Aplicaciones De La Perforación Rotatoria

Aplicaciones de la perforación rotatoria.

La utilización y las experiencias logradas con la perforación rotatoria han permitido que, desde 1901 y durante el transcurso del siglo XX, la industria petrolera mundial haya obtenido provecho de circunstancias operacionales adversas al transformarlas en aplicaciones técnicas beneficiosas.

Los sistemas rotativos direccionales, desarrollados inicialmente para perforar pozos de alcance extendido, también resultan efectivos en costos en aplicaciones de perforación convencional, ya que permiten reducir el tiempo de perforación en forma considerable. Los avances realizados tanto en la tasa de penetración como en la confiabilidad de estas herramientas han impulsado su difusión en el mundo entero.

Pozo vertical.

En el sentido técnico y aplicación de la perforación rotatoria no es fácil mantener el hoyo en rigurosa verticalidad desde la superficie hasta la profundidad final.

Mientras más profundo esté el yacimiento petrolífero, más control exigirá la trayectoria de la barrena para mantener el hoyo recto. Varios factores mecánicos y geológicos influyen en el proceso de hacer el hoyo. Algunos de estos factores tienen marcada influencia entre sí, la cual a veces, hace más difícil la posible aplicación de correctivos para enderezar el hoyo.

Entre los factores mecánicos están: las características, diámetros y peso por unidad de longitud de los tubos que componen la sarta de perforación; el tipo de barrena; la velocidad de rotación de la sarta; el peso de la sarta que se deja actuar sobre la barrena, para que ésta muerda, penetre y despedace la roca; el tipo y las características tixotrópicas del fluido de perforación utilizando su peso por unidad de volumen para contrarrestar las presiones de las formaciones perforadas, la velocidad y caudal suficientes de salida del fluido por las boquillas de la barrena para garantizar la limpieza del fondo del hoyo y el arrastre del ripio hasta la superficie.

Los factores geológicos tienen que ver con la clase y constitución del material de las rocas, muy particularmente el grado de dureza, que influye mucho sobre el progreso y avance de la perforación; el buzamiento o inclinación de las formaciones con respecto a la superficie como plano de referencia. La intercalación de estratos de diferentes durezas y buzamientos influye en que la trayectoria de la barrena sea afectada en inclinación y dirección por tales cambios, y más si los factores mecánicos de la sarta y del fluido de perforación sincronizan con la situación planteada. Por tanto, es necesario verificar cada cierto tiempo y a intervalos determinados la verticalidad convencional del hoyo, mediante registros y análisis de los factores mencionados.

En la práctica se acepta una cierta desviación del hoyo. Desde los comienzos de la perforación rotatoria se ha tolerado que un hoyo sea razonable y convencionalmente vertical cuando su trayectoria no rebasa los límites del perímetro de un cilindro imaginario, que se extiende desde la superficie hasta la profundidad total y cuyo radio, desde el centro de la colisa, toca las cuatro patas de la cabria.

El control de pozos verticales es de hecho difícil controlar el ángulo de inclinación de cualquier pozo (vertical o desviado) y puede ser necesario corregir el curso del pozo por muchas razones. Cuando la desviación ocurre en un pozo planeado inicialmente como vertical, se utilizan varias técnicas para corregir esta desviación. Esta es una de las primeras aplicaciones de los arreglos direccionales.

Pozo direccional.

La perforación direccional constituyó el primer paso para el desarrollo de la técnica de la perforación horizontal. La perforación direccional controlada es la técnica que permite la desviación intencional de un pozo desde la dirección vertical, siguiendo un determinado programa establecido en términos de la profundidad y ubicación relativa del objetivo, espaciamiento entre pozos, facilidades de ubicación de la localización en el punto de superficie, buzamiento y espesor del objetivo a interceptar. Un pozo direccional típico, comienza con un pozo vertical, de donde en algún punto se desvía de manera que la localización del fondo puede terminar a cientos de metros de distancia del punto de partida.

Con el uso de la perforación direccional, se pueden perforar varios pozos desde una misma localización y plataforma.

De las experiencias derivadas de la desviación fortuita del hoyo durante la perforación rotatoria normal, nació, progresó y se perfeccionó la tecnología de controlar el grado de inclinación, el rumbo y el desplazamiento lateral que finalmente debe tener el hoyo desviado con respecto a la vertical ideal para llegar al objetivo seleccionado. Los conceptos y prácticas de hacer hoyos desviados intencionalmente comenzaron a tener aplicaciones técnicas en la década de los años treinta. Nuevos diseños de herramientas desviadoras o guiabarrenas fijos o articulados permitieron obtener con mayor seguridad el ángulo de desviación requerida.

Los elementos componentes de la sarta (barrena, las trabarrena, estabilizadores, centralizadores, tubería de perforación) y la selección de magnitudes de los factores necesarios para la horadación (peso sobre las barrenas, revoluciones por minuto de la sarta, caudal de descarga, presión y velocidad ascendente del fluido de perforación) empezaron a ser combinados y ajustados debidamente, lo cual redundó en mantener el debido control de la trayectoria del hoyo.

En la siguiente figura los puntos A, B, C y D representan los cambios de rumbo e inclinación y desplazamiento lateral de la trayectoria del hoyo con respecto a la vertical, hasta llegar al objetivo. En cada punto se opta por el cambio de inclinación, lo cual requiere una posible desviación de 3 ó 5 grados por 30 metros perforados, o de mayor número de grados y tramos de mayor longitud, según el caso.

Durante el proceso de desviación se realiza la verificación y el control de la trayectoria del hoyo mediante la utilización de instrumentos y registros directos electrónicos que al instante relacionan el comportamiento de cada uno de los factores que influyen y permiten la desviación del hoyo. En la práctica, para mostrar el

...