DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ROTATIVO DE PERFORACIÓN DE POZOS PETROLÍFEROS Y GASÍFERO

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ROTATIVO DE PERFORACIÓN DE POZOS PETROLÍFEROS Y GASÍFERO

DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO ROTATIVO DE PERFORACIÓN DE POZOS PETROLÍFEROS Y GASÍFEROS.

Parte 2

PREPARADO Y FACILITADO POR: Ing. William Ledezma

CIUDAD OJEDA, 19-03-2013

TIPOS DE TALADROS DE PERFORACIÓN: En tierra los hay CONVENCIONALES y los MÓVILES, éstos a su vez pueden ser ENSAMBLABLES o AUTOPORTANTES; los cuales también pueden ser NORMALES e INCLINADOS.

En agua los hay APOYABLES EN EL LECHO y FLOTANTES. Entre los apoyables tenemos: PLATAFORMAS, GABARRAS SUMERGIBLES y JACK UPS. Las plataformas pueden ser: AUTO-CONTENIDAS o DE PAQUETE (TENDERS). Las unidades flotantes pueden ser: SEMI-SUMERGIBLES, BUQUES DE PERFORACIÓN y GABARRAS CANTILEVER (comúnmente usadas en el Lago de Maracaibo).

CRITERIOS PARA SELECCIONAR TALADROS DE PERFORACIÓN DE POZOS PETROLÍFEROS:

Según el API (American Petroleum Institute), los taladros pueden ser tipo A, B, C, D, y E; lo que los diferencia según las características siguientes: PROFUNDIDAD A ALCANZAR, CAPACIDAD DE LA TORRE O CABRIA DE PERFORACIÓN, POTENCIA DEL MALACATE, POTENCIA DE LAS BOMBAS, CAPACIDAD DE ALMACENAMIENTO DE FLUIDOS Y TOLERANCIA DEL CHOKE MANIFOLD. Lógicamente, los taladros más elementales o sencillos serán los tipos A; mientras que los E serán los más costosos y complejos.

Por ejemplo, con un taladro tipo D se pueden alcanzar hasta 20000 pie de profundidad para el pozo, cuya cabria soportaría hasta 1600000 lbs. de peso, su malacate tendría 2000 HP de potencia, sus bombas trabajarían hasta con 1400 HP, podría almacenar de 1200 a 1500 bls. de fluidos y su distribuidor del choke toleraría hasta 10000 PSI de arremetida del pozo.

Los pozos pueden ser: SOMEROS (perforados hasta 8000 PIES), MEDIANOS (se perforan de 8000 hasta 12000 PIES), PROFUNDOS (alcanzan hasta 20000 PIES) y extra-profundos (los que van a más de 20000 PIES).

PERFORACIÓN Y TERMINACIÓN DE POZOS PETROLÍFEROS Y GASÍFEROS

1. PERFORACIÓN DE POZOS:

La única manera de saber realmente si hay petróleo en el sitio, donde la investigación geológica propone que se podría localizar un depósito de hidrocarburos, es mediante la perforación de un pozo.

La profundidad de un pozo es variable, dependiendo de la región y de la profundidad a la cual se encuentra la estructura geológica o formación seleccionada con posibilidades de contener petróleo (por ejemplo, en Mendoza hay pozos de 1.500 a 1.800 metros de profundidad, y al pozo promedio en la cuenca Neuquina se le asigna una profundidad de 3.200 m., Pero en Salta se ha necesitado perforar a 4.000 metros).

La etapa de perforación se inicia acondicionando el terreno mediante la construcción de “planchadas” y los caminos de acceso, puesto que el equipo de perforación moviliza herramientas y vehículos voluminosos y pesados. Los primeros pozos son de carácter exploratorio, éstos se realizan con el fin de localizar las zonas donde se encuentra hidrocarburo, posteriormente vendrán los pozos de desarrollo. Ahora para reducir los costos de transporte los primeros pozos exploratorios de zonas alejadas pueden ser perforados por equipos mucho más pequeños que hacen pozos de poco diámetro y profundidad.

Los pozos exploratorios requieren contar con variada información: perforación, perfilaje del pozo abierto, obtención de muestra y cementación.

De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforación más indicado.

Hay diversas formas de efectuar la perforación, pero el modo más eficiente y moderno es la perforación rotatoria o trepanación con circulación de barro.

El equipo de perforación propiamente dicho consiste en un sistema mecánico o electromecánico, compuesto por una torre, de unos veinte o treinta metros de altura, que soporta un aparejo diferencial: juntos conforman un instrumento que permite el movimiento de tuberías con sus respectivas herramientas, que es accionado por una transmisión energizada por motores a explosión o eléctricos. Este mismo conjunto impulsa simultánea o alternativamente una mesa de rotación que contiene al vástago (kelly) , tope de la columna perforadora y transmisor del giro a la tubería.

Paralelamente el equipo de perforación cuenta con elementos auxiliares, tales como tuberías, bombas, tanques, un sistema de seguridad que consiste en válvulas de cierre del pozo para su control u operaciones de rutina, generadores eléctricos de distinta capacidad según el tipo de equipo, etc. Si a esto se agregan los campamentos de distinto diseño para alojamiento del personal técnico, depósito/s, taller, laboratorio, etc., Se está delante de un conjunto de elementos que convierten a la perforación en una actividad y comunidad casi autosuficientes.

El trépano es la herramienta de corte que permite perforar. Es y ha sido permanentemente modificado a lo largo del tiempo, a fin de obtener la geometría y el material adecuados para vencer a las distintas y complejas formaciones; del terreno que se interponen entre la superficie y los hidrocarburos (arenas, arcillas, yesos, calizas, basaltos), las que van aumentando en consistencia en relación directa con la profundidad en que se las encuentra.

Hay así trépanos de 1, 2 y hasta 3 conos montados sobre rodillos o bujes de compuestos especiales; estos conos, ubicados originariamente de manera concéntrica, son fabricados en aceros de alta dureza, con dientes tallados en su superficie o con insertos de carburo de tungsteno u otras aleaciones duras como el diamante artificial: su geometría responde a la naturaleza del terreno a atravesar.

El trépano cuenta con uno o varios canales de flujo, que orientados y a través de orificios (jets) permiten la circulación del fluido. El rango de diámetros de trépano es muy amplio, pero pueden indicarse como más comunes los de 12 ¼ y de 8 ½ pulgadas.

El conjunto de tuberías que se emplea para la perforación se denomina columna o sarta de perforación, y consiste en una serie de juntas tubulares conectados entre sí mediante uniones roscadas. Este conjunto, además de transmitir sentido de rotación al trépano, ubicado en el extremo inferior de la columna, permite la circulación de los fluidos de perforación.

El primer componente de la columna que se encuentra sobre el trépano son los porta-mechas (drill collars), tubos de acero de diámetro exterior casi similar al del trépano usado, con una longitud de 9,45 m., Con canal de flujo que respeta un buen espesor de pared. Sobre los porta-mechas (o lastra-barrenas) y hevy wate se bajan los tubos de perforación (drill pipes), tubos de acero o aluminio, huecos, que sirven de enlace entre el trépano y/o porta-mechas y el vástago (kelly) que da el giro de rotación a la columna. El diámetro exterior de estos tubos se encuentra en general entre 3 ½ y 5 pulgadas y su longitud promedio es de 9,45 m.

La rapidez con que se perfora varía según la dureza de la roca. A veces, el trépano puede perforar 60 metros por hora; sin embargo, en un estrato muy duro, es posible que sólo avance 30/35 centímetros en una hora.

Los fluidos que se emplean en la perforación de un pozo se administran mediante el llamado sistema de circulación y tratamiento de inyección. El sistema está compuesto por tanques intercomunicados entre sí que contienen mecanismos tales como:

Zaranda/s, rumberas, vibradoras de lutitas o cernidoras (shally shaker): dispositivo mecánico, primero en la línea de limpieza del fluido de perforación, que se emplea para separar los recortes del trépano u otros sólidos que se encuentren en el mismo en su retorno del pozo. El fluido pasa a través de uno o varios coladores vibratorios de diferente malla o tamaño de orificios que separan los sólidos mayores.

Des-gasificador/es: separador del gas que pueda contener el fluido de perforación.

Des-arenador/des-arcillador: dispositivos empleados para la separación de granos de arena y partículas de arcilla del fluido de perforación durante el proceso de limpieza del mismo. El fluido es bombeado tangencialmente por el interior de uno o varios ciclones, conos; dentro de los cuales la rotación del fluido provee una fuerza centrífuga suficiente, para separar las partículas densas por efecto de su peso.

Centrífuga: instrumento usado para la separación mecánica de sólidos de elevado peso específico suspendidos en el fluido de perforación. La centrífuga logra esa separación por medio de la rotación mecánica a alta velocidad.

Removedores de fluido hidráulicos/mecánicos.

Embudo de mezcla: tolva que se emplea para agregar aditivos polvorientos al fluido de perforación.

Bombas centrífugas y bombas a pistón (2 o 3): son las encargadas de recibir la inyección preparada o reacondicionada desde los tanques e impulsarla por dentro de la columna de Perforación a través del pasaje del trépano; y devolverla a la superficie por el espacio anular resultante entre la columna de perforación y la pared del pozo, cargada con los recortes del trépano, y contaminada por los componentes de las formaciones atravesadas.

Las funciones del sistema son las siguientes: preparar el fluido de perforación, recuperarlo al retornar a la superficie, mantenerlo limpio (deshacerse de los recortes producidos por el trépano), tratarlo químicamente, según las condiciones de perforación lo exijan, y bombearlo al pozo.

Los

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