforación se enrosca sobre la última barra.

Con la ayuda de un toma de fuerza, (mesa rotary), transmite el rotación a la columna.



La mesa rotary, que va montada sobre la subetructura del equipo,

transmite el rotación a la columna.

Un cubo deslizable (buje de encastre) montado sobre el kelly,


La mesa rotary, que va montada sobre la subetructura del equipo,

transmite el rotación a la columna.

Un cubo deslizable (buje de encastre) montado sobre el kelly, encastra en la mesa rotary, haciendo rotar la columna.


La cabeza de inyección es un gran cojinete que permite:

• Mover verticalmente la columna,


• Mover verticalmente la columna, hacia arriba



• Mover verticalmente la columna, hacia arriba y hacia abajo.

• Al tiempo que puede girar.

• Y permite además circular un fluido por dentro de la columna.



Las barras de sondeo (drill pipe):• Son “tubos” de acero sin costura,

que tienen por objeto:- transmitir la rotación al trépano, - circular el fluido de perforación - y proveer la longitud para

alcanzar el fondo.• Sus conexiones son muy robustas

y van soldadas al cuerpo.

• Tienen una longitud aproximada a los 9,30 m y un diámetro entre 3” y 4 ½”.

Conexión hembra

Conexión macho

Cuerpo


Los portamechas (drill collars):

• Son “tubos” de acero fundido, casi macizos, que tienen por objeto, proveerle un gran peso en el extremo inferior de la columna.

• Sus conexiones roscadas, están talladas en su cuerpo.

• Tienen una longitud aproximada a los 9,30 m.

Conexión hembra

Conexión macho


El trépano (drill bit), es la herramienta que se ocupa de horadar las rocas atravesadas, puede ser:

1 Tricono.

• Policristalino o PDC.

2 De diamantes.

El trépano (drill bit),

• De diamante natural.


El trépano tricono está compuesto por:

• El cuerpo, con su conexión roscada, hombros y patas, una por cada cono.

• Sección de corte, formado por los conos, cojinetes y dientes cortantes.

• Canal de fluido y de atomizado.

Conexión roscada

Hombros

Patas


Cada pata está compuesta por:

• El cuerpo, con el perno de rotación del cono.

• El depósito de aceite y el pistón de lubricación.

• El sistema de cojinetes.

pernoDepósito de aceite

Pistón de aceite

Cono de corte

Cojinete de nariz

Bolas de retención

Eje de rotación del

trépano

Eje de rotación del

cono

CIRCUITO DE FLUIDOEl proceso de perforación, se completa con

• el circuito de fluido de perforación.

• Este consiste en un sistema de acumulación del fluido.

• Un sistema de circulación del fluido.

Bomba de lodo

Piletas

Caño lateral

Cañeria de impulsión

Manguerote

• Impulsando el fluido dentro del pozo.

Zaranda

CIRCUITO DE FLUIDOEl proceso de perforación, se completa con

• el circuito de fluido de perforación.

• Este consiste en un sistema de acumulación del fluido.

• Un sistema de circulación del fluido.

Bomba de lodo

Piletas

Zaranda

• Impulsando el fluido dentro del pozo.

- Y retornando por el espacio anular entre el pozo y la herramienta.

CIRCUITO DE FLUIDO

El circuito de superficie está compuesto por:• Las piletas• La bomba• Circuito de aspiración e impulsión.• Circuito de limpieza del fluido.

CIRCUITO DE FLUIDO

• La zaranda.• El desarenador (desander)• Desarenador fino (desilter).

Descarga de arena

Descarga de arena

El circuito de superficie está compuesto por:

CIRCUITO DE FLUIDO

Se completa el circuito de limpieza con:

• Agitadores.• Y en algunos casos, se emplean

limpiadoras centrífugas.

Descarga de arena

CIRCUITO DE FLUIDO

De esta manera, estando las piletas llenas, el fluido recorre el circuito:

• Lo aspira la bomba.

CIRCUITO DE FLUIDO

De esta manera, estando las piletas llenas, el fluido recorre el circuito:

• Lo aspira la bomba.• Lo impulsa dentro del pozo.• Retornando por el caño lateral.

CIRCUITO DE FLUIDO

Y así continua circulado, con todos los equipos en marcha, mientras se está perforando.

• La zaranda separa los sólidos mas gruesos.

• Produciéndose un cambio en los niveles de piletas.

CIRCUITO DE FLUIDO

Y así continua circulado, con todos los equipos en marcha, mientras se está perforando.

• La zaranda separa los sólidos mas gruesos.

• Produciéndose un cambio en los niveles de piletas.

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