Manual Introducción a La Perforación

ÍNDICE OBJETIVOS

1.

MÓDULO 1. Introducción al curso 1.1. ¿Por qué un curso de Introducción a la Perforación? 1.2. Métodos de exploración 1.2.1. Sísmica de reflexión 1.2.2. Aeromagnetometría y gravimetría 1.2.3. Petrofísica

2.

MÓDULO 2. Geología del Petróleo 2.1. Diferentes tipos de rocas 2.2. Origen y formación del Petróleo 2.3. Teorías 2.3.1. Teoría Orgánica 2.3.2. Teoría Inorgánica 2.4. Proceso de formación 2.5. ¿Qué es el Petróleo? 2.6. Trampas 2.6.1. Partes de una Trampa

3.

MÓDULO 3. Introducción a la Perforación 3.1. Áreas involucradas 3.2. Selección del área para per perforar  forar  3.3. Componentes del taladro de per perforación foración rotatoria 3.3.1. Planta de fuerza motriz 3.3.2. Sistema de izaje 3.3.3. Sistema rotatorio 3.3.4. Sar Sarta ta de per perforación foración 3.3.5. Sistema de circulación de fluidos de per perforación foración

4.

MÓDULO 4. Sistema para el control del pozo y prevención de reventones 4.1. Funciones 4.2. Conjunto de BOPs 4.3. Línea del Estrangulador 

2

5.

MÓDULO 5. Selección de Equipos de Perforación 5.1. Objetivos 5.2. Consideraciones para la selección 5.3. Procedimiento correcto para seleccionar un Equipo de Perforación 5.3.1. Equipo de Perforación en Tierra 5.3.2. Equipo Móvil de Perforación en Tierra 5.4. Herramientas de per perforación foración 5.4.1. Mástiles de per perforación foración 5.4.1.1. Tres tramos 5.4.1.2. Dos tramos 5.4.1.3. Súper Single 5.4.2. Corona 5.4.3. Cuadro de maniobras 5.4.4. Medidor de peso 5.4.5. Anclaje del cable de per perforación foración 5.4.6. Cable de perforación 5.4.7. Aparejo 5.4.8. Cabeza de circulación 5.4.9. Melas 5.4.10. Elevadores 5.4.11. Mesa Rotary 5.4.12. Cuñas 5.4.13. Diagrama de pozo 5.4.14. Collarin 5.4.15. Diagrama de boca de pozo 5.4.16. Llaves de poder (llaves Wilson) 5.4.17. Diagrama de boca de pozo 5.4.18. Vástago 5.4.19. Tuberías de per perforación foración 5.4.20. Trépanos 5.4.21. Piletas de lodo 5.4.22. Bombas de perforación 5.4.23. Zarandas 5.5. Tipos de pozo – Clasificación de la perforación 5.5.1. Perforación exploratoria 5.5.1.1. Convencionales 5.5.1.2. Slim holes 5.5.2. Perforación de desarrollo 5.5.2.1. Verticales 5.5.2.2. Direccionales 5.5.2.3. Horizontales

3

6.

MÓDULO 6. Propuesta de pozo. 6.1. Criterios claves para el diseño 6.2. Razones para controlar los costos del pozo 6.3. Elementos del costo estimado

7.

MÓDULO 7. Fluidos de perforación 7.1. Funciones de los fluidos de perforación 7.2. Propiedades de los fluidos de perforación 7.2.1. Densidad 7.2.2. Viscosidad 7.2.3. Filtración 7.2.3.1. Filtración dinámica 7.2.3.2. Filtración estática 7.3. Tipos de fluidos de perforación 7.3.1. Lodos no inhibidos 7.3.2. Lodos inhibidos 7.3.3. Lodos de polímro 7.3.4. Lodo Base de Aceite OBM 7.4. Fluidos de revestimiento 7.4.1. Propiedades del revestimiento

8.

MÓDULO 8. Problemas durante la perforación 8.1. Causas

9.

MÓDULO 9. Presiones de formación 9.1. Presión de poros 9.2. Métodos de predicción

10.

MÓDULO 10. Descontroles de pozos 10.1. Causas 10.2. Métodos de control de pozos 10.3. Tipos de surgencia 10.3.1. Surgencia de gas 10.3.2. Surgencia de petróleo 10.3.3. Surgencia de agua 10.4. Reconocimiento de tipo de surgencia

11.

MÓDULO 11. Fórmulas de Well Controll 11.1. Capacidades de pozo 11.2. Fórmulas de presión hidrostática y gradientes

4

OBJETIVOS

• • • • • • • • • • • • •

Alcanzar nociones básicas sobre la industria petrolera. Poder determinar los tipos de rocas más importantes (conocimientos básicos). Determinar cómo se forman los distintos tipos de trampas de hidrocarburos y como se clasifican. Entender el funcionamiento de un yacimiento. Comprender como se realizan las búsquedas de hidrocarburos, y cuáles son las herramientas. Introducir al alumno a la perforación. Conocer y comprender las distintas partes de un equipo de perforación. Entender cómo se lleva a cabo un pozo. Comprender las posibles complicaciones de un pozo. Entender y analizar que es un descontrol de pozo (surgencia). Comprender las herramientas y cálculos para controlar un pozo. Comprender y analizar el Well Control. Comprender la importancia de los elementos de seguridad en los equipos de perforación.

5

1

INTRODUCCIÓN AL CURSO

¿POR QUÉ REALIZAR UN CURSO DE INTRODUCCIÓN A LA PERFORACIÓN DE PETRÓLEO Y GAS?

En la actualidad cada vez es más importante y necesario poseer conocimientos sobre la industria petrolera, nuestra realidad nos obliga a movilizarnos en busca de ellos. Las Ingenierías de Petróleos y de Yacimientos son unas vastas ciencias que requieren previos conocimientos en áreas como la geología, la mecánica de fluidos, electricidad, bombeo, entre otras, para ser entendidas de manera satisfactoria. Este manual está orientado a personas que no han tenido contacto previo con la perforación de petróleo o alguna de sus afines, y no pretende abarcar todos estos temas de manera detallada. Por medio de videos y animaciones multimedia se muestra de una manera sencilla y clara los conceptos básicos más usados en la industria del petróleo.

MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN

Para comprobar la existencia de hidrocarburos se debe recurrir a la perforación de pozos exploratorios. En la exploración petrolera participan geólogos, geofísicos y especialistas en ciencias de la tierra. Los métodos que emplean son muy variados: desde el estudio geológico de las formaciones rocosas que están aflorando en superficie hasta la observación indirecta, a través de diversos instrumentos y técnicas de exploración. • La sísmica de reflexión consiste en emitir ondas de sonido en la superficie del terreno (con explosivos enterrados en el suelo o con camiones vibradores en el caso de exploración en tierra o con cañones de aire en el mar, en el caso de exploración en cuencas marinas), las que se transmiten a través de capas del subsuelo y son reflejadas nuevamente hacia la superficie cada vez que haya un cambio importante en el tipo de roca. • La aeromagnetometría y la gravimetría, dos herramientas utilizadas durante la primera fase de la exploración, permiten determinar el espesor de la capa sedimentaria. Resultan excelentes herramientas al permitir inferir la ubicación de la sección sedimentaria de mejor espesor y delinear los límites de la cuenca. • Petrofísica: El entendimiento del rol de las propiedades petrofísicas de los yacimientos es fundamental en  todos los aspectos del negocio del petróleo. Los principios, las técnicas de medición, el análisis, las aplicaciones 6

2

GEOLOGÍA DEL PETRÓLEO

Para que se forme el petróleo se necesita una serie de eventos sucesivos en los cuales intervienen los siguientes factores: • • • • •

Diferentes tipos de rocas. Transformaciones de rocas. Presión litostatica. Presencia de materia orgánica. Temperatura.

ORIGEN Y FORMACIÓN DEL PETRÓLEO

Petróleo significa piedra aceitosa, esta denominación proviene del griego en la cual PETRA=piedra OLEO=aceite, este capítulo mencionara algunas teorías más firmes acerca de la formación del petróleo.El petróleo es un compuesto de hidrógeno y carbono que se puede encontrar en el subsuelo en estado líquido o gaseoso. Su origen tiene varias teorías, pero la más aceptada es la de su generación a partir de la descom posición de materia orgánica, es decir de seres vivos. TEORÍAS

Las teorías relacionadas a la formación de gas y de petróleo (catagénesis: conversión de la materia orgánica) involucran consideraciones orgánicas e inorgánicas. • Teoría Orgánica: el petróleo y el gas natural se han formado por la transformación de la materia orgánica vegetal y animal, cuya estructura molecular ha sufrido alteraciones por efecto de altas temperaturas, acción de bacterias y microorganismos, altas presiones en el subsuelo y otros agentes a lo largo de millones de años. Esta  teoría es la más aceptada actualmente. 7

• Teoría Inorgánica: explica el origen de estos hidrocarburos gracias a la combinación de elementos quími cos como el carbono y el hidrogeno sometidos a altas temperaturas y presiones, ubicados en capas muy profun das de la tierra. La evidencia actual le brinda más peso al origen orgánico del petróleo debido a la presencia de componentes hidrocarburos en materia orgánica derivada de la vida animal y vegetal. Para nuestros propósitos, el origen del petróleo será considerado de fuentes orgánicas. PROCESO DE FORMACIÓN

La materia orgánica sufre un proceso llamado DIAGENESIS, el cual mediante la presión litoestatica, la tempera  tura de la tierra, (a partir de los 2000 metros es aproximadamente de 200ºc), además de la acción de ciertas bacterias, obtenemos como resultado el Kerogeno, este es una mezcla de Hidrógenos y carbonos, que con el paso del tiempo (millones de años) según la temperatura y presión (CATAGENESIS) obtenemos hidrocarburos líquidos, o gaseosos. Contrario a las creencias populares, el petróleo NO PROVIENE de los dinosaurios. Nuevas teorías apuntan a que el petróleo se formó a partir de organismos unicelulares que al morir se depositaron en el fondo de los mares, ríos o lagos. Pero, ¿Cómo unas criaturas tan diminutas pudieron formar los grandes yacimientos de petróleo que se conocen hoy en día? En realidad fueron necesarias millones y millones de estas criaturas muertas para formar gruesas capas de sedimentos orgánicos, que posteriormente se madurarán en petróleo. Durante miles de años, capaz de lodo y sedimentos orgánicos (organismos muertos) se fueron apilando poco a poco en el fondo del océano, a tal punto que pueden tener hasta varios kilómetros de profundidad.

8

Las capas más recientes fueron enterrando cada vez más a las capas más antiguas, sometiéndolas a mayor presión y temperatura. Después de miles y miles de años y con la ayuda de algunas reacciones químicas, la capa de sedimentos orgánicos que ha sido enterrada, se convierte en roca. A esta roca se le llama roca fuente y es de donde proviene el crudo.

La roca fuente más común es la Black shale (loza negra), y se forma a partir de los depósitos orgánicos enter rados. Para formar la roca se requiere de mucho tiempo, presión y temperatura. Entre más profundo esté la capa, mayor es la temperatura. Para generar crudo, la temperatura de la capa debe estar entre los 65ºC y 150ºC. Si la temperatura supera este rango, el crudo se convierte en gas natural. Este rango de temperaturas se da entre los 2.100 y 5.500 metros de profundidad, aproximadamente. A esta zona donde se genera el crudo se le conoce como ventana de crudo (oil window). La roca fuente produce, más no almacena el crudo. Si no se halla algo donde se pueda almacenar el hidrocar  buro, este se dispersará por la tierra y se perderá irremediablemente. Para que el petróleo se genere necesitamos una acumulación de materia orgánica la cual es sepultada por sedimentos provenientes de zonas más elevadas las cual se fueron sepultando con otros sedimentos y con el paso del tiempo esta materia se ve afectada por la presión, temperatura y cier tas bacterias que la transforman en KER OGENO, y esta sustancia a su vez se ve afectada por la temperatura, obteniendo así petróleo o gas dependiendo de la intensidad de calor a la que fue sometida.

9

SI SABEMOS CÓMO SE HACE Y DE DÓNDE VIENE …

¿QUÉ ES EL PETRÓLEO?

El petróleo es una mezcla en la que coexisten en fases sólida, liquida y gaseosa, compuestos denominados hidrocarburos, constituidos por átomos de carbono e hidrogeno y pequeñas proporciones de otros elementos con presencia de nitrógeno, azufre, oxigeno y algunos metales, ocurriendo en forma natural en depós itos de roca sedimentaria. Su color varía entre ámbar y negro. La composición elemental del petróleo generalmente está comprendida entre los siguientes rangos porcentuales.

ELEMENTOS Carbono Hidrógeno Azufre Nitrógeno

PORCENTAJE 84 – 87 11 – 14 0–2 0.2

Es un líquido de variados colores que van desde el negro hasta amarillo claro, fluorescente con reflejos verdes o verde azulado.Su densidad varía entre 0.615 hasta 0.994g/cm3. Insoluble en agua y soluble en éter, benceno, cloroformo, etc. Viscosidad variable aumentando con la densidad del mismo.

10

TRAMPAS

Según LEVORSEN (1967), “una trampa es la imposibilidad de los fluidos a fluir … “. El petróleo al igual que el gas natural se encuentra acumulado en el subsuelo en estructuras geológicas denominadas trampas. Dentro de éstas, los hidrocarburos (o el gas) están contenidos en una roca porosa (o con espacios porosos) que se llama roca yacimiento Toda trampa se presenta como característica principal una rocayacimiento, limitada en su tope y base por una roca sello, que impide que los hidrocarburos acumulados puedan escapar. Las trampas pueden ser de origen estructural (pliegues y fallas) o estratigráficos (lentes, acuñamiento de rocas porosas contra rocas no porosas denominadas rocas sellos).-

PARTES DE UNA TRAMPA

ROCA MADRE: el material de la cual se forma el hidrocarburo. ROCA RECIPIENTE: la roca porosa capaz de almacenarlo. MIGRACIÓN: movimiento de los hidrocarburos de la roca madre a la roca recipiente, siendo vías de porosidad y permeabilidad que permitan su movimiento. SINCRONIZACIÓN GEOLÓGICA: para permitir que exista la trampa para el momento en que ocurra la migración. SELLO: todo material ò combinación de materiales de la Corteza Terrestre que sea impermeable al paso de fluidos, por lo general son arcillas.

11

3

INTRODUCCIÓN A LA PERFORACIÓN

La perforación rotatoria se utilizó por primera vez en 1901, en el campo de Spindletop, cerca de Beaumont, Texas, descubierto por el capitán Anthony F. Lucas, pionero de la industria como explorador y sobresaliente ingeniero de minas y de petróleos. En líneas generales la perforación es el arte de realizar un pozo, esta actividad involucra diversas aéreas, que se ven comprometidas en el éxito de la tarea, el cual es “ENCONTRAR PETROLEO” ÁREAS INVOLUCRADAS

• • • • • • • • • •

Geólogos Geofísicos Petrofísicos Ingenieros de Producción Ingenieros de Yacimiento Gerente del Proyecto Ingenieros de Pozo (Ing. de Perforación) Supervisor del sitio del pozo Personal del Contratista de Perforación. Personal de la Compañía de Servicios.

SELECCIÓN DEL ÁREA PARA PERFORAR

El área escogida para perforar es producto de los estudios de diversos sectores hechos anticipadamente. La intención primordial de estos estudios es evaluar las excelentes, buenas, regulares o negativas perspectivas de las condiciones geológicas del subsuelo para emprender o no con el taladro la verificación de nuevos campos petrolíferos comerciales COMPONENTES DEL TALADRO DE PERFORACIÓN ROTATORIA

• • • • • ración.

La planta de fuerza motriz. El sistema de izaje. El sistema rotatorio. La sarta de perforación. El sistema de circulación de fluidos de perfo-

12

LA PLANTA DE FUERZA MOTRIZ

Se subdivide en dos partes: 1. Generación de Potencia 2. Transmisión de Potencia 2.1 Transmisión Eléctrica 2.2 Transmisión Mecánica SISTEMA PARA LEVANTAMIENTO O IZADO DE CARGAS

Proporciona tanto el equipo necesario como las áreas de trabajo. 1. La estructura soportante 2. El quipo para el Izaje o levantamiento de cargas SISTEMA DE IZAJE

Los principales componentes son: 1. Malacate 2. Bloque de Corona 3. Bloque Viajero 4. Gancho 5. Elevador  6. Cable o Línea de Perforación

13

SISTEMA DE ROTACIÓN

Tiene 3 Sub-Componentes mayores: 1. Ensamblaje de Mesa Rotaria y / ó Top Drive 2. La Sarta de Perforación 3. La Barrena

14

La barrena o trépano de perforación

Trícono

PDC

SISTEMA CIRCULANTE DEL FLUÍDO DE PERFORACIÓN Los cuatro componentes principales de un sistema circulante son:

1. El Fluído de Perforación 2. El área de preparación y almacenaje 3. El equipo para bombeo y circulación de fluidos 4. El equipo y área para el acondicionamiento

15

4

SISTEMA PARA EL CONTROL DEL POZO Y PREVENCIÓN DE REVENTONES Un reventón es un flujo incontrolado de fluidos de la formación a la superficie. Comienza con un “brote” o “cabeceo” que es un flujo imprevisto de fluidos de la formación adentro del pozo el cual, si no se maneja apropiadamente se convierte en un REVENTÓN.

El Sistema para control del Pozo tiene 3 funciones: 1. Cerrar el pozo en caso de un Influjo imprevisto 2. Colocar suficiente contra-presión sobre la formación 3. Recuperar el Control Primario del Pozo Sistema para control del Pozo y Prevención de Reventones: 1. Conjunto de BOPs 2. Línea del Estrangulador

Choke Manifull 16

Control a distancia

Acumulador de presión

Controles de cierre del acumulador 

17

5

SELECCIÓN DE EQUIPOS DE PERFORACIÓN

OBJETIVOS

Identificar los tipos de Equipo de Perforación. Identificar sus componentes. SELECCIÓN DE EQUIPOS DE PERFORACIÓN

• Existe un número de consideraciones fundamentales para el diseño de un pozo y la selección del equipo de perforación a utilizar entre las cuales tenemos: • El territorio donde van a operar  • El rango de profundidad y tamaño de los pozos a perforar  • Los cargas esperadas de los revestidores • El rango de velocidades de rotación y el torque requerido • El peso y tamaño de los componentes de la sarta de perforación • Sistema de circulación, tanques, múltiples y equipo de control de sólidos • Servicios auxiliares y la potencia que requieren • Altura de la subestructura – Espacio libre bajo ella • Arreglo de preventores • Controles Un Equipo de Perforación está compuesto de muchos equipos individuales que combinados forman una unidad capaz de construir pozos. Sin esta unidad no se podrían perforar o revestir los pozos. PROCEDIMIENTO CORRECTO PARA SELECCIONAR UN EQUIPO DE PERFORACIÓN

1. Diseñar el Pozo 2. Establecer las cargas máximas esperadas durante las operaciones de perforación, competición y prueba de pozos. 3. Conseguir los equipos disponibles en el área y verificar que cumplan con los requisitos del punto # 2. 4. Acordar la disponibilidad con los contratistas de Equipos de Perforación. 5. Realizar un proceso de licitación y seleccionar el Equipo de Perforación basado en costos, capacidades y disponibilidad.

18

Equipo de Perforación en Tierra

19

Equipo móvil de Perforación en Tierra

HERRAMIENTAS DE PERFORACIÓN MÁSTILES DE PERFORACIÓN

Los mástiles de perforación se clasifican en 3 partes. Según su rango de trabajo, estos son: • Tres tramos. • Dos tramos. • Súper single (un solo tramo). 20

CORONA

La corona es un conjunto de poleas unidas entre si , por el cual viaja el cable de perforación, estas dividen el peso total de herramienta por la cantidad de poleas que contienen.

CUADRO DE MANIOBRAS

En el cuadro de maniobras se desarrolla toda la potencia para levantar carga tanto desde adentro del pozo como desde afuera del pozo

21

MEDIDOR DE PESO

ANCLAJE DEL CABLE DE PERFORACIÓN

En el ancla o muerto se coloca el cable restante, el cual funciona como tope, para que este no se mueva y a su vez soporta toda la carga de trabajo, tanto el movimiento de carga como la carga suspendida. En esta herramienta se coloca el sensor de peso.

22

CABLE DE PERFORACIÓN

El cable de perforación es la herramienta más sensible del equipo, posee una fabricación especial, y un armado y trenzado especial.

APAREJO

CABEZA DE CIRCULACIÓN

En el aparejo se conecta varios sistemas del equipo, y en este se centra la mayor atención tanto ya que forma parte de fusible en el equipo.

Esta herramienta brinda la posibilidad de que fluya fluídos a través del vástago, sarta de perforación,  trepano, y vuelva a subir hasta la superficie.

23

MELAS

Las melas son utilizadas como brazo (soporte) del aparejo para poder mover cargas tanto dentro como fuera del pozo.

ELEVADORES

Los elevadores son herramientas utilizadas para el manejo de tubulares poseen una medida específica para cada  tubular específico.

MESA ROTARY 

Esta herramienta posee unos encastre especiales para que las demás herramientas puedan adoptar el sentido de giro o rotación que esta les aplica.

24

CUÑAS

Las cuñas son utilizadas para sujetar los tubulares en la boca de pozo, estas se colocan dentro de la ranura de la mesa rotary.

25

DIAGRAMA DE POZO

COLLARIN

Esta herramienta provee una seguridad extra cuando se está trabajado con portamechas, evita algún posible deslizamiento en las cuñas.

26

LLAVES DE PODER (LLAVES WILSON)

Estas proporcionan el ajuste extra que deben llevar los tubulares según su especificación.

27

DIAGRAMA DE BOCA DE POZO

VÁSTAGO

El vástago es una herramienta que posee una forma determinada según el tipo de encastre que tenga en el buje de impulso, esto significa que puede ser cuadrado o hexagonal.

28

TUBERÍAS DE PERFORACIÓN

Las tuberías de perforación se comprenden tanto como los portamechas, heavy Wright y las barras de perfo ración.

TRÉPANOS

Estos trituran las formaciones, se ubican en la punta de la sarta de perforación, por lo general pueden ser tríconos o PDC.

29

PILETAS DE LODO

Aquí se prepara y se almacena el lodo de perforación.

BOMBAS DE PERFORACIÓN

Las bombas de los equipos de perforación se utilizan para aplicar y limpiar el pozo con potencia l hidráulico, por lo general podemos encontrar 3 bombas en los equipos.

30

ZARANDAS

Las zarandas poseen diferentes tipos de mallas las cuales pueden procesar o limpiar al fluido de perforación de adhesiones de sólidos propios de la perforación.

31

TIPOS DE POZOS CLASIFICACIÓN DE LA PERFORACIÓN

De acuerdo al estado del campo en el que se va ha perforar podemos decir que existen dos clases de per foración: • Perforación Exploratoria: o Convencionales o Slim holes • Perforación de desarrollo: o Verticales o Direccionales o Horizontales POZO EXPLORATORIO

Algunas veces se llama pozo “wild cat”, que prueba la tierra donde se sabe existen hidrocarburos para determinar si hay gas o aceite presente. Pozo de Apreciación, de Evaluación (o de Avanzada): Se perforan para determinar la extensión del campo o la cantidad de área que cubre. Pozo de Desarrollo ó Productores: Se perforan en un campo ya existente para explotar el yacimiento (o producir hidrocarburos). SEGÚN LA TRAYECTORIA

De acuerdo con el perfil de la trayectoria: • Vertical • Desviado • Horizontal

32

6

PROPUESTA DEL POZO

Criterios Claves para el Diseño

• • • • •

Tipo de Formación Presiones de Poro de la Formación y Gradientes de Fractura Profundidades Tipo de Hidrocarburo Peligros potenciales (Gas Superficial, H2S, CO2, etc.)

Razones para Controlar los costos del pozo:

• • • •

Presupuesto limitado Economía del Proyecto Carga financiera de los participantes Aporte de los Accionistas

Los costos del pozo dependen de:

• • • • • • •

Perforabilidad Profundidad del Agujero Objetivo (s) del pozo Perfil (vertical/ horizontal /multilateral) Problemas en el subsuelo Costos y desempeño del equipo Eficiencia de la Terminación

El estimado del costo está compuesto por dos elementos principales:

• • • • •

Costos dependientes del tiempo Costos del equipo (movilizar/ desmovilizar, tarifa diaria, otros costos diarios o en función del tiempo) Servicios (registros, cementación, direccional, etc.) Costos Tangibles Tubería de Revestimiento, cabezales del pozo, etc.

33

7

FLUIDOS DE PERFORACIÓN

El fluido de perforación es un líquido o gas que circula a través de la sarta de perforación hasta el trepano y regresa a la superficie por el espacio anular. El fluido de perforación es una parte clave del proceso de perforación, y el éxito de un programa de perforación depende de su diseño. FUNCIONES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

Hay por lo menos diez funciones importantes del fluido de perforación: • Remover los recortes del fondo del agujero, transportarlos a la superficie y liberarlos con la ayuda de los equipos para control de sólidos. • Enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforación. • Recubrir el agujero con un revoque de pared de baja permeabilidad. • Controlar las presiones sub superficiales. • Sostener los recortes y el material pesado en suspensión cuando se detenga la circulación. • Soportar parte del peso de la sarta de perforación y del revestimiento. • Prevenir o reducir al mínimo cualquier daño a las formaciones aledañas. • Permitir la Obtención de información sobre las formaciones penetradas. • Transmitir potencia hidráulica a la barrena. • Controlar la corrosión de los tubulares y herramientas dentro del pozo. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN DENSIDAD: El requerimiento primario de desempeño para un fluido de per foración es el control de presiones. La presión ejercida por la columna de fluido debe ser igual a o ligeramente mayor que la presión de la formación. VISCOSIDAD: La viscosidad se define como la resistencia de un fluido al flujo. Conforme aumenta la penetración, los sólidos inertes y los contaminantes entran al sistema de lodo y pueden hacer que la viscosidad aumente. FILTRACIÓN: Existen dos tipos de filtración, dinámica y estática. En la filtración dinámica, el flujo tiende a erosio nar el revoque conforme se deposita; mientras en el caso estático, el revoque continúa haciéndose más grueso con el tiempo. Para obtener el mejor revoque posible, se debe poner especial atención no sólo a los materiales base utilizados sino también a la distribución del tamaño de partículas sólidas. La cantidad de invasión depende de: • Propiedades de la roca y del fluido. • Parámetros de perforación. • Características de filtración, composición y propiedades de los fluidos de perforación, y terminación. TIPOS DE FLUIDOS DE PERFORACIÓN LODOS NO INHIBIDOS: Los lodos más sencillos base agua, son usualmente económicos. Los lodos no inhibi dos, ligeramente tratados se utilizan para: • Secciones Superiores de agujero. • Formaciones no reactivas. Los componentes principales de estos fluidos son: • Arcillas de formaciones nativas, bentonita comercial, polímeros. • Adelgazantes orgánicos.

34

LODOS INHIBIDOS: Los lodos Inhibitorios reducen la interacción química entre las formaciones sensibles al agua y lodo. El uso de inhibidores en fluidos de perforación base agua reduce el hinchamiento de las arcillas y lutitas reactivas (dispersables). Inhibidores comunes: polímeros, cationes (tales como el ión potasio del KCl), glicoles. LODO DE POLÍMERO: Los polímeros naturales y sintéticos se utilizan rutinariamente para: viscosidad, control de filtración, inhibición de lutitas. LODO BASE DE ACEITE. OBM: Los fluidos de perforación en base de aceite son: • Altamente inhibidos. • Resistentes a contaminaciones. • Estables a altas temperaturas y presiones. • De alta lubricidad. • No corrosivos. Componentes básicos de un lodo en base de aceite: • Aceite • Salmuera • Emulsificante • Agentes de humectación al aceite • Agentes para control de filtración V • Viscosificantes • Agente densificador  El porcentaje de volumen de aceite y agua se expresa como una relación aceite/agua. FUNCIONES DE REVESTIMIENTOS

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Prevenir el ensanchamiento o lavado del hoyo por erosión. Prevenir la contaminación de las zonas perforadas entre sí. Aislar el agua de las formaciones productoras. Mantener confinada la producción dentro del pozo. Proveer los medios para controlar presiones del pozo. Servir de conducto para los fluidos producidos. Permitir la instalación de equipos para el levantamiento artificial de los fluidos producidos.

PROPIEDADES DE REVESTIMIENTO

• • • • •

Rango – longitud aproximada de cada tramo Tamaño – Diámetro Externo en el cuerpo del tubo Peso – Peso por unidad de longitud del tubular  Conexión – Diseño geométrico de las roscas y el acople Grado – Resistencia a la Tensión (punto de cedencia) 35

8

PROBLEMAS DURANTE LA PERFORACIÓN

Durante la perforación de un pozo se pueden suscitar una diversidad de problemas, con respecto al lodo, a la formación, a la PRESION de formación, a la temperatura de fondo, etc. • • • • • • • • • •

Pérdida de circulación parcial o total del fluido de perforación. Desviación crítica del hoyo. Constricción del diámetro del hoyo. Torcedura o enchavetamiento del pozo. Atascamiento de la sarta de perforación. Desenrosque de elementos de la sarta y, por ende, tareas de pesca. Torcedura y desprendimiento de parte de la sarta. Perdida de circulación. Arremetidas y reventón. Incendios.

La causa más importante involucrada en la complicación de un pozo son los descontroles (REVENTONES), es la que pasaremos a desarrollar. Las causas comunes de los reventones son: • • • •

Succión durante las manioras. Deficiencia en el llenado del pozo durante maniobras. Densidad inapropiada del lodo. Pérdida de Circulación.

La mayoría de los reventones ocurren durante las maniobras. Con la densidad del lodo se puede evitar que fluyan los hidrocarburos dentro del pozo ó si sucede, su incremento permitirá controlar el flujo para continuar la operación. Las válvulas preventoras permiten que el flujo sea controlado al llegar a superficie y no afecte ni a las personas ni al equipo.

36

9

PRESIONES DE FORMACIÓN

El estudio de las presiones de la formación (se sobrecarga, de poros y gradientes de fractura) ayudará en lo siguiente: • • • • • •

Diseño del Revestimiento Evitar atrapamiento de la tubería de perforación Control del Pozo Velocidad de Perforación Diseño del Peso del Lodo Problemas en Zonas Sobre presurizadas

PRESIÓN DE POROS

La Presión de Poros se define como la presión que actúa sobre los fluidos en los espacios porosos de la roca. Se relaciona con la salinidad del fluido. PREDICCIÓN DE LAS PRESIONES PORALES MÉTODOS DE PREDICCIÓN

• • • • • • • •

Datos Sísmicos Velocidad de Perforación Lutitas deleznables Densidad de las Lutitas Unidades de Gas en el Lodo Indicación de Contenido de Cloruro Indicación de Temperatura Registros con Cable.

37

10

DESCONTROLES DE POZOS

• SURGENCIA (KICK): Un repentino ingreso de fluidos de formación al pozo, en cantidad suficiente como para requerir cerrar el pozo.• DESCONTROL (BLOWOUT): Perdida del control de una surgencia.• DESCONTROL o Superficie o Subterraneo Los descontroles son causados por  • Falla del equipamiento • Error humano TIPOS DE SURGENCIA SURGENCIA DE GAS Rápida expansión del Gas circulado a través del Choke. • – Se utiliza el Separador de Gas y las línea de quemado • – Problemas de migración del Gas • – Mayores Presiones de cierre del casing SICP que otras surgencias • • Surgencia de Gas, cont. – La baritina se asienta en el lodo – La solubilidad del gas enmascara indicador de surgencia • – Inflamabilidad del gas • – Golpes de gas en el choke SURGENCIA DE PETRÓLEO • – Inflamable pero no tan explosivo como el gas • – Densidad mayor que el gas – baja SICP • – Poca expansion al ancanzar la superficie • – Pero, siempre hay algo de gas presente RECONOCIMIENTO DE TIPO DE SURGENCIA – Densidad del gas gas =1-2 ppg – Densidad del petróleo = 6-8 ppg – Densidad del agua =8.6-9.0 ppg

38