Universidad De Oriente

Inicio de la produccin petrolera en Venezuela

El petrleo se conoce en el mundo desde hace cientos de aos En Mesopotmica lo usaban como el cementopara unir ladrillos, los Egipcios lo usaban en la preparacin de las momias, los Chinosy los Romanos lo usabanpara alumbrar y en Venezuela desde antes de la llegada de los espaoles ya los nativos conocan el petrleo con el nombre de MENE. Ellos lo utilizaban para impermeabilizar sus canoas, tambin para alumbrarse; Pero an cuando elpetrleo era utilizado en muchos pases, solo fue en Siglo XIX, que se conoci la verdadera importancia del petrleo y sus mltiples usos.

La data acerca la produccin petrolera Venezolana con tendencias lucrativas proviene de la hacienda la alquitrana ubicada cerca de Rubio en el estado Tchira donde en el ao de 1878 se hace uso del petrleo encontrado mediante la investigacin de los dueos con la intencin de obtener queroseno para crear fuentes de iluminacin para las comunidades de San Cristbal y Rubio. Esta empresa que en el ao de 1882 seria nombrada la Petrolia del Tchira es llamada la precursora de la explotacin del hidrocarburo con fines econmicos en nuestra nacin.

En 1911 con la llegada de gelogos provenientes de los Estados Unidos encabezados por Ralph Arnold se dio inicio a la investigacin y futura industrializacin del negocio petrolero en Venezuela siendo las riqueza de los suelos venezolanos perteneciente al gobierno esto le permiti al mismo dar las concesiones a las compaas extrajeras para su exploracin y explotacin a cambio de un porcentaje de ganancias conocido como Regalas, la compaa Caribbean petroleum Company obtuvo su convencin en 1912 en la cual Ralph Arnold vaticino la existencia de petrleo en Mene Grande en el lago de Maracaibo. El 31 de julio de 1914 las investigaciones y trabajos de campo culminaron con la perforacin exitosa del pozo Zumaque I, en Mene Grande, Estado Zulia, primer pozo petrolero comercial de Venezuela.

De 1914 a 1917, varios yacimientos de petrleo fueron descubiertos en todo el pas, sin embargo el estallido de la Primera Guerra Mundial retras significativamente el desarrollo de la industria.

A partir del ao 1922, cuando se produjo el llamado Reventn del Pozo Barroso, Venezuela pas a transformarse en un pas netamente petrolero, pues el caf cedi el sitial de honor como primer producto nacional de exportacin, siendo este sitial ocupado por el Petrleo. El Barroso II o R 4 fue el pozo que revel el potencial petrolero de Venezuela. Se activ, o revent, en jerga petrolera, el 14 de diciembre de 1922, dando inicio a la explotacin comercial del campo La Rosa. El Barroso II fue parte de la campaa exploratoria de la empresa Venezuela Oil Concessions Ltd.

Los Barrosos II fue perforado cerca del Barroso I, comenzando actividades en mayo de 1922, con un taladro de madera construido en el sitio que funcionaba a percusin. El taladro se qued atascado dentro del pozo siendo necesario contratar a un experto en Estados Unidos para solucionar el problema. El 14 de diciembre de 1922, cuando se recuper el pozo este revent con un chorro de 40 metros de altura y un caudal de 100.000 barriles diarios, que era visible desde Maracaibo, a 45 Kilmetros. Llev nueve das controlar el pozo durante, los cuales llovi petrleo con el mismo caudal sobre Cabimas, llenando de petrleo los techos y las calles del poblado. El reventn del pozo Barroso II (R4) fue noticia de primera plana en los principales peridicos del mundo, tanto por la cantidad como por el potencial que repentinamente demostraban los campos petrolferos de Venezuela.

1928 el pozo moneb 1 en Maturn estado Monagas revienta y enva las tuvierais por los aires, una vez nominada la situacin el pozo produce ms de 500 barriles diarios. La empresa americana Standard oil Venezuela logra as su primer gran xito. Finalizando el ao Venezuela ha pasado como el segundo pas productor de petrleo del mundo detrs de los estados unidos en 1929 Gumersindo torres crea el servicio tcnico de hidrocarburos para supervisar los campos de las compaas petroleras donde obtienen dinero por reclamos y numerosos impuesto que las compaas haban dejado de pagar y se enva a seis ingenieros venezolanos a especializarse en el rea petrolera y de refinacin en las universidades norteamericanas esta y otras iniciativas genera recelo en las compaas extranjeras que logran la salida del ministro torres, no obstante el avance de los Venezolanos en la materia del petrleo alcanzo nuevos logroscon la muerte de Gmez en 1936 se crean protestas para que los venezolanos puedan trabajar y hacer sindicatos en la industria petrolera ya que se consideraba un trabajo exclusivo para los extranjeros; Razn por la cual para 1936 se organizo una huelga petrolera con varios reclamos pero los principales eran el aumento del salario y el suministro de agua potable tras 39 das el presidente Eleazar Lpez Contreras accedi al darles sus beneficios.

Tras LaSegunda Guerra Mundial que caus problemas en las operaciones y una disminucin de la produccin, el presidente Isaas Medina Angarita promovilapromulgacinel13demarzode1943deunaleyde hidrocarburos moderna y adecuada, que al final result en un acuerdo mutuamentebeneficioso en el que elGobiernorecibieraunaparticipacinfiscal notablemente incrementada a cambio de asegurar 40 aos adicionales de duracin a las concesiones y de otorgar extensas reas nuevas; Medina establecilaAdministracinGeneraldelImpuestosobrelaRenta De esta manera para 1946 se producen un milln de barriles diarios el gasto publico alcaza a ms ciudadanos y se consolida venezuela como primer exportador en el mundo. De igual forma y por exigencia del gobierno las dos grandes empresas la shell venezuela y la creolen crearan en el estado falcon dos refinerian la cardon y Amuay respectivamente las cuales producirn 50 y 60 mil barriles diarios que son transformados en derivados como gasoil, gasolina. El12de noviembre de 1948 el presidente Rmulo Gallegos puso el ejectese a la nueva ley de impuesto sobre la renta con la cual se introdujo el principio llamado del 50-50, (fifty-fifty) que en poco tiempo alcanzara la adopcin universal; a los 12 das, un golpe de Estado militar derroc a Gallegos

El 8 de abril se estableci la Comisin Coordinadora para la Conservacin y el Comercio de los Hidrocarburos, a los 3 meses el 19 de abril, por el decreto presidencial 266 estableci la Corporacin Venezolana delPetrleo; 3 meses y medio antes del final.Del ao, con los otros 4 pases exportadores mayores del mundo, Venezuela fue artfice de laconferenciainternacionalquecrela OrganizacindePases ExportadoresdePetrleo(OPEP) paralaunificacindelaspolticas petroleras de los pases miembros; en la II Conferencia de la OPEP en Caracas, el 21 de enero de 1961, se aprobaron los estatutos y se fij la poltica respecto a los precios del petrleo en el mercado internacional.

El 29 de junio de 1961 termin en Maracay la primera reunin entre las empresas estatales de Amrica Latina y el 3 de julio la CVP complet exitosamente su primer pozo. El 3 de noviembre de 1964, la CVP recibi la asignacin de la tercera parte del mercado domstico de productos derivados y el 1 de abril de 1966, el ingeniero Luis Alcal Sucre asumi la presidencia de la Mene Grande, primer venezolano en ocupar esa posicin en una concesionaria.

PerforacinLa perforacin, como la exploracin, es una actividad que demanda tiempo y recursos financieros. Por eso, un equipo de perforacin slo se instala y comienza a perforar cuando gelogos y geofsicos han acordado la locacin ms apta para la bsqueda de hidrocarburos en el subsuelo.

los primeros en perforar pozos profundos fueron los chinos para encontrar salmuera, con la cual obtenan sal. Para lograr sus propsitos disponan de un equipo consistente en una estructura de madera, de la cual suspendan por cable una herramienta cortante y pesada. La percusin intermitente sobre el terreno iba horadando sucesivos estratos del subsuelo hasta llegar al objetivo. En los primeros aos de la industria petrolera se utilizaron los mismos principios, de perforacin a percusin. Aunque todava en ciertas circunstancias y principalmente en Estados Unidos se sigue utilizando esta tcnica (muy mejorada respecto del siglo pasado) fue universalmente reemplazada por el mtodo de perforacin rotativa.

Actualmente el hallazgo de yacimientos petrolferos no es obra librada al azar y obedece a una tarea cientficamente organizada, que se planifica con mucha antelacin. Instrumental de alta precisin y tcnicos especializados deben ser trasladados a regiones a menudo deshabitadas, y en Sitio de difcil 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 construccin de puentes y obras viales especiales, desmonte de selvas, o drenaje de pantanos. En algunos casos, todo el equipo de perforacin se traslada en helicpteros de gran Porte hasta la locacin previamente preparada.

La torre o mstil de perforacin conforma la parte ms prominente del equipo (por lo general de 40 metros de altura), y est integrada por cuatro grandes columnas de acero de forma rectangular, unidas lateralmente.Taladro de Perforacin.

Este nuevo mtodo de perforacin rotativa trajo innovaciones que difieren radicalmente del sistema de perforacin a percusin. Las innovaciones ms marcadas fueron el sistema de izaje, el sistema de circulacin del fluido de perforacin y los elementos componentes de la sarta de perforacin. El taladro de perforacin Tambin llamado torre de perforacin, es un dispositivo utilizado para realizar la perforacin del suelo, generalmente entre 800 y 6.000 metros de profundidad, para pozos ya sean de gas, agua o petrleo.Los taladros son utilizados para realizar un proceso llamado perforacin de pozos, el cual consiste en hacer un orificio en suelo hasta llegar a la trampa petrolfera (lugar donde se encuentra el petrleo en el subsuelo). Este orificio se hace con la barrera o mecha que posee la torre de perforacin, la cual se encuentra sostenida por un sistema de polea; mientras que las acciones son controladas mediante una mesa rotaria, la cual a su vez es movida por motores en un rea denominada malacate para lograr la extraccin de manera efectiva.

Partes del Taladro de Perforacin:

Sistema de Potencia:

Constituido por motores de combustin interna, los cuales generan la fuerza o energa requerida para la operacin de todos los componentes de un taladro de perforacin.

En un taladro de perforacin se necesitan varios motores para proveer esta energa. Estos en su mayora son del tipo Diesel por la facilidad de conseguir el combustible; depender del tamao y capacidad de la torre, el nmero de motores a utilizar. La energa producida es distribuida al taladro de dos formas: mecnica o elctrica.

Sistema de elevacin o levantamiento:

Soporta todo el sistema de rotacin, mediante la utilizacin de equipos apropiados que permitan elevar otros componentes y a la vez bajar y soportar en suspensin grandes pesos requeridos, como lo es la sarta de perforacin o revestimiento.

Componentes:

Estructura de soporte: Es una armadura de acero que soporta el peso de la gran mayora de los equipos.

Torre o Cabria de Perforacin.

Sub-estructura.

Corona.

Encuelladero.

Plataforma o piso del taladro.

Rampa tubera.

Consola del perforador.

Stano.

Equipos de levantamiento: Son equipos especializados, utilizados para levantar, bajar y suspender la sarta de perforacin. Est conformado por:

Malacate.

Sistemas de Frenos: Uno principal y otro auxiliar.

Sistema de transmisin.

Cabezales: De friccin y mecnico.

Bloque corona.

Bloque viajero.

Gancho.

Elevadores.

Cable o guaya de perforacin.

Cuas.

Llaves de potencia.

Cadena de enroscar.

Existen otras herramientas giratorias y de torsin de potencia, los cuales van reemplazando la cadena de enroscar y las tenazas, estas herramientas son:

El rotador neumtico del cuadrante.

Las tenazas giratorias.

Sistema de rotacin:

Es aquel que permite girar la sarta de perforacin y que la mecha perfore un hoyo desde la superficie hasta la profundidad programada. Esta localizado en el rea central del sistema de perforacin y es uno de los componentes ms importantes de un taladro. Existen dos sistemas de rotacin de superficie, rotatorio y Top drive.

Componentes:

Ensamblaje rotatorio: Localizado en el piso del taladro. Directamente debajo del bloque viajero y encima del hoyo. Rota, suspende y sostiene la sarta durante la perforacin. Sus partes son:

Mesa rotatoria.

Cuerpo de la mesa.

Piso de la mesa.

Polea del pin de la transmisin.

Conexin directa.

Buje maestro.

Buje del cuadrante.

Sistema Top drive: Consiste en que la sarta de perforacin y el ensamblaje de fondo reciben la energa para su rotacin, desde un motor que va

Colgado del Bloque viajero. El equipo cuenta con un swibel integrado, un manejador de tubera, el cual posee un sistema para enroscar y desenroscar tubera, una cabeza rotatoria y vlvulas de seguridad.

Sarta de Perforacin: Conecta la unin giratoria con la mecha, actuando como eje motor hacindola rotar. Sus partes son:

Unin giratoria.

Cuadrante: Cuenta con los siguientes accesorios:

La unin sustituta del cuadrante.

Vlvula de seguridad del cuadrante.

La vlvula de seguridad para tubera de perforacin.

Tubera de perforacin.

Tubera Pesada.

Portamechas.

Mechas de perforacin: Existen varios tipos de mechas, entre ellas estn:

De rodillos o conos.

De diamantes naturales.

Diamantes sintticos.

De arrastre o friccin.

Herramientas especiales: entre las cuales estn:

Estabilizadores.

Martillo.

Amortiguador.

Motor de fondo.

Sistema de circulacin:

Formado por una serie de equipos y accesorios que permiten el movimiento continuo del eje principal de la perforacin como lo es el fluido de perforacin.

Para su ptimo funcionamiento se deben tener en cuenta varios principios bsicos:

Capacidad adecuada de tanques de reserva.

Disposicin de equipos auxiliares para mantener la circulacin cuando la bomba este fuera de uso.

La bomba auxiliar debe estar conectada en forma tal que pueda usarse para mezclar lodo mientras la bomba principal trabaja en la perforacin.

Debe proveerse tanques para la sedimentacin de arena, para evitar la acumulacin de este material abrasivo en los tanques de lodo.

Componentes:

rea de preparacin del lodo: Se prepara en la superficie y consta de una serie de equipos especiales que facilitan la mezcla y tratamiento de mismo; esta rea est conformada por:

La casa de qumica, que es sitio donde se almacenan los aditivos que se utilizan en la preparacin del lodo. El embudo de mezcla, equipo utilizado para agregar al lodo los aditivos en forma rpida. El tanque o barril qumico es un equipo utilizado para agregar qumicos liquidos al lodo de perforacin. Luego est el tanque de tratamiento y agitacin, donde se realiza el tratamiento al lodo a travs del embudo y el tanque de qumica. Y por ltimo est el tanque de succin.

Equipos de circulacin: Son aquellos que movilizan el lodo de perforacin a travs de todo el sistema de circulacin y permiten un mejor recorrido del mismo. Esta estructura de la siguiente forma:

Bombas de Lodo (existen varios tipos de bombas: Duplex, Triplex y centrifugas), recogen el lodo de los tanques y lo enva a travs de una lnea de descarga hasta un tubo colocado paralelo a la torre llamado tubera parada o stand pipe. De all el lodo sube y pasa por una manguera llamada Manguera de lodo la cual est conectada a la Unin giratoria, pasa a travs de ella y se dirige al interior del cuadrante para luego seguir su recorrido a travs de la tubera de perforacin, los Portamechas y sale por la mecha subiendo por el espacio anular y sale a la superficie a travs de la line de descarga, cayendo sobre el equipo de control de slidos, luego sale por la tubera de retorno hasta llegar nuevamente al tanque de succin.

rea de acondicionamiento: Constituida por una serie de equipos que permiten acondicionar el lodo eliminndole gran cantidad de slidos indeseables que han sido incorporados durante la perforacin.

Equipos limpiadores de lodo:

Tanques de asentamiento.

Vibradores o Cernidores.

Hidrociclones.

Desarenadores.

Limpiador de lodos.

Centrfuga de decantacin.

Sistema de seguridad.

Formado por vlvula impide-reventones (BOP), cuya funcin principal es controlar mecnicamente una arremetida, que si no se controla a tiempo puede convertirse en un reventn.

Funciones:

Permitir un sello del hoyo cuando ocurra una arremetida.

Mantener suficiente contrapresin en el hoyo.

Impedir que contine la entrada de fluidos desde la perforacin.

Est compuesto por:

Preventores de reventores: son utilizados para cerrar el pozo. Existen dos tipo, como:

Preventor anular: Sella al cuadrante, la sarta de perforacin, los Portamechas o al hoyo mismo si no existiere la sarta en el hoyo.

Preventor de arietes: consisten de grandes vlvulas de acero que tiene elementos de goma que sirven de sello. Entre los tipos de arietes, estn:

De tubera: cierra la tubera de perforacin.

Ciegos: Sella el hoyo abierto.

De corte: Permite cortar la tubera de perforacin.

En los pozos se instalan los preventores apilados uno encima del otro, la distribucin depender de las condiciones de cada pozo, sin embargo el Preventor anular debe colocarse siempre en la parte superior y los de ariete, tubera y ciegos en la parte inferior.

Carretos.

Acumulador.

Mltiple estrangulador.

Lnea de matar.

Tanque de Viaje.

Separador de gas.

Degasificador.El pozoSe forma a partir de un hoyo que se perfora en la tierra y representa la nica forma que se tiene para comunicar al yacimiento con la superficie; si esa comunicacin ocurre de forma correcta y si existe hidrocarburos en alguna formacin, se garantiza una excelente produccin del yacimiento. Cabe destacar que los pozos representan el mayor gasto en el desarrollo del yacimiento

Tipos de pozos

El tipo de pozo depende principalmente del propsito de la perforacin por lo cual bsicamente solo existen tres tipos de pozos los cuales son.

Exploratorios

Evaluacin

Desarrollo.

Pozos exploratorios: son los primeros en ser perforados en un rea geolgicamente inexplorada. El principal objetivo de estos pozoses establecer la presencia de hidrocarburos. Los datos geolgicos tomados en los recortes, los ncleos y los registros son los objetivos principales de estos pozos. En resumen la funcin de estos pozos exploratorios es obtener la mayor cantidad de informacin al menor costo.

Pozos de evaluacin: un pozo de evaluacin es perforado como una etapa intermedia entre la exploracin y la produccin, para determinar el tamao del campo, las propiedades del yacimiento y como van a producir la mayora de los pozos. Ya que la geologa del rea es mejor conocida, la perforacin y terminacin de los pozos podr ser mejor diseada para reducir al mnimo los daos al yacimiento. Estos pozos mejoran la calidad de informacin para permitir a los gelogos e ingenieros en yacimiento la mejor prediccin de la produccin a lo largo de la vida del campo.

Pozos de desarrollo: son aquellos pozos perforados con la finalidad de explotar, extraer y drenar las reservas de un yacimiento. El objetivo principal al perforar un pozo de desarrollo es aumentar la produccin del campo, razn por la cual, se perforan dentro del rea probada; sin embargo y debido a la incertidumbre acerca de la forma o el confinamiento de los yacimientos, algunos pozos de desarrollo pueden resultar secos.

Pozos de produccin: produce una determinada tasa de petrleo o gas natural son los ms numerosos, el objetivo es optimizar la productividad del pozo.

Pozos de inyeccin: son menos numerosos pero son indispensables para producir el yacimiento. En particular algunos pozos inyectores son usados para mantener la presin del yacimiento y otros para eliminar fluidos no deseados.

Pozos de observacin: tambin llamado Estratigrfico porque se perfora con el fin de determinar la estratigrafa de una zona geolgicamente desconocida sirven para completar y monitorear varios parmetros del yacimiento.

Pozos de alivio: es aquel que se perfora para controlar un pozo en erupcin, mediante el pozo se contrarresta las presiones que ocasionaron el reventn, esto funciona trayendo la produccin de hidrocarburos a travs de otra perforacin

Segn el tipo de perforacin

Vertical: son la primera opcin a la hora de definir un pozo considerando sus bajos costos comparativos y la madurez de la tecnologa, son considerados muy fciles de perforar, completar y reparar. Alto porcentaje de xito en las cementaciones primarias (en caso de mala cementacin se garantiza la reparacin). Los registros de evaluacin de la cementacin tienen muy buen desempeo.

Horizontal: Son pozos perforados horizontalmente o paralelos a los planos de estratificacin de un yacimiento con la finalidad de tener mayor rea de produccin. Tambin se denominan pozos horizontales aquellos con un ngulo de inclinacin no menor de 86 respecto a la vertical. La longitud de la seccin horizontal depende de la extensin del yacimiento y del rea a drenar en el mismo. Segn el radio de curvatura, existen cuatro tipos de pozos horizontales bsicos, cada uno de los cuales poseen una tcnica que va en funcin directa con la tasa de incremento de ngulo y del desplazamiento horizontal. Adicionalmente, se requiere un ensamblaje especial de la sarta de perforacin para poder obtener los grados de inclinacin mximo hasta el objetivo.

Tipo tangencial: la desviacin deseada es obtenida a una profundidad relativamente llana y esta desviacin se mantiene constante hasta el objetivo. Este tipo de pozo presenta muchas ventajas tales como.

-configuracin de la curva sencilla a lo largo de un rumbo fijo.

-Angulo de inclinacin moderado.-generalmente puntos de arranques someros-menor riesgo de pega.En Forma de J: Este tipo de pozos es muy parecido al tipo tangencial, pero el hoyo comienza a desviarse ms profundo y los ngulos de desviacin son relativamente altos y se tiene una seccin de construccin de ngulo permanente hasta el punto final.

En Forma de S:

En este tipo de pozo la trayectoria est configurada por una zona de incremento de ngulo, otra tangencial y una de disminucin de ngulo. Estos tipos de pozos pueden ser de dos formas:

Tipo S:Constituido por una seccin de aumento de ngulo, una seccin tangencial y una seccin de cada de ngulo que llega a cero grados.

S Especial:Constituido por una seccin de aumento de ngulo, una seccin tangencial intermedia, una seccin de cada de ngulo diferente a cero grados (0) y una seccin de mantenimiento de ngulo al objetivo.

Inclinados o de Alto ngulo:Son pozos iniciados desde superficie con un ngulo de desviacin predeterminado constante, para lo cual se utilizan taladros especiales inclinados. Los Taladros Inclinados son equipos cuya cabria puede moverse de 90 de la horizontal hasta un mximo de 45. Entre las caractersticas ms resaltantes del equipo se pueden mencionar:

Una torre de perforacin inclinada para perforar desde pozos verticales hasta pozos de 45 de desviacin vertical. Brazo hidrulico para manejar tubulares que puede ser accionado desde el piso de la torre de perforacin, eliminando el trabajo del encuellador de los taladros convencionales. Un bloque viajero, provisto de un sistema giratorio diseado para enroscar y desenroscar la tubera, que se desliza a travs de un sistema de rieles instalado en la estructura de torre. Sistema hidrulico especial para darle el torque apropiado a cada conexin de los tubulares.

Los equipos auxiliares del taladro permanecen fijos durante la perforacin, lo que incrementa la vida til de los mismos, por disminucin el deterioro al que son sometidos durante a mudanza entre pozo y pozo capacidad de movilizacin mediante un sistema de orugas, lo cual reduce los tiempos de mudanza.

Pozos multilaterales: los pozos multilaterales incrementan la productividad del pozo principalmente incrementando la longitud de seccin del yacimiento expuesta hacia el pozo. Otros beneficios incluyen la posibilidad de drenar ms de un yacimiento, o ms de un bloque de yacimiento en un solo pozo. Un pozo multilateral es aquel con uno o ms pozos subsidiarios de un pozo principal los laterales son usualmente pozos horizontales o desviados.

Proceso de perforacin

Seleccin de la mecha

La mecha constituye la herramienta bsica del proceso de perforacin ya que permite cortar y penetrar las formaciones. La seleccin de la mecha para perforar una seccin del hoyo se puede determinar de acuerdo a la informacin de pozos vecinos en el caso de reas conocidas, sin embargo en pozos exploratorios se debe hacer seguimiento continuo a la mecha para poder obtener mejor rendimiento de la misma.

Al existir distintos tipos de formaciones ser necesario utilizar varios tipos de mechas, en relacin a eso se tiene la siguiente clasificacin de mechas a usar segn el tipo de formacin:

Suave o blanda:

Mechas con dientes insertos o largos, Dientes en forma de cincel Mechas con alta descentralizacin Mechas que respondan ms a la rotacin que al pesoSemi-dura o dura:

Mechas con dientes insertos de Carburo de tungsteno ms pequeos Configuracin de dientes insertos desde forma de cincel Mechas con poca descentralizacin Mechas que respondan ms al peso que a la rotacinAbrasiva:

Mechas con proteccin al calibre

Mechas fabricadas con Diamante policristalino o Diamante natural

Factor de perforabilidad

Es un criterio de suma importancia que se debe considerar cuando se selecciona la mecha este factor consiste en una medida de la facilidad que presenta la formacion para ser perforada y es inversamente proporcional a la resistencia comprensica de la roca, generalmente,la perforabilidad de la formacion tiende a decrecer con profundidad

El factor de perforabilidad se calcula con la siguiente ecuacion:

Donde:

Kf= factor de perforabilidad

ROP=tasa de penetracion, pies/hora

W peso sobre la mecha por pulgada de diametro del hoyo, lbs/pulg

RPM = revoluciones por minuto

Para aplicar este criterio de seleccin de mecha, se debe seguir el siguiente procedimiento:

1. Determinar el valor de kf en los pozos perforados en el area, utilixando los registros de pozos(bit records)

2. Grafica en papel semilog los valores de kf con profundidad

3. Colocar el tipo de mecha en cada seleccin segn su codigo IADC

4. Determinar si la mecha fue bien seleccionada de acuerdo con el rendimiento de cada mecha y el comportamiento del valor kf

Costo por Pie

Es el criterio de seleccin de mechas de mayor validez, sobre todo en reas conocidas. Se calcula comparando el comportamiento de las mechas en una misma seccin del hoyo en diferentes pozos o en mechas sucesivas en el mismo pozo

El costo por pie se calcula con la siguiente ecuacin

Donde:

Cp= Costo de perforacin por pie, (Bs/pie)

Cm= Costo de la mecha, (Bs)

Ce= Costo de operacin fijo del equipo de perforacin, (Bs/pie)

Tv= Tiempo de viaje, (hrs)

Tp= Tiempo perforando, (hrs)

Pp= Pies perforados por la mecha (Pies)

Mecanismos de Corte

Mechas Tricnicas

Mechas PDC (de diamantes policristalinos)

Mechas de Diamante natural

Longitud de los Portamechas

Al realizar el diseo de ensamblaje de fondo lo ms importante es localizar el punto neutro. El peso que se aplicar sobre la mecha debe determinarse de acuerdo con la longitud de los Portamechas para que si punto neutro se ubique dentro de ellos y poder evitar fallas en la sarta durante la perforacin del pozo

Fluidos de perforacinSegn el manual de Tecnologa Aplicada a los Fluidos de Perforacin (1998), define el lodo de perforacin como un fluido de caractersticas fsicas y qumicas apropiadas que puede ser aire o gas, agua, petrleo y combinacin de agua y aceite con diferente contenido de slido. No debe ser txico, corrosivo ni inflamable pero si inerte a las contaminaciones de sales solubles o minerales, y adems estable a las temperaturas. El propsito fundamental del fluido de perforacin es ayudar a hacer rpida y segura la perforacin del pozo. Las principales funciones de los fluidos de perforacin incluyen suministrar la presin hidrosttica para evitar que los fluidos de las formaciones entren al recinto del pozo; mantener la barrena fra y limpia durante la perforacin; acarrear el ripio (cortes de perforacin) y mantenerlo en suspensin cuando se detiene la operacin y cuando el conjunto de perforacin se mete y saca del pozo. El fluido de perforacin usado en una tarea particular se escoge para evitar daos a la formacin productora y limitar la corrosin.

las funciones ms comunes del fluido de perforacin son las siguientes:

1. Retirar los recortes del pozo.

2. Controlar las presiones de la formacin.

3. Suspender y descargar los recortes.

4. Obturar las formaciones permeables.

5. Mantener la estabilidad del agujero.

6. Minimizar los daos al yacimiento.

7. Enfriar, lubricar y apoyar la barrena y el conjunto de perforacin.

8. Transmitir la energa hidrulica a las herramientas y a la barrena.

9. Asegurar una evaluacin adecuada de la formacin.

10. Controlar la corrosin.

11. Facilitar la cementacin y la completacin.

12. Minimizar el impacto al ambiente.

Suspensin

El paso de los fluidos de perforacin a travs de la tubera y luego hacia la superficie algunas veces se interrumpe, ya sea por un problema o a fin de extraer la tubera del pozo para cambiar el trpano. Cuando la perforacin se detiene, los detritos suspendidos en el fluido pueden descender al fondo del pozo y obstruir la perforacin. Es por eso que los fluidos de perforacin estn diseados con una propiedad muy interesante que permite resolver este problema. El espesor o la viscosidad del fluido se incrementa a medida que el movimiento del fluido se hace ms lento. Cuando el fluido se detiene, se forma un gel espeso que mantiene los detritos de la roca en suspensin y evita que desciendan al fondo del pozo. Cuando el fluido comienza a moverse nuevamente, se torna cada vez menos espeso y vuelve a su estado anterior, es decir, se transforma en un fluido liviano y lquido.

Control de la presin

Hay una imagen muy difundida que muestra petrleo brotando de una torre de perforacin muy alta que parece tocar el cielo, mientras los trabajadores desbordan de alegra por haber encontrado este preciado oro negro. En realidad, esas erupciones son poco comunes y no son motivo de celebracin, dado que el objetivo es extraer petrleo en forma controlada. El lodo est diseado para prevenir esos accidentes, ya que contrarresta la presin natural de los fluidos en las formaciones rocosas. Se debe alcanzar un equilibrio justo, en el que la presin que ejerce el fluido de perforacin contra las paredes del pozo sea suficiente para contrarrestar la presin que ejercen las formaciones rocosas y el petrleo o gas, pero que no sea tan fuerte como para daar el pozo. Si el peso del fluido de perforacin fuese muy grande, podra provocar la fractura de la roca y el fluido de perforacin se perdera en la tierra.

La presin de un lquido depende de su densidad. Se pueden agregar ciertos qumicos al fluido de perforacin para aumentar su densidad y, por lo tanto, la presin que ejerce sobre las paredes del pozo. Es decir que la densidad del lquido puede regularse para satisfacer las condiciones del pozo.

Estabilizacin de la formacin rocosa expuesta

El proceso de perforacin consta de dos fases. Primero, la perforacin se realiza a travs de las rocas que no contienen petrleo. El objetivo es moverse lo ms rpido posible y llegar a las rocas que contienen petrleo, es decir, al yacimiento. La prioridad es mantener estable la formacin rocosa expuesta en el pozo, mientras se evita la prdida de fluido de perforacin. Al mantener la presin del fluido de perforacin por encima de la presin del fluido de los poros de la formacin rocosa, existe una tendencia natural a que el fluido de perforacin penetre en la roca permeable de la formacin. El uso de aditivos especiales en el fluido de perforacin evita que esto suceda.

El fluido de perforacin puede interactuar con la roca circundante de otras maneras. Por ejemplo, si la roca est cargada de sal, el agua disolver la sal y provocar inestabilidad en las paredes del pozo. En este caso, sera ms conveniente utilizar un fluido a base de petrleo. Tambin es posible que las formaciones rocosas con un alto contenido de arcilla tiendan a ser arrastradas por el agua. Estas formaciones necesitan un fluido inhibidor para mantener el pozo estable y evitar ensanchamientos o hundimientos. A medida que la perforacin avanza, el pozo se reviste con un entubado de acero para darle estabilidad y crear una ruta para que el petrleo pueda salir a la superficie. Una vez que se llega al yacimiento, es posible que la composicin del fluido de perforacin deba cambiarse para evitar que se obstruyan los poros de la roca. Al mantener los poros abiertos el petrleo podr fluir ms fcilmente en el pozo y subir a la superficie con menos dificultad.

Flotabilidad

Un pozo puede encontrarse a miles de pies o metros de profundidad. Una tubera de perforacin de acero de tanta longitud pesa muchas toneladas. La inmersin de la tubera de perforacin en el fluido produce un efecto de flotacin, que reduce su peso y hace que se ejerza menos presin sobre el mecanismo de perforacin.

Lubricacin y enfriamiento

Cuando el metal se mueve contra la roca, se produce friccin y calor. Los fluidos de perforacin brindan lubricacin y refrigeracin para que el proceso contine sin problemas y se pueda prolongar la vida til del trpano. La lubricacin puede ser de especial importancia para los pozos de alcance extendido u horizontales, en los que la friccin entre la tubera de perforacin, el trpano y la superficie de la roca debe ser mnima.

Sostener las paredes del pozo

Al penetrar una formacin se suprime parte del apoyo lateral que ofrecen las paredes del pozo. El fluido de perforacin debe servir de sostn de las mismas hasta que se introduzca la sarta de revestimiento en el hoyo, de lo contrario, la formacin caer en el interior del pozo (derrumbes). Depender entonces del tipo de formacin a atravesar para poder saber cuales condiciones del lodo deben ser tratadas con la nica finalidad de proporcionar un buen sostn por parte del fluido.

En formaciones muy firmes se necesita poco sostn; si la formacin es moderadamente firme, la densidad del lodo puede brindar un apoyo suficiente. En formaciones no consolidadas y dbiles, el fluido puede ser suficientemente denso pero adems debe tener la capacidad de formar una capa delgada pero consistente de partculas llamad revoque sobre las paredes del hoyo.

Medio adecuado para el perfilaje por cables.

El fluido de perforacin debe poseer buenas condiciones de conductividad de electricidad y que sus propiedades elctricas sean diferentes a la de los fluidos de la formacin, para poder realizar el perfilaje o registro elctricos al pozo. Es importante entonces que durante el proceso de perforacin exista la menor cantidad de fase liquida del lodo invadiendo la formacin, para as evitar en lo posible el dao a la formacin y el resultado no confiable del perfilaje. Igualmente, el lodo no debe erosionar las paredes del pozo ya que los resultados tambin se van a ver influenciados por este motivo.

En la actualidad, se utilizan una serie de equipos de medicin instantnea, tanto de los parmetros de perforacin en si como de perfilaje durante la perforacin (MWD, LWD), cuyos resultados proporcionan al ingeniero, las herramientas necesarias para optimar el proceso de perforacin y que sin unas buenas condiciones del lodo, ser imposible su aplicacin.

La reologa de los fluidosLa reologa es la ciencia de la deformacin y flujo de la materia, su parmetro mas caracterstico es la viscosidad, que mide la resistencia interna que un lquido ofrece al movimiento relativo de sus distintas partes Su estudio es esencial en muchas industrias, incluyendo las de plsticos, pinturas, alimentacin, tintas de impresin, detergentes o aceites lubricantes, por ejemplo.Pueden ser:

Newtonianos.

No Newtonianos.

Propiedades de los fluidos de perforacin

De acuerdo con el Instituto Americano del Petrleo (API), las propiedades del fluido a mantener durante la perforacin del pozo son fsicas y qumicas.Propiedades fsicas

Densidad o peso: Es la propiedad del fluido que tiene por funcin principal mantener en sitio los fluidos de la formacin. La densidad se expresa por lo general en lbs/gal, y es uno de los dos factores, de los cuales depende la presin hidrosttica ejercida por la columna de fluido. Durante la perforacin de un pozo se trata de mantener una presin hidrosttica ligeramente mayor a la presin de la formacin, para evitar en lo posible una arremetida, lo cual depender de las caractersticas de la formacin.Viscosidad API: Es determinada con el Embudo Marsh, y sirve para comparar la fluidez de un lquido con la del agua. A la viscosidad embudo se le concede cierta importancia prctica aunque carece de base cientfica, y el nico beneficio que aparentemente tiene, es el de suspender el ripio de formacin en el espacio anular, cuando el flujo es laminar. Por esta razn, generalmente no se toma en consideracin para el anlisis riguroso de la tixotropa del fluido. Es recomendable evitar las altas viscosidades y perforar con la viscosidad embudo ms baja posible, siempre y cuando, se tengan valores aceptables de fuerzas de gelatinizacin y un control sobre el filtrado. Un fluido contaminado exhibe alta viscosidad embudo.

Viscosidad plstica: Es la viscosidad que resulta de la friccin mecnica entre: Slidos Slidos y lquidos Lquido y lquidos Esta viscosidad depende de la concentracin, tamao y forma de los slidos presentes en el fluido, y se controla con equipos mecnicos de Control de Slidos. Este control es indispensable para mejorar el comportamiento reolgico y sobre todo para obtener altas tasas de penetracin (ROP). Una baja viscosidad plstica aunada a un alto punto cedente permite una limpieza efectiva del hoyo con alta tasa de penetracinPunto cedente: Es una medida de la fuerza de atraccin entre las partculas, bajo condiciones dinmicas o de flujo. Es la fuerza que ayuda a mantener el fluido una vez que entra en movimiento. El punto cedente est relacionado con la capacidad de limpieza del fluido en condiciones dinmicas, y generalmente sufre incremento por la accin de los contaminantes solubles como el carbonato, calcio, y por los slidos reactivos de formacin.

Un fluido floculado exhibe altos valores de punto cedente.La floculacin se controla de acuerdo al causante que lo origina. Se usan adelgazantes qumicos cuando es causada por excesos de slidos arcillosos y agua cuando el fluido se deshidrata por altas temperaturasResistencia o fuerza de gel: Esta resistencia o fuerza de gel es una medida de la atraccin fsica y electroqumica bajo condiciones estticas. Est relacionada con la capacidad de suspensin del fluido y se controla, en la misma forma, como se controla el punto cedente, puesto que la origina el mismo tipo de slido (reactivo). Las mediciones comunes de esta propiedad se toman a los diez segundos y a los diez minutos, pero pueden ser medidas para cualquier espacio de tiempo deseado. Esta fuerza debe ser lo suficientemente baja para: Permitir el asentamiento de los slidos en los tanques de superficie, principalmente en la trampa de arena. Permitir buen rendimiento de las bombas y una adecuada velocidad de circulacin Minimizar el efecto de succin cuando se saca la tubera Permitir el desprendimiento del gas incorporado al fluido, para facilitar el funcionamiento del desgasificador.Filtrado API y a HP HT (Alta presin Alta temperatura): El filtrado indica la cantidad relativa de lquido que se filtra a travs del revoque hacia las formaciones permeables, cuando el fluido es sometido a una presin diferencial. Esta caracterstica es afectada por los siguientes factores: Presin Dispersin Temperatura Tiempo

Se mide en condiciones estticas, a baja temperatura y presin para los fluidos base agua y a alta presin (HP) y alta temperatura (HT) para los fluidos base aceite.

pH: El pH indica si el lodo es cido o bsico. La mayora de los fluidos base acuosa son alcalinos y trabajan con un rango de pH entre 7.5 a 11.5. Cuando el pH vara de 7.5 a 9.5, el fluido es de bajo pH y cuando vara de 9.5 a 11.5, es de alto pH.% Arena: La arena es un slido no reactivo indeseable de baja gravedad especfica. El porcentaje de arena durante la perforacin de un pozo debe mantenerse en el mnimo posible para evitar daos a los equipos de perforacin. La arena es completamente abrasiva y causa dao considerable a las camisas de las bombas de lodo.

% Slidos y lquidos: El porcentaje de slidos y lquidos se determina con una prueba de retorta. Los resultados obtenidos permiten conocer a travs de un anlisis de slidos, el porcentaje de slidos de alta y baja gravedad especifica. En los fluidos base agua, se pueden conocer los porcentajes de bentonita, arcilla de formacin y slidos no reactivos de formacin, pero en los fluidos base aceite, no es posible conocer este tipo de informacin, porque resulta imposible hacerles una prueba de MBT.Propiedades qumicas:

Dureza: Es causada por la cantidad de sales de calcio y magnesio disuelta en el agua o en el filtrado del lodo. El calcio por lo general, es un contaminante de los fluidos base de agua.Cloruros: Es la cantidad de iones de cloro presentes en el filtrado del lodo. Una alta concentracin de cloruros causa efectos adversos en un fluido base de agua.

Alcalinidad: La alcalinidad de una solucin se puede definir como la concentracin de iones solubles en agua que pueden neutralizar cidos. Con los datos obtenidos de la prueba de alcalinidad se pueden estimar la concentracin de iones OH CO3 = y HCO3 , presentes en el fluido.Tipos de fluidos de perforacin

Muchos tipos de fluidos de perforacin se utilizan en el da a da. Algunos pozos requieren que los diferentes tipos se utilizan en diferentes partes en el agujero, o que algunos tipos pueden usar en combinacin con otros. Los diversos tipos de fluido generalmente se dividen en varias categoras amplias:

Aire: El aire comprimido es bombeado sea por espacio anular del pozo de sondeo o bajar la sarta de perforacin en s.

Aire/agua: El mismo que el anterior, con agua aadida para aumentar la viscosidad, enjuagar el agujero, proporcionar ms refrigeracin, y/o para controlar el polvo.

Aire/polmero: Un producto qumico especialmente formulado, se refiere como un tipo de polmero ms a menudo, se aade a la mezcla de agua y aire para crear condiciones especficas. Un agente de formacin de espuma es un buen ejemplo de un polmero.

Agua: El agua por s mismo se utiliza a veces.

Lodo a base de agua: Un sistema de lodo a base de agua ms bsico comienza con agua, a continuacin, arcillas y otros productos qumicos se incorporan en el agua para crear una mezcla homognea que se asemeja algo entre la leche de chocolate y una malta. La arcilla es por lo general una combinacin de arcillas nativas que estn suspendidas en el fluido durante la perforacin, o tipos especficos de arcilla que se procesan y se venden como aditivos para el sistema de WBM. El ms comn de ellos es bentonita, que se refiere a la frecuencia en el campo petrolfero como "gel". Gel probable hace referencia al hecho de que mientras que se est bombeando el fluido, que puede ser muy delgada y de flujo libre, aunque se detiene cuando el bombeo, el fluido esttico construye una estructura de "gel" que resiste el flujo. Cuando se aplica una fuerza de bombeo suficiente para "romper el gel", se reanuda el flujo y los retornos de lquido a su estado anterior de flujo libre. Muchos otros productos qumicos se aaden a un sistema de WBM para lograr varios efectos, incluyendo: control de la viscosidad, la estabilidad de esquisto, mejorar la tasa de perforacin de la penetracin, la refrigeracin y lubricacin de los equipos.

Lodo a base de aceite: lodo a base de aceite puede ser un barro donde el fluido de base es un producto de petrleo como combustible diesel. Lodos a base de aceite se utilizan por muchas razones, un poco de ser mayor lubricidad, el aumento de la inhibicin de esquisto, y una mayor capacidad de limpieza con menor viscosidad. Lodos a base de aceite tambin soportar mayor calor sin descomponerse. El uso de lodos a base de aceite tiene consideraciones especiales. Estos incluyen el costo, las consideraciones ambientales como la eliminacin de los recortes en un lugar apropiado para aislar la posible contaminacin del medio ambiente y las desventajas de exploracin del uso de lodo a base de petrleo, especialmente en pozos exploratorios por incapacidad para analizar muestras de petrleo en esquejes, ya que el lodo a base de aceite tiene fluorescencia confundir con el aceite original de la formacin. Por lo tanto induce la contaminacin de los recortes de las muestras, ncleos, ncleos laterales para el anlisis geoqumico de TOC y las mscaras de la determinacin real de la gravedad API debido a esta contaminacin.

Fluidos de base sinttica: El lquido sinttico a base de un fango donde el fluido base es un aceite sinttico. Esta es la ms utilizada en las plataformas en alta mar, ya que tiene las propiedades de un lodo a base de petrleo, pero la toxicidad de los gases lquidos son mucho menos de un fluido a base de aceite. Esto es importante cuando los hombres trabajan con el fluido en un espacio cerrado, como una plataforma de perforacin en alta mar. Los mismos problemas ambientales y de contaminacin para el anlisis de muestras de roca se produce utilizando un fluido base sinttica.Contaminantes de los fluidos

Durante las operaciones de perforacin se pueden adicionar al lodo de una forma directa o de las formaciones atravesadas materiales que pueden contaminarlo causando cambios no deseados en las propiedades fsico qumicas del mismo.

Contaminacin con cloruro de sodio (sal): la contaminacin con sal puede provenir de varias fuentes y entre ellas se pueden encontrar: agua de preparacin del lodo, estratos de sal atravesados durante la perforacin, flujo de agua salada, etc. Esta contaminacin con sal no se puede remover del lodo con qumicos; ya que la sal no puede ser precipitada por qumicos, las concentraciones de sal sern eliminadas solamente con dilacin con agua dulce.

Contaminacin con calcio: al igual que la sal, el calcio constituye otro de los contaminantes de los fluidos de perforacin. Puede incorporarse al lodo en el agua de mezcla, cuando se perfora cemento luego de una cementacin, al perforar formaciones de anhidrita o yeso.

Contaminacin con cemento: ocurre cuando durante las operaciones de perforacin se cementa tuberas de revestimiento y se perforan tapones de cemento. El cemento tiene barios compuestos (silicatotriclcio, silicato de calcio y aluminio tricalcico) los cuales reaccionan con el agua para formar hidrxido de calcio e (Ca(OH)2), produciendo la contaminacin del fluido de perforacinContaminacin con Anhidrita y Yeso: la contaminacin con anhidrita es similar a la contaminacin cemento, ya que ambos contribuyen con el ion calcio que origina la floculacin. No causa aumento del Ph ya que suple un radical SO4= en lugar de un radical OH-; el radical sulfato contribuye a la floculacin de los fluidos de arcillaContaminacin con carbonatos: en los fluidos de perforacin, los carbonatos solubles se pueden introducir de una variedad de fuentes de CO2 si se genera internamente o entra al lodo de una fuente externa, este reacciona inmediatamente con los iones oxidrilos alcalinos para formar los iones HCO3- y CO3=.

Contaminacin por degradacin de componentes qumicos del lodo: se puede definir degradacin como un cambio irreversible de un componente del fluido que reduce la capacidad del aditivo para controlar una determinada propiedadContaminacin con slidos: quizs el peor contaminante de un fluido son los slidos producidos durante la perforacin de un pozo. Estos slidos afectan las propiedades reolgicas y la velocidad de penetracin, adems contribuyen al desgate de las tuberas y equipos de perforacin, y adems causan daos a las formaciones productivas afectando el costo del pozo. La concentracin de slidos perforados se puede reducir por dilacin floculacin selectiva o por medio de equipos de remocin mecnica.