1. Perforación IPerforación I
Universidad del Zulia
Abril de 2009
Tema I: Generalidades. 1ªTema I: Generalidades. 1ª
parteparte

2. Tema ITema I
Tópicos:
– Generalidades. La Industria Petrolera. Fases de una
industria petrolera integral. Producción mundial y
nacional. Clasificación de los pozos. Obtención de
constantes de conversión en ecuaciones.
Propiedades de los fluidos: Gravedad específica,
peso específico, gravedad API, densidad, gradiente.

3. Tema ITema I
¿Qué es lo que se desea?
– Hacer un hoyo!
– Pero debemos hacerlo de manera segura y
económica.

4. Generalidades
Muchas destrezas especiales se
requieren para perforar un pozo de
manera segura y económica.
Compañías de servicios, contratistas y
consultores, cada uno con su propia
organización, proveen servicios
necesarios.
Existen grupos especializados de
ingeniería de perforación en las grandes
compañías petroleras.

5. Generalidades – cont.
Un pozo es “exploratorio” (wildcat), si su propósito
es descubrir un nuevo yacimiento de petróleo o gas.
El propósito de un pozo de “desarrollo” es explotar
un yacimiento conocido.
Usualmente, el grupo de geología de la empresa
recomienda las localizaciones de los pozos
exploratorios, mientras que el grupo de ingeniería de
yacimientos recomienda las localizaciones de los
pozos de desarrollo.

6. Generalidades – cont.
El grupo de ingeniería de perforación hace los
diseños de pozo y estimados de costos preliminares
para la perforación propuesta.
Usualmente la perforación la realiza un contratista.
Una vez la gerencia toma la decisión de perforar el
pozo, el grupo de ing. de perforación prepara un
diseño de pozo más detallado y establece los costos
asociados.

7. Generalidades – cont.
Antes de que el contratista pueda comenzar, la
localización en superficie debe ser preparada para
acomodar todos los equipos (taladro, etc).
Posiblemente sea necesario perforar pozos de agua,
para suplir requerimientos para la operación.

8. Generalidades – cont.
Después de que la perforación comienza, la fuerza
laboral para perforar el pozo y solventar cualquier
problema que ocurra, se provee por (1) la empresa
contratista, (2) la empresa operadora, (3) empresas
de servicios y (4) empresas consultoras.

9. Generalidades – cont.
¿Para quién se perfora?
Los principales clientes de los servicios de
perforación son las compañías petroleras. Hoy en
día cualquier ciudadano de un país industrializado o
en vías de desarrollo es un consumidor de petróleo o
sus derivados. En última instancia, es para el
consumidor que se perfora el pozo.

10. Generalidades – cont.
¿Quién hace el trabajo?
En los Estados Unidos, el 98% de los trabajos de
perforación lo hacen contratistas especializados. El
contratista debe contar con hombres y maquinarias
en condiciones de ser enviados a localidades
remotas, sin importar el clima ni condiciones de
trabajo.
Este porcentaje es diferente en Venezuela, aun
cuando la presencia de contratistas es fundamental.

11. Generalidades – cont.
¿Quién hace el trabajo?-
cont.
Las grandes corporaciones
petroleras generalmente
contratan los servicios de
perforadores especializados,
aprovechando el personal, equipos,
habilidad y experiencia técnica que
sólo ellos pueden ofrecer.

12. Generalidades – cont.
¿Dónde se hacen perforaciones?
En todas partes del mundo. Se deben encontrar
nuevos yacimientos para reemplazar los que se
agotan y mantener la producción.
La experiencia ha demostrado que existen grandes
yacimientos a diferentes profundidades en todos los
continentes, así como bajo las aguas oceánicas.

13. Generalidades – cont.
¿Dónde se hacen perforaciones?

14. Generalidades – cont.
¿Dónde se hacen perforaciones?- cont.
Cada nuevo descubrimiento puede crear nuevos
problemas de perforación y obliga a perfeccionar
nuevas técnicas para superarlos. En las zonas árticas
y en las selvas tropicales, los principales problemas
son transporte de equipos y provisiones; en el Golfo
de México, el problema principal lo constituyen los
huracanes y tormentas tropicales.

15. Generalidades – cont.
¿Dónde se hacen perforaciones?- cont.
En el Mar del Norte, el principal problema lo
constituyen las enormes olas y tempestades
violentas que destruyen las plataformas.
No obstante estos problemas, el trabajo no se
interrumpe.

16. Generalidades – cont.
¿Cómo se determina el punto donde
perforar?
Para escoger el punto donde se debe perforar, la
compañía operadora considera (1) las probabilidades
de encontrar hidrocarburos en un sitio determinado,
según los estudios de geólogos y geofísicos, (2) la
existencia previa de contratos o convenios
favorables que garanticen derechos de perforación y
producción y (3) la disponibilidad de capitales para
financiar la obra.

17. Generalidades – cont.
¿Cómo se prepara el lugar de la obra?
Antes de llamar a licitación a los contratistas, la
compañía operadora establece las especificaciones
del contrato de perforación, que generalmente
incluyen la fecha de inicio de los trabajos,
profundidad a alcanzar, formaciones a perforar,
diámetros que el pozo y la tubería deben tener en
determinados puntos, programa de lodo, programas
de registros, obtención…

18. Generalidades – cont.
¿Cómo se prepara el lugar de la obra?- cont.
…de muestras de la formación, programa de
revestimiento y cementación, el ensayo previo de
terminación del pozo y la fecha final de terminación,
cuando es posible fijar este último detalle con
anticipación.
Una vez estacado el sitio exacto del pozo, se debe
acondicionar el lugar para instalar el taladro y alistar
los depósitos de materiales y el…

19. Generalidades – cont.
¿Cómo se prepara el lugar de la obra?- cont.
…complejo de servicios necesarios para las
operaciones de perforación. Para el lodo, se instalan
tanques metálicos especiales, en lugar de formar
estanques con diques de arena, como se usaba en el
pasado.

20. Generalidades – cont.

21. Generalidades – cont.
¿Cómo se moviliza el equipo de perforación?
Se puede desplazar una torre completa, sin
necesidad de desarmarla, deslizándola de un sitio a
otro, limitándose a quitarle algunas partes para
reducir su peso total. Esta maniobra es posible por
cortas distancias en terrenos planos y ofrece la
ventaja de reducir considerablemente el tiempo de
desarmada y rearmada.

22. Generalidades – cont.
¿Cómo se moviliza el equipo de perforación?-
cont.
Para transportar una torre desarmada totalmente, se
necesitan camiones pesados e intervención de
especialistas.
Para armar torres sobre plataformas – cuya altura
debe ser de 60 pies superior al nivel de las olas para
reducir el impacto de las aguas en caso de huracanes
– se emplean grúas de gran potencia…

23. Generalidades – cont.
¿Cómo se moviliza el equipo de perforación?-
cont.
…instaladas sobre barcazas de fuerte calado, que
levantan los equipos y los colocan sobre la
plataforma. Cuando se debe desplazar una barcaza
de aguas interiores, se sueltan anclas y los amarres
de los pilotes que la mantienen en su lecho y se
vacían los tanques de lastre; una vez la barcaza
flota, los remolcadores la llevan a su nuevo sitio de
trabajo.

24. Generalidades – cont.
¿Cómo se moviliza el equipo de perforación?-
cont.
Para remolcar cerca de la costa o en alta mar las
plataformas sumergibles y otras estructuras
flotantes, se usan métodos similares. Los barcos
especiales equipados con torre y las plataformas
móviles navegan por su propia fuerza motriz, pero
la mayoría de las plataformas oceánicas de gran
tamaño son trasladadas por medio de remolcadores.

25. Ejemplo de movilización (Plataforma Spar )

26. Plataforma
Instalalda

27. Generalidades – cont.
¿Cómo se moviliza el equipo de perforación?-
cont.
En localidades muy remotas del Ártico o de las
selvas tropicales, donde no existen carreteras, para
movilizar equipo pesado se emplean helicópteros y
aviones de carga.
Finalmente, se realiza la “armada” de la
instalación: Se refiere a las operaciones para poner
el equipo en condición de trabajar.

28. Pasos para Perforar un Pozo de
Gas/Petróleo
1. Obtener información sísmica, registros,
u otra información requerida.
2. Alquilar la tierra u obtener concesión.
3. Calcular reservas o estimar desde información
disponible.
4. Si estimados de reservas son satisfactorios,
proceder con perforación de pozo.

29. Pasos para Perforar…(cont.)
5. Obtener permiso de autoridades.
6. Preparar programa de perforación y
completación.
7. Si es necesario, modificar programa para
adecuarlo a equipo de contratista seleccionado.

30. 8. Construir la vía o camino,
localización/plataformas y otro equipo marino,
necesario para acceder al sitio.
9. Convocar todo el personal involucrado para
reunión previa al comienzo de la perforación.
10. Si es necesario, modificar el programa de
perforación.
11. Perforar el pozo.
Pasos para Perforar…(cont.)

31. 12. Mover equipo de contratista si unidad de
workover va a completar el pozo.
13. Completar pozo.
14. Instalar facilidades de superficie.
15. Análisis de operaciones con personal
involucrado.
Pasos para Perforar…(cont.)

33. Fases de la industria petroleraFases de la industria petrolera
Exploración
– Geología, geofísica, prospección sísmica…
Perforación
– Fluidos de perforación, sartas de perforación,
tecnologías de control direccional…
Evaluación de formaciones
– Evaluación petrofísica, geológica, pruebas de
producción…

34. Fases de la industria petroleraFases de la industria petrolera
 Producción (Extracción)
– Flujo natural, levantamiento artificial, estaciones de
flujo, facilidades de superficie…
 Transporte
– Oleoductos, gasoductos, tanqueros…
 Refinación y/o Criogenia
– Refinerías, derivados del petróleo, procesamiento del
gas…
 Ventas
– Transacciones nacionales e internacionales…

37. Clasificación
antes de la
perforación
Clasificación después de
la perforación
Objetivo
Área donde
se perfora
A
(Exploratorios)
Resultado
positivo B
(Productor)
Resultado
negativo C
(Seco)
Dentro del
área probada
0 de
desarrollo
0 de
desarrollo
0 de
desarrollo
Para
desarrollar y
extender
yacimientos
Fuera del
área probada
1 de
avanzada
1 de
extensión
1 de
avanzada
2a
de
yacimientos
superiores
2a
descubridor
de
yacimientos
superiores
2a
exploratorio
de
yacimientos
superioresDentro del
área probada
2b
de
yacimientos
profundos
2b
descubridor
de
yacimientos
profundos
2b
exploratorio
de
yacimientos
profundos
Para
descubrir
nuevos
yacimientos
en
estructuras o
formaciones
ya
productivas
Fuera del
área probada
2c
de nuevos
yacimientos
2c
descubridor
de nuevos
yacimientos
2c
exploratorio
de nuevos
yacimientos
Para
descubrir
nuevos
campos
Áreas
nuevas
3
de nuevo
campo
3
descubridor
de nuevo
campo
3
exploratorio
de nuevo
campo
Clasificación de los PozosClasificación de los Pozos

38. Área probada
Área no probada
Superficie
Falla
A-3
A-2a
A-0
A-1 A-2cA-2b
Clasificación de los PozosClasificación de los Pozos

39. Obtención de Constantes deObtención de Constantes de
ConversiónConversión
Es importante conocer la manera de obtener
constantes de conversión presentes en ciertas
ecuaciones de uso frecuente, como:
)()/(052.0)( piexhgallbxlpcP ρ=
Como puede observarse, esta ecuación no es
consistente. Gracias al número 0.052, es posible
obtener la presión en lpc, trabajando con valores de
densidad en lbs/gal y de profundidad en pies. Veamos
un procedimiento para obtener la constante de
conversión:

40. Obtención de Constantes deObtención de Constantes de
Conversión (cont.)Conversión (cont.)
Comencemos por un caso sencillo; formulemos la
ecuación:
Esta es la ecuación del vol. de un tanque de
dimensiones L1, L2 y L3. Si estas tres dimensiones
fueran, por ej., cm, entonces V se obtendría en cm3
.
Supongamos que se desea obtener V en barriles,
mientras que las longitudes se expresan en pies:
321 xLxLLV =
KxBA =

41. Obtención de Constantes deObtención de Constantes de
Conversión (cont.)Conversión (cont.)
Donde:
( ) 





= 33
3
3
1
29.6
100
1
m
Bls
x
cm
m
xcmVA


















=
cm
pie
cmxL
cm
pie
cmxL
cm
pie
cmLB
1
03281.0
3
1
03281.0
2
1
03281.0
1
De manera que:
178.0==
B
A
K
Finalmente:
)(,321178.0)( piedondeLxLxLxLblsV =

42. Principios básicos sobre líquidosPrincipios básicos sobre líquidos
En las operaciones de perforación se trabaja con un
fluido cuyas propiedades difieren de las del agua, las
cuales deben variar de acuerdo a las condiciones de
operación y a las características de la zona donde se
perfora. Sin embargo, todas estas propiedades toman
como referencia las propiedades del agua, es decir,
todos los líquidos toman como punto de referencia el
agua.

43. Densidad de un fluidoDensidad de un fluido
Se define como la masa de un fluido por unidad de
volumen.
Vm /=ρ
Valores de densidad del agua en condiciones
normales.
62.4 lb/pie3
1 gr/cm3
8.33 lb/gal
350 lb/bl 1000 gr/lt

44. Gravedad APIGravedad API
Gravedad específica de referencia en la
comercialización de hidrocarburos. Se toma como
valor referencial la gravedad API del agua, con un
valor de 10. La ecuación a utilizar para relacionar
gravedad específica con gravedad API, es:
API
G
º5.131
5.141
´
+
=
Por gravedad específica se entiende la relación
entre la densidad de un fluido y la densidad de un
fluido patrón.

45. 10
0
20
30
40
50 60
70
80
90
100
PSIG
Es la fuerza aplicada por unidad de área
P = F/A
En unidades de campo, se expresa en
Libras por Pulgadas Cuadradas Lppc
FUERZA
AREA
PresiónPresión

46. AlturadelaColumnadeLiquido
PRESIÓN HIDROSTÀTICA
Es la presiòn ejercida por una columna de líquido
estático en un pozo, depende de la densidad y la
altura de la columna del fluido. Alcanza su máximo
valor en el fondo del hoyo
Puede verse afectada por:
 Efecto Succión al sacar la tubería
 Falta de lodo el hoyo (Perdida de circulación)
Ph
Ph = 0,052*h*ρ
DONDE:DONDE:
Ph = Presión Hidrostática (Lbs/PlgPh = Presión Hidrostática (Lbs/Plg22
))
h = Altura de lah = Altura de la columna de lodo ( Pies )de lodo ( Pies )
ρ = Densidad del lodo (Lbs/Gal )= Densidad del lodo (Lbs/Gal )
PresiónPresión

47. Gradiente de PresiónGradiente de Presión
Consiste en la variación de la presión por unidad
de longitud; se expresa normalmente en lpc/pie
¿Cuál será la densidad del agua de G´= 1.07?
Solución:
Ejemplo 1:Ejemplo 1:
gallbsgallbsx /913.8/33.807.1 ==ρ

48. ¿Cuál será la gravedad específica de un fluido, cuyo
gradiente de presión es 0.500 lpc/pie?
Solución: La gravedad específica también es la
relación entre el gradiente de presión de un fluido y el
gradiente de presión de un fluido patrón, es decir:
Ejemplo 2:Ejemplo 2:
154.1
/433.0
/500.0
´ ==
pielpc
pielpc
G

49. ¿Cuál es la densidad en lbs/pie3
, de un fluido cuyo
gradiente de presión es 0.400 lpc/pie?
Solución: El gradiente de presión puede transformarse
en términos de densidad de la siguiente forma:
Ejemplo 3:Ejemplo 3:
3
2
2
2
/6.57
lg144
lg
400.0 pielbs
pie
pu
x
xpiepu
lbs
==ρ

50. ¿Qué presión se espera en el fondo de un pozo de
8000 pies de profundidad, si está lleno de lodo de
densidad igual a 10 lbs/gal?
Solución: La presión en el fondo es generada por la
columna de fluido sobre dicho punto, es decir:
Ejemplo 5:Ejemplo 5:
Pfondo=?
ρ=10
lb/gal
.Pr.Pr ofxGradesión =
piepiexlpcx
gallb
gallb
8000/433.0
/33.8
/10
=
lpcpiepiexlpc 41588000/520.0 ==