fundamentos de perforaciÓn de pozos

7/28/2019 FUNDAMENTOS DE PERFORACIÓN DE POZOS

http://slidepdf.com/reader/full/fundamentos-de-perforacion-de-pozos 1/41

FUNDAMENTOS DEPERFORACIÓN DE

POZOSIng. Dessiree Reyes



Contenido

Problemas Operacionales en el hoyo

Revestidores

Fluidos de Perforación

Sistemas del Taladro

Fundamentos básicos

Cañoneo



Historia

•Primera técnica utilizada fue la percusión (1859-1909)•Primer pozo perforado en América: Drake en Pensilvania año 1859 a

una profundidad de 69´

•En Venezuela comenzó en 1878, con la Compañía Petrolia del Táchira

en la hacienda la Alquitrana Edo.Táchira (125 pies.)

•El pozo Zumaque-1 en 1914 (443 pies)

•El Barroso -2 en La Rosa - Cabimas en 1922 (1500 pies)

•Inicio de la perforación rotatoria en 1901 (Texas)



Proceso de Perforación

El objetivo de la perforación de un pozo de petróleo o gas,

es proveer la comunicación entre el yacimiento petrolífero o

gasífero con la superficie a través de un hoyo revestido con

tuberías de aceros especiales cementadas, con la finalidad

de extraer el hidrocarburo del yacimiento para fines

comerciales.



Tipos de Pozos



Tipos de Pozos

Perforación Multilateral



Conceptos Básicos

Perforación

B

E

C

D

APozo/yacimiento

Petróleo/

derivados

Grados API

Rocas Porosidad /permeabilidad

C t d l t l d d



Componentes del taladro deperforación

SISTEMA DE POTENCIA

Constituido por motores de combustión interna, los cuales generan la fuerza o energíarequerida para la operación de todos los componentes de un taladro de perforación.

En un taladro de perforación se necesitan varios motores para proveer esta energía,

estos en su mayoría son del tipo Diesel por la facilidad de conseguir el combustible;dependerá del tamaño y capacidad de la torre, el numero de motores a utilizar. La

energía producida es distribuida al taladro de dos formas: mecánica o eléctrica




CLASIFICACIÓN DE TALADROS

TIPO CABRIA (LBS) MALACATE (HP) PROF. (PIES) A 500.000 400 8.000B 750.000 700 12.000C 1.200.000 1.500 15.000D 1.600.000 2.000 20.000

E 2.000.000 3.000 25.000




SISTEMA DE LEVANTAMIENTO

Es el que soporta todo el sistema de rotación, mediante la utilización de

equipos apropiados capaces de levantar, bajar y suspender los pesos

requeridos, sin riesgo para el personal y el equipo. Los componentes son:

• Estructura de soporte:

Torre o Cabria, Corona, Encuelladero, Plataforma o Piso del

taladro, Sub-estructura, Consola del Perforador.

• Equipo de Levantamiento:

Malacate, Bloque Corona y Bloque Viajero, Gancho, Cable de

Perforación, Cuñas, Llaves de Potencia.




TORRE O CABRIA

Es una estructura grande que soporta mucho peso,

tiene cuatro patas que bajan por las esquinas de la

infraestructura o sub-estructura. Soporta el piso de

la instalación y además provee un espacio debajo

del piso para la instalación de válvulas especiales

llamadas Impide reventones.

Características:

Altura: Desde 69´ hasta 189´(142´ la mas común)

d l l d d




CORONA:

Medio por el cual se transmite el peso de la Sarta de

Perforación a la torre. En ella se encuentran una

serie de poleas que forman el Bloque Corona o fijo,

el cual sostiene y da movilidad al Bloque Viajero.

ENCUELLADERO

Constituye una plataforma de trabajo ubicada en la

torre a una altura aproximada entre 80’ y 90’ y

permite que el encuellador coloque las parejas de

tubería y portamechas mientras se realizan

operaciones como cambio de mechas, bajada de

revestidores, etc. Para ello, este accesorio consta

de una serie de espacios semejando un peine

donde el encuellador coloca la tubería.

C d l l d d




PLATAFORMA

Estructura colocada debajo de la torre y encima

de la Sub-estructura donde se realizan la

mayoría de las operaciones de perforación“

SUB-ESTRUCTURA

Armadura grande de acero que sirve de

soporte a la torre y los componentes del equipode perforación. Proporciona espacio bajo el

piso de la torre para instalar los Preventores y

otros equipos de control de pozos.

C d l l d d




CONSOLA DEL PERFORADOR

Constituye un accesorio que permite que el perforador

tenga una visión general de todo lo que esta ocurriendo

en cada uno de los componentes del sistema: presión de

bomba, revoluciones por minuto de la mesa, torque, peso

de la sarta de perforación, ganancia o perdida en el nivel

de los tanques, etc

MALACATE

Consiste en un cilindro alrededor del cual el cable de

perforación se enrolla permitiendo el movimiento de lasarta hacia arriba o hacia abajo, dependiendo del tipo de

operación a realizar. Además, el malacate transmite la

potencia para hacer girar la mesa rotatoria, los carretos

auxiliares y sistemas de enrosque y desenrosque de

tubería.

C t d l t l d d




SISTEMA DE FRENOS

Constituido por un freno mecánico principal y unoauxiliar que pueden ser hidráulicos o elétricos, usados

para mover lentamente o para detener la guaya de

perforación.

GANCHO

Herramienta localizada debajo del Bloque Viajero al

cual va unido y del cual esta suspendida la Unión

Giratoria, el Cuadrante y la Sarta de Perforación

durante las operaciones de perforación. Sostiene alElevador durante el ascenso y descenso de la tubería

o sarta. Están diseñados de acuerdo al peso máximo

que puedan levantar, varia entre 50 y mas de 600

Toneladas

C t d l t l d d




BLOQUE CORONA Y BLOQUE VIAJERO

El Bloque Corona esta ubicado en la parte superior de la

torre, constituido por una serie de poleas. El cable de

perforación pasa a través de estas poleas y llega al

Bloque Viajero, el cual esta compuesto de un conjunto de

poleas múltiples por dentro de las cuales pasa el cable

de perforación y sube nuevamente hasta el Bloque

Corona. Su función es la de proporcionar los medios de

soporte para suspender las herramientas. Durante las

operaciones de perforación se suspenden el Gancho, la

Unión Giratoria, el Cuadrante, la Sarta de Perforación y

la Mecha.

C t d l t l d d




CABLE DE PERFORACIÓN

Cable metálico hecho exteriormente de acero mejorado, unido entre si

por rotación Su función es resistir la fuerza o peso de la sarta durante las

operaciones de sacada y metida de tubería. Tiene un diámetro variable

entre 1 pulgada a 1 3/4 de pulgada y esta enrollado en grandes carretos.

CUÑAS

Conjunto de piezas flexibles cuya superficie interior es curva y dentada.

Durante el viaje de tubería , la Sarta de Perforación se sostiene

alternativamente por el Bloque Viajero y las Cuñas, las cuales se

introducen en la abertura cónica en el centro de la Mesa Rotatoria,

rodean la tubería de perforación sujetándola por acción combinada de

fricción y mordedura.

LLAVES DE FUERZA

Permiten desenroscar la tubería de perforación en el momento de hacer

un viaje , ejerciendo fuerza sobre la tubería. Igualmente, al meter la sarta

de perforación se invierte el proceso y se procede a enroscar las uniones.

C t d l t l d d




SISTEMA ROTATORIOEs aquel que permite girar la Sarta de perforación y que la mecha perfore un hoyo

desde la superficie hasta la profundidad programada.

Esta localizado en el área central del sistema de perforación y es uno de los

componentes mas importantes de un taladro. Está compuesto por:• Mecha de Perforación

• Portamechas o Lastrabarrenas

•Tubería de Perforación

•Cuadrante o Kelly•Unión Giratoria

•Mesa Rotatoria

C t d l t l d d




MECHAS

Es la herramienta utilizada para perforar el hoyo. Para hacerlaperforar es necesario aplicarle peso mediante el uso de

Portamechas y rotación a través de la Mesa Rotatoria. Su

desempeño depende de muchas variables como: tipo de formación

y el control de las mismas permitirá perforar un hoyo al menor

costo por pie

PORTAMECHAS O LASTRABARRENAS

Tubería especial encargada de darle peso a la mecha, conformada

por cilindros de acero hueco con paredes muy gruesas de una

longitud de mas o menos 30 pies. Proporciona peso a la mecha

manteniendo peso en la sección inferior de la sarta. Además,

proporciona efecto de péndulo para causar que la mecha perfore

un hoyo lo mas vertical posible .

C t d l t l d d




TUBERÍA DE PERFORACIÓN

Constituye la mayor parte de la Sarta de perforación. Esta

soportada en su extremo superior por el Cuadrante o Kelly,

el cual la hace girar por el efecto de la Mesa Rotatoria.

Permite que el fluido de perforación se desplace hacia abajo

hasta llegar a la mecha y luego salir por el espacio anular.

CUADRANTE O KELLY

Tubo de acero pesado, hueco, que tiene generalmente

forma Hexagonal. Esta suspendido en su extremo superior

de la Unión Giratoria; pasa a través del hueco de la Mesa

Rotatoria y esta conectado a la sarta de perforación. La

parte exterior del Cuadrante es hexagonal para poder así

transmitir el momento de torsión de la Mesa Rotatoria a la

tubería de perforación. Su longitud es de 40 a 50 pies

C t d l t l d d




UNION GIRATORIA

Se encuentra colgando del Gancho, muy cerca del Bloque Viajero.

Esta conectado a la parte superior de la válvula del Cuadrante,

soportando todo el peso de la sarta mientras se esta rotando. Esta

ubicada en la parte superior de la sarta y permite que el Cuadrante y la

sarta roten libremente durante las operaciones de perforación.

Proporciona una conexión para la manguera rotatoria y separa a través

de ella una vía para que el lodo fluya hacia la parte superior de la

unión y de allí a la sarta de perforación.

MESA ROTARIA

Maquinaria sumamente fuerte y resistente que hace girar el Cuadrante

y a través de este a la Sarta de perforación y la Mecha. Funciona por

intermedio de un buje de transmisión, el cual transmite el Momento de

Torsión (torque) e imparte el movimiento giratorio a la sarta. Retiene a

las cuñas que soportan el peso de toda la sarta de perforación cuando

esta no esta soportada por el Gancho y los Elevadores.

Componentes del taladro de




SISTEMA DE CIRCULACIÓNFormado por una serie de equipos y accesorios que permiten el movimiento

continuo del eje principal de la perforación como lo es el fluido de

perforación.

Está compuesto por:•Bombas de lodo

•Líneas de descarga y retorno

•Tubo vertical (Stand pipe)

•Manguera rotaria•Equipos limpiadores de lodo: zarandas o vibradores, desarenadores,

limpiador de lodo, desgasificador





FUNCIONES DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN

•Remover los cortes con los chorros de la mecha y transportarlos hasta la superficie

•Enfriar y lubricar la mecha y la sarta de perforación

•Recubrir la pared del hoyo con una costra (revoque) impermeable para minimizar

la invasión del filtrado a la formación

•Controlar las presiones del subsuelo con el peso del lodo

•Suspender los cortes y material de peso

•Liberar los sólidos indeseables en superficie

•Soportar parte de la sarta de perforación (efecto de flotación)

• Mantener la estabilidad del hoyo

•Transmitir capacidad hidráulica a la mecha (impacto, limpieza)





ZARANDAS O VIBRADORES

Separan los ripios cortados al hacer pasar el lodo que viene

del pozo a través de una malla o tamiz vibrador que retiene

estos sólidos grandes indeseables. La eliminación de sólidos

perforados es de vital importancia durante el proceso de

perforación para el buen funcionamiento del fluido de

perforación. Las mallas utilizadas son intercambiables y desu tamaño dependerá la presencia o no de sólidos grandes

en el sistema.

DESARENADORES

Equipos de control de sólidos que permiten separar la arena

contenida en el fluido de perforación producto de la

perforación. Funcionan a través del principio de fuerza

centrifuga ejercida sobre el fluido de perforación cuando el

mismo pasa por conos.





LIMPIADOR DE LODO

Consiste en una batería de conos colocados por encima de untamiz de malla fina y alta vibración. Este proceso remueve los

sólidos perforados de tamaño de arena, aplicando primero el

Hidrociclón al lodo y haciendo caer luego la descarga de los

Hidrociclones sobre el tamiz vibratorio de malla fina. El lodo y los

sólidos que atraviesan el tamiz, son recuperados y los sólidos

retenidos sobre el tamiz se descartan; el tamaño de la malla varia

entre 100 y 325 mesh.

DESGASIFICADORPermite la separación continua de pequeñas cantidades de gas

presentes en el lodo para evitar la reducción de la Densidad del

mismo, la eficiencia de las Bombas de Lodo y la Presión

Hidrostática ejercida por la columna de lodo





SISTEMA DE SEGURIDAD

Formado por válvulas impiderreventones (BOP), cuya función principal es controlar

mecánicamente una ARREMETIDA que si no se controla a tiempo puede convertirse en un

REVENTON. Sus funciones son:

• Permitir un sello del hoyo cuando ocurra una arremetida.

• Mantener suficiente contrapresión en el hoyo.• Impedir que continúe la entrada de fluidos desde la formación

COMPONENTES

• Preventor anular

• Preventor de arietes

• Carretos

•Acumulador de presión

• Multiple estrangulador

• Linea de matar

• Tanque de viaje





PREVENTOR ANULAR

Constituido por un elemento de empaque de aceroreforzado con goma especial que cierra y sella la

tubería, el cuadrante o el hoyo abierto.

PREVENTOR DE ARIETESPermite cerrar el diámetro de tuberías de

perforación determinados o el hoyo abierto Tipos de

arietes:

•De tubería: Cierran solamente el tamaño del

diámetro externo del tubo para el cual han sido

diseñados.

•Ciegos: Cierran solamente el hoyo abierto

•De corte: Cortan tubería y cierran el pozo





CARRETOS

Son espaciadores entre los preventores, provistos de

orificios donde se conecta la línea que va al distribuidor de

flujo usado para controlar las arremetidas y la línea de

matar el pozo por donde se bombea lodo pesado.

ACUMULADOR DE PRESIÓN

Los preventores se abren o cierran con fluido hidráulico

que va almacenando bajo presión en un equipo llamado

Acumulador. Varios recipientes en forma de botella o

esféricos están localizados en la unidad de operaciones y

es allí donde se guarda el fluido hidráulico.




El fluido de perforación o lodo como comúnmente se le

llama, puede ser cualquier sustancia o mezcla desustancias con características físicas y químicas

apropiadas, como por ejemplo: aire o gas, agua, petróleo

o combinaciones de agua y aceite con determinado

porcentaje de sólidos.

El fluido no debe ser tóxico, corrosivo, ni inflamable, pero

sí inerte a las contaminaciones de sales solubles o

minerales y estable a las altas temperaturas. Además,

debe mantener sus propiedades según las exigencias de

las operaciones, debe ser inmune al desarrollo de

bacterias.




FLUIDOS BASE AGUA Los fluidos base agua son aquellos cuya fase líquida

o continua es agua.

Estos sistemas son muy versátiles y se utilizan por lo general para perforar

formaciones no reactivas, productoras o no productoras de hidrocarburos.

FLUIDOS BASE ACEITE Los fluidos base aceite son aquellos cuya fase

continua, al igual que el filtrado, es puro aceite. Pueden ser del tipo de

emulsión inversa o cien por ciento (100%) aceite.



Revestidores

Son tuberías especiales que se introducen en el hoyo perforado y que luego son

cementadas para lograr la protección del hoyo y permitir posteriormente el flujo de

fluidos desde el yacimiento hasta superficie. También son conocidas como:

Revestidores, Tubulares, Casing.

Funciones:

1. Evitar derrumbes en el pozo durante la perforación.

2. Evitar contaminaciones de aguas superficiales.

3. Suministrar un control de las presiones de formación.

4. Prevenir la contaminación de las zonas productoras con fluidos extraños.

5. Al cementarlo, se puede aislar la comunicación de las formaciones de interés.

6. Confinar la producción del pozo a determinados intervalos.

7. Facilitar la instalación del equipo de superficie y de producción



Revestidores

Tipos de revestidores

El número de sarta de revestimiento que se colocan en un pozo es función de la

naturaleza de las formaciones por atravesar y de la profundidad final de hoyo.

Las diferentes sartas de revestimiento que se pueden colocar en un pozo son:

Conductor marino / tubería hincada o pilote de fundación.

•Revestidor Conductor.

•Revestidor Superficial.

•Revestidor Intermedio.

•Revestidor de Producción.

•Camisa o “Liner”:



Problemas Operacionales

Revestidor Colapsado

Ocurre cuando la fuerza ejercida por la formación excede la

resistencia al colapso del revestidor.

Como Prevenirlo:

•Realizar un buen diseño de revestidores•. Realizar buenos trabajos de cementación

•. Revisar el diseño según los requerimientos de producción

a futuro

Acciones:Si se pega la tubería, utilizar equipos y procedimientos

especiales para solucionar a tiempo dicho problema: cortar

revestidor, abandonar el pozo, etc.




Inestabilidad en el Hoyo

Está influenciada por factores como esfuerzos tectónicos, presión de poros,

buzamiento de capas y grado de compactación

* Planificación del programa de lodo

* Buenas prácticas de perforación

* Velocidades de tubería durante los viajes deben ser bajas

• Altas velocidades del fluido en el espacio anular, producen ensanchamiento del

hoyo, sobre todo si está en flujo turbulento

* Capacidad de acarreo controladas mediante la reología* Colocación a tiempo de revestidores




La inestabilidad del hoyo se debe a :

• Formaciones Inconsolidadas Se encuentran

en la parte superior del hoyo, arenas sueltas,

gravas y limolitas Al incrementar la densidad

del lodo y al agregar aditivos para la

formación de un buen revoque, se estabilizan

las formaciones inconsolidadas

Para minimizar estos problemas:

. No exceder caudal requerido para lalimpieza del hoyo . Evitar rotar la mecha o

estabilizadores frente a formaciones

inconsolidadas



Cañoneo

Definición.

El cañoneo es el proceso de crear abertura a través de la tubería de revestimiento y

el cemento, para establecer comunicación entre el pozo y las formaciones

seleccionadas. Las herramientas para hacer este trabajo se llaman cañones.

Tipos de Cañones.

Tipo Chorro, Tipo Bala y Tipo Hidráulico.

1. Tipo Chorro:

Esta técnica es extremadamente delicada en relación con una secuencia necesaria

de eventos, la cual comienza por el encendido del detonador eléctrico; este a su vez

da inicio a una reacción en cadena detonador-explosivo principal.

fundamentos de perforaciÓn de pozos

Documents