Contaminacion

Desarrollan simulador para perforación de pozos petroleros

Esta herramienta permitirá mejorar y controlar las variables que definen la velocidad de perforación en entornos terrestres y marinos. Foto: UNAM

UNAM. Después de seis años de trabajo en diversos yacimientos como responsable de la perforación de pozos petroleros, y con cuatro años de investigación, Alejandro Cortés Cortés, de la Facultad de Ingeniería de la UNAM, diseñó el prototipo de un simulador.

Se trata de un programa de computación que se puede correr en un ambiente amigable, por lo que el encargado de la perforación de un pozo real no tendrá ningún problema en utilizarlo, dijo.

Esta poderosa herramienta permitirá mejorar y controlar las variables que definen la velocidad de perforación en entornos tanto terrestres como marinos y, de esta manera, hacer más rápido y eficiente el proceso.

En este simulador se incluyeron prácticamente todas las variables posibles, de acuerdo con el tipo de pozo: horizontal, vertical o desviado. Fue diseñado para un ambiente particular, pero una vez validado tendrá que adecuarse a diferentes lugares geográficos.

“En una palm o una laptop se puede correr con datos reales, como tipos de estratos, profundidad a la que se va a perforar, tipos de barrena y equipo a emplear; arroja resultados en tiempo real para tomar decisiones a partir de ellos”, indicó el investigador.

Variables alterables e inalterables

En este prototipo, Cortés Cortés consideró al menos ocho variables que influyen en la velocidad de perforación, unas son alterables y otras inalterables.

Variables alterables son las propiedades del fluido de perforación, como densidad, viscosidad, contenido de sólidos y aceite, y pérdida de filtrado, y los factores mecánicos, como tipo, peso, desgaste y velocidad de rotación de la barrena.

Algunas variables inalterables se refieren a los factores que influyen en el rendimiento de los trabajadores, como capacitación y eficiencia, motivación, relación con la empresa y aspecto social y psicológico.

Debe considerarse que los empleados laboran jornadas agotadoras, especialmente en mar abierto. Así, entre más eficaz sea un grupo, terminará más rápido la perforación de un pozo, apuntó el investigador.

Otras variables inalterables tienen que ver con la capacidad, potencia, flexibilidad y grado de automatización del equipo de perforación, y otras más se relacionan con la resistencia a la compresión de la formación rocosa que se atraviesa durante el proceso, así como con la elasticidad, permeabilidad, porosidad, presión y temperatura de las rocas.

Para conceptualizar y desarrollar la idea del prototipo de este simulador fue importante la experiencia en la perforación de pozos y diseño de sistemas de perforación en el norte del país. Posteriormente, trabajé con Pemex en la sonda de Campeche. En total, fueron seis años dedicados a esas labores, comentó.

Para la enseñanza

Alumnos de la carrera de Ingeniería Petrolera fueron integrados a este proyecto para que aprendieran a pensar, innovar y desarrollar tecnologías. Gracias al conocimiento adquirido durante dos años, uno de esos estudiantes, Saúl Espinosa, fue contratado por una empresa mexicana.

“Saúl viajó a Singapur para traer una plataforma semisumergible nueva. A su regreso, trabajará en aguas profundas del Golfo de México”, señaló.

Validación

Recientemente, se firmó un convenio con la empresa Baker Hugues Intake, de Houston, Texas.

José Luis Hernández Cifontes, responsable de las relaciones UNAM-Baker Hugues, ofreció su ayuda para que podamos validar nuestro simulador en el laboratorio de perforación del centro de investigación de esa agrupación estadounidense. Al finalizar el proyecto, con marca de la Universidad Nacional, queremos presentarlo a Pemex y a otras compañías para que lo adquieran”, concluyó Cortés Cortés.

Análisis del sistema GEO-PILOT para perforación dirigida en pozos petroleros

Martes, 04 de Mayo de 2010 14:55 Crespo Cevallos Hugo Andrés

El proyecto “Análisis del Sistema GEO-PILOT para perforación dirigida en pozos petroleros” tiene por objetivo demostrar que los Sistemas Rotatorios Dirigibles son una opción válida a la hora de perforar pozos desviados u horizontales. Este trabajo presenta conceptos generales de las perforaciones direccionales y horizontales, así como la descripción técnica de la herramienta y sus principales parámetros de funcionamiento.

Además se pone a disposición del lector un breve historial de las perforaciones realzadas mediante este sistema alrededor del mundo y sus principales logros.

Perforación de los pozos petrolíferos

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 hueco o pozo.

El primer pozo que se perfora en un área geológicamente inexplorada se denomina "pozo exploratorio" y en el lenguaje petrolero se clasifica "A-3".

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.

Equipo de perforación

Los principales elementos que conforman un equipo de perforación, y sus funciones, son los siguientes:

Torre de perforación o taladro

Es una estructura metálica en la que se concentra prácticamente todo el trabajo de perforación.

Tubería o "sarta" de perforación

Son los tubos de acero que se van uniendo a medida que avanza la perforación.

Brocas

Son las que perforan el subsuelo y permiten la apertura del pozo.

Malacate

Es la unidad que enrolla y desenrolla el cable de acero con el cual se baja y se levanta la "sarta" de perforación y soporta el peso de la misma.

Sistema de lodos

Es el que prepara, almacena, bombea, inyecta y circula permanentemente un lodo de perforación que cumple varios objetivos: lubrica la broca, sostiene las paredes del pozo y saca a la superficie el material sólido que se va perforando.

Sistema de cementación

Es el que prepara e inyecta un cemento especial con el cual se pegan a las paredes del pozo tubos de acero que componen el revestimiento del mismo.

Motores

Es el conjunto de unidades que imprimen la fuerza motriz que requiere todo el proceso de perforación.

El tiempo de perforación de un pozo dependerá de la profundidad programada y las condiciones geológicas del subsuelo. En promedio se estima entre dos a seis meses.

La perforación se realiza por etapas, de tal manera que el tamaño del pozo en la parte superior es ancho y en las partes inferiores cada vez más angosto. Esto le da consistencia y evita derrumbes, para lo cual se van utilizando brocas y tubería de menor tamaño en cada sección.

Así, por ejemplo, un pozo que en superficie tiene un diámetro de 26 pulgadas, en el fondo puede tener apenas 8.5 pulgadas. Durante la perforación es fundamental la circulación permanente de un "lodo de perforación", el cual da consistencia a las paredes del pozo, enfría la broca y saca a la superficie el material triturado.

Ese lodo se inyecta por entre la tubería y la broca y asciende por el espacio anular que hay entre la tubería y las paredes del hueco.

El material que saca sirve para tomar muestras y saber qué capa rocosa se está atravesando y si hay indicios de hidrocarburos. Durante la perforación también se toman registros eléctricos que ayudan a conocer los tipos de formación y las características físicas de las rocas, tales como densidad, porosidad, contenidos de agua, de petróleo y de gas natural.

Igualmente se extraen pequeños bloques de roca a los que se denominan "corazones" y a los que se hacen análisis en laboratorio para obtener un mayor conocimiento de las capas que se están perforando.

Para proteger el pozo de derrumbes, filtraciones o cualquier otro problema propio de la perforación, se pegan a las paredes del hueco, por etapas, tubos de revestimiento con un cemento especial que se inyecta a través de la misma tubería y se desplaza en ascenso por el espacio anular, donde se solidifica.

La perforación debe llegar y atravesar las formaciones donde se supone se encuentra el petróleo. El último tramo de la tubería de revestimiento se llama "liner de producción" y se fija con cemento al fondo del pozo.

Al finalizar la perforación el pozo queda literalmente entubado (revestido) desde la superficie hasta el fondo, lo que garantiza su consistencia y facilitará posteriormente la extracción del petróleo en la etapa de producción.

El común de la gente tiene la idea de que el petróleo brota a chorros cuando se descubre, como ocurría en los inicios de la industria petrolera. Hoy no es así. Para evitarlo, desde que comienza la perforación se instala en la boca del pozo un conjunto de pesados equipos con diversas válvulas que se denominan "preventoras".

Desde el momento en que se inicia la investigación geológica hasta la conclusión del pozo exploratorio, pueden transcurrir de uno a cinco años.

La perforación se adelanta generalmente en medio de las más diversas condiciones climáticas y de topografía: zonas selváticas, desiertos, áreas inundables o en el mar.

Cuando se descubre el petróleo, alrededor del pozo exploratorio se perforan otros pozos, llamados de "avanzada",

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