Proyecto de iluminación "guia" para proyectos de ingeniería eléctrica
Elaboración de Pozos
1.
2. INSTITUTO
TECNOLÓGICO DE
VILLAHERMOSA.
ALUMNA: KENIA KRISTHELL
OLÁN PÉREZ.
MATERIA: INGERIERÌA EN
PERFORACIÒN.
DOCENTE: NELSON DE JESUS
LOPEZ ACOPA.
CARRERA: INGENIERÍA PETROLERA.
UNIDAD 6: TRABAJO DE INV.
FECHA DE ENTREGA: 03/12/2020.
3. INTRODUCCIÓN
A continuación vamos a conocer todo lo necesario que debemos conocer para proceder la elaboración
de pozos en la industria petrolera, de manera que, estará lo mejor explicado posible para tener una
buena comprensión de los sucesos que requieren para tener un resultado excelente.
El petróleo se conoce desde tiempos remotos; se reporta que fue utilizado por Babilónicos y
Bizantinos hace tres mil años antes de nuestra era, en actividades tales como construcción y
momificación.
Los indígenas de la época pre colombiana en América conocían y
usaban el petróleo, que les servía de impermeabilizante para embarcaciones. Durante varios
siglos los chinos utilizaron el gas del petróleo para la cocción de alimentos. Antes de la segunda mitad
del siglo XVIII las aplicaciones que se le daban al petróleo eran muy pocas.
La humanidad ha conocido y utilizado el petróleo por más de 5,000 años, muchas civilizaciones lo han
empleado a lo largo de la historia en diferentes momentos y lugares del mundo. Las civilizaciones
primitivas le dieron usos rudimentarios en su estado asfaltico o bituminoso, aprovechándolo
ampliamente como fuentes de iluminación, combustible, lubricante, elemento constructivo,
calafateador de embarcaciones, y hasta como medicamento. Se sabe que las grandes civilizaciones
antiguas como los egipcios, chinos, griegos y romanos utilizaron el petróleo que brotaba a flor de tierra
en manantiales, mejor conocido en México como “CHAPOPOTERAS”.
Respecto a los ambientes de perforación petrolera, nos referimos a los tipos deformaciones que
podemos encontrar durante el transcurso de la perforación, refiriéndonos en si a las edades geológicas
que no son más que depósitos de sedimentos acumulados por miles de años. En la actualidad existe la
petrofísica y registros de pozos y otras ciencias que nos facilitan al momento de la perforación saber
en qué edad geológica o ambiente de perforación nos encontramos.
Por otra parte, el presente trabajo nos muestra el avance tecnológico de las técnicas de perforación,
desde la perforación por percusión hasta la hoy en día conocida perforación por rotación, donde se
utilizan equipos y elementos de perforación sofisticados que hacen que la perforación, ya sea en tierra
o en mar abierto, sea mucho más rápida y económica.
Finalmente cerraré con una breve conclusión de mi experiencia al elaborar éste trabajo, mostrando lo
aprendido y su nivel de dificultad.
4. ÍNDICE
CONTENIDO
INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................................. 3
ÍNDICE.................................................................................................................................................................... 4
6.1.- INICIO DE LA PERFORACIÓN.......................................................................................................10
6.2.- EQUIPOS CONVENCIONALES DE PERFORACIÓN............................................................12
6.3 EVOLUCIÓN DE LAS TÉCNICAS DE PERFORACIÓN..........................................................17
6.4 HERRAMIENTAS, MATERIALES Y EQUIPO AUXILIAR DE PERFORACIÓN...........22
6.4.1 BARRENAS. .......................................................................................................... 22
6.4.2 MOTOR DE FONDO.......................................................................................... 27
6.4.3 TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO................................................................... 32
6.4.4 OBTURANTES DE PÉRDIDAS DE CIRCULACIÓN..................................... 36
6.5 UNIDAD DE REGISTROS ELÉCTRICOS. 6.4 HERRAMIENTAS, MATERIALES Y
EQUIPO AUXILIAR DE PERFORACIÓN..............................................................................................40
6.6 BARRIL DE MUESTREO DE NÚCLEOS........................................................................................45
6.7 HERRAMIENTAS ESPECIALES. ........................................................................................................53
CONCLUSIÓN ..................................................................................................................................................70
FUENTES BIBLIOGRÁFICAS......................................................................................................................71
5. Existen siete tipos de construcción de pozos:
Pozos excavados (anulares).
Pozos perforados.
Pozos hincados / pilotados.
Pozos de disolución.
Perforación por percusión.
Método de rotación hidráulica.
Método de rotación neumática.
Los primeros cuatro métodos son limitados a
pocas profundidades y son empleados en la
construcción de pozos domésticos.
El método de rotación hidráulica es usualmente
empleado en la construcción de pozos
municipales e industriales en acuíferos de roca
consolidada.
6. Un pozo anulares se construyen con palas
y picos en zonas rurales. Tienen una
efectividad razonable en materiales
granulares finos.
Un pozo anulares se construyen con palas
y picos en zonas rurales. Tienen una
efectividad razonable en materiales
granulares finos.
Los pozos pilotados son construidos por el
hincado de una tubería en un punto con una
rejilla acoplada a los extremos en la rejilla.
Generalmente son instalados en terrenos
arenosos. Debido a sus limitaciones respecto de la
profundidad solo sirven para áreas con napa
freática somera.
7. Los pozos de disolución consisten de
pozos excavados con agua a altas
presiones. En áreas con arcillas densas, y
capas parcialmente cementadas quizá sea
necesario el uso de una broca que baje y
suba por la tubería para cortar el hueco.
También conocido como perforación de
martillo – cable.
El método consiste en elevar y dejar caer una
carga pesada con una cuña en su extremo. Al
impacto la roca se destroza, y junto con el agua
es removida.
En material no consolidado, un encamisetado es
introducido a unos metros de la superficie antes
de la perforación.
Cuando se alcanza la profundidad requerida,
una rejilla es introducida dentro del
encamisetado y colocada mientras que se
retira el encamisetado. El tope de la rejilla es
sellado con un material expansivo
(bentonita). En roca consolidada una
práctica normal es sentar el encamisetado
hasta el tope de la roca y perforar hasta la
profundidad necesaria que asegure el
rendimiento especificado.
8. El método de rotación excava un agujero
mediante la rotación de uno de los muchos tipos
de cabezales.
En el “método normal” se inyecta agua con
arcilla (bentonita) dentro de la tubería de
perforación. El agua sirve para refrigerar la broca
y remover los detritos.
En “el método reverso”, el fluido es circulado
por el espacio anular y subido por la tubería. La
arcilla en el fluido se adhiere a las paredes y
previene la formación de cavernas.
El método no está diseñado para poner un
encamisetado permanente durante la
perforación. Cuando se alcanza la profundidad
requerida, se “introduce” el encamisetado junto
con las rejillas.
Este método es el más común para perforación
de pozos de alto rendimiento.
Cuando los acuíferos consisten de capas de área
y arcilla se emplea un filtro de grava alrededor
de la rejilla. La combinación del filtro y la rejilla
tienen distintos objetivos relacionados con la
producción y calidad del agua a ser explotada.
Existen máquinas portátiles operadas por una
persona e indicadas para la construcción de
pozos, muestreo de suelos, ensayo geotécnico
entre otros. Fácil operación, sencillo
mantenimiento y versátiles en trabajo en campo.
Pueden perforar hasta 6” y 60 metros de
profundidad.
9. Es similar al método de rotación hidráulica. Solo es
recomendable para la perforación de sedimentos
consolidados. Dependiendo del estrato (roca no
consolidada) puede intercalarse con rotación hidráulica.
Este método es el más indicado para la construcción de
pozos en roca fracturada.
Cuando se termina la fase de construcción es necesario desarrollar el pozo. El
desarrollo tiene el objetivo remover la arcilla, limo y arena fina del área cercana a
la rejilla. De esta manera mejora la calidad del agua a extraer. El método más fácil
de desarrollo es el bombeo de agua. En caso de obstrucciones se puede inyectar
agua a grandes presiones, es especial en pozos perforados con circulación
hidráulica. También se pueden usar químicos que dispersen la arcilla.
10. 6.1.- INICIO DE LA PERFORACIÓN
El petróleo se conoce desde
tiempos remotos; se reporta que fue
utilizado por Babilónicos y
Bizantinos hace tres mil años antes
de nuestra era, en actividades tales como co
nstrucción y momificación.
Los indígenas de la época pre colombiana
en América conocían y
usaban el petróleo, que les servía de impermeabilizante p
ara embarcaciones.
Durante varios siglos los chinos utilizaron el gas del
petróleo para la cocción de alimentos.
Antes de la segunda mitad del siglo XVIII las
aplicaciones que se le daban al petróleo eran muy pocas.
Durante el renacimiento, el petróleo de algunos depósitos
superficiales se destilaba para obtener lubricantes y
productos medicinales, pero la auténtica explotación del
petróleo no comenzó hasta el siglo XIX.
Fue el coronel Edwin L. Drake quien
perforó el primer pozo petrolero del
mundo en 1859, en Estados Unidos,
logrando extraer petróleo de una
profundidad de 21 metros.
11. Desde la antigüedad el petróleo aparecía de forma natural en ciertas regiones terrestres
como son los países de Oriente Medio. Hace 6.000 años en Asiria y en Babilonia se usaba
para pegar ladrillos y piedras, en medicina y en el calafateo de embarcaciones; en Egipto,
para engrasar pieles; las tribus precolombinas de México pintaron esculturas con él; y los
chinos ya lo utilizaban como combustible. La primera destilación de petróleo se atribuye
al árabe de origen persa Al-Razi en el siglo IX, inventor del alambique, con el cual obtenía
queroseno y otros destilados, para usos médicos y militares. Los árabes a través del Califato
de Córdoba, actual España, difundieron estas técnicas por toda Europa.
Durante la Edad Media continuó usándose únicamente con fines curativos. En el siglo
XVIII y gracias a los trabajos de G. A. Hirn, empiezan a perfeccionarse los métodos de
refinado, obteniéndose productos derivados que se utilizarán principalmente para el
engrasado de máquinas
Los primeros pozos petroleros se perforaban mediante
percusión, martillando una herramienta sujeta a un cable. Poco tiempo después las
herramientas de cables fueron substituidas por la perforación rotatoria, que permitía perforar
a mayor profundidad y en menor tiempo. En 1983 se alcanzó un récord en el pozo Kola
Borehole al norte de Rusia, que alcanzó 12.262 m de profundidad, usando un motor de
perforación no rotatoria en el fango. Hasta 1970 la mayoría de los pozos petroleros se
perforaban verticalmente (aunque la diferente litología y las imperfecciones mecánicas
causaban que la mayoría de los pozos se desviaran, por lo menos levemente de la vertical).
Sin embargo, las tecnologías modernas de perforación direccional permiten perforar pozos
marcadamente oblicuos y hasta con tramos horizontales, los que pueden llegar a gran
profundidad. Esta posibilidad es importante ya que los yacimientos en rocas que contienen
hidrocarburos son normalmente horizontales o semi horizontales, por lo que un pozo
taladrado horizontalmente logra una mayor superficie en producción que uno hecho
verticalmente, lo que implica una mayor productividad.
El uso de la perforación desviada u horizontal también ha permitido alcanzar depósitos a
kilómetros o millas de distancia de la perforación y ha hecho posible la explotación de
yacimientos de hidrocarburos situados debajo de sitios en los cuales es muy difícil colocar
una plataforma de perforación o bajo áreas ambientalmente sensibles, urbanizadas o
pobladas.
12. 6.2.- EQUIPOS CONVENCIONALES DE PERFORACIÓN.
La necesidad de conseguir energía no renovable
ha hecho evolucionar a los equipos
de Perforación para poder alcanzar los
yacimientos que se encuentran en
el subsuelo, estos yacimientos están ubicados
en diversas localizaciones y ambientes, por lo
que es necesaria la utilización del equipo que
más se adecue a las necesidades de la
perforación.
Hay un gran número de consideraciones al momento de
seleccionar un equipo de perforación, tales como:
Rangos de profundidades del pozo y tamaños de los
agujeros a perforarse.
Cargas de las tuberías de revestimiento esperadas.
Rango de velocidades rotatorias requeridas.
Pesos y tamaños de la sarta de perforación.
Límites de los tamaños en los ensamblajes.
Sistemas de lodo, presas de lodo y múltiples de flujo.
Servicios auxiliares y potencia requerida.
Altura de la subestructura y espacio libre bajo ella.
Equipo para prevención y control de reventones.
Sistemas de control.
Condiciones geográficas y atmosféricas.
Misceláneas (soporte de tuberías, herramientas, instru
mentos, etc.).
A continuación, se presenta un
diagrama que muestra la clasific
ación general delos equipos de
perforación existentes en la
industria petrolera y
posteriormente se describen
brevemente las características de
cada uno.
13. EQUIPOS
CONVENCIONALES DE
PERFORACIÓN
TERRESTRES
CONVENCIONALES
AUTOTRASNPORTABLES
MARINOS
PLAT. FIJA
TRIPOIDE
OCTAPOIDE
TETRAPOIDE
EST.
LIGERAS
PLAT.
AUTOLEVY
TIPO MATT
INDEPENDIENTES
FLOTANTES
SUMERGIBLES
BARCAZAS
SEMISUMERGIBLES
BARCO DE
PERFORACIÓN
CLASIFICACIÓN CAPACIDAD
(m)
LIGERO 1000-1500
MEDIANO 1200-3000
PESADO 3500-5000
ULTRA PESADO 5500-7500
MAPA CONCEPTUALES DE LOS EQUIPOS
CONVENCIONALES DE PERFORACIÓN
Son utilizados para realizar perforaciones en tierra.
Están constituidos por sistemas mecánicos o
elecromecánicos compuestos por un mástil que soporta
un aparejo diferencial. Juntos conforman un
instrumento que permite el movimiento de tuberías con
sus respectivas herramientas que son accionadas por sus
respectias herramientas que son accionadas por una
trasnmisión energetizada por motores a explosión o
eléctricos.
TERRESTRES
Tienen mayor capacidad en la
profundidad de perforación y se
movilizan empleando camiones
de carga pesada y grúas además
son clasificados de acuerdo a su
capacidad para perforar en:
14. Pueden ser convencionales o auto
transportables. La diferencia estriba en que los
primeros tienen mayor capacidad en la
profundidad de la perforación y los segundos
disponen de un sistema de motores y malacate
montados en un remolque que se
autotransporta.
La perforación
consiste en la
aplicación de un
conjunto de
técnicas y
procesos, con la
finalidad de
consruir pozos,
sean
productores de
(petróleo y gas)
o inyectores (de
agua y vapor).
Generar el menor daño posible al pozo, dentro del
margen económico pre-establecido y cumpliendo
con las normas de seguridad y ambiente. Los
pozos se clasifican según su trayectoria en
verticales, horizontales y según su propósito en
exploratorio, delineador y productor.
OBJETIVO DE UNA PERFORACIÓN Los equipos de perforación están compuestos por
cinco sistemas los cuales son:
Sistemas de Levantamiento.
Sistemas de Rotación.
Sistemas de Circulación.
Sistemas de Potencia.
Sistemas de Seguridad.
15. SISTEMA DE LEVANTAMIENTO
SISTEMAS DE ROTACIÓN.
SISTEMAS DE CIRCULACIÓN.
Su finalidad es proveer un medio para bajar o levantar sartas de perforación o de
revestimiento y otros equipos de subsuelo. Los componentes del sistema de
levantamiento se dividen en componentes estructurales, equipos y accesorios.
Dentro de los componentes estructurales se encuentran: Cabria, subestructura,
bloque corona, encuelladero y planchada.
Dentro de los equipos y accesorios del sistema de levantamientos tenemos:
Malacate, bloque viajero, gancho, elevadores, cable de perforación (guaya), llaves de
potencia y cuñas.
Es el sistema de proporcionar la rotación necesaria a la sarta para que la mecha pueda
penetrar la corteza terrestre hasta las profundidades donde se encuentran los
yacimientos.
Este sistema lo conforman:
El ensamblaje rotatorio que puede ser convencional o top drive, la sarta de
perforación y las mechas de perforación.
Es el encargado de mover el fluido de perforación en un círculo cerrado de
circulación, succionándolo de los anques activos y enviándolo por medio de las líneas
de descarga hacia la cabría, y pasando a través de las conexiones superficiales, de la
sarta de perforación, de las boquillas de la mecha y de los espacios anulares hasta
retomar nuevamente los tanques activos, pasado por los equipos separadores de
sólidos.
Los componentes del sistema de circulación son:
El fluido de perforación, tanques activos, bombas de lodo, conexiones superficiales,
sarta de perforación, espacios anulares, línea de retorno y equipos separadores de
sólidos.
16. SISTEMAS DE POTENCIA.
SISTEMAS DE SEGURIDAD.
La potencia generada por los motores primarios debe trasmitirse a los equipos para
proporcionarte movimiento. Si el taladro es mecánico, esta potencia se transmite
directamente del motor primario al equipo. Si el taladro es eléctrico, la potencia
mecánica del motor se transforma en potencia eléctrica con los generadores.
Luego, esta potencia eléctrica se transmite a motores eléctricos acoplados a los
equipos, logrando su movimiento.
Es el sistema diseñado para cerrar el pozo en caso de contingencia y para permitir el
desalojo de arremetidas ocurridas durante el proceso de perforación o
reacondicionamiento.
Este sistema está integrado por: Válvulas de seguridad, carrete de perforación,
múltiple de estrangulación, unidad acumuladora de presión, tanques de viajes,
separadores de gas y líneas de venteo.
CONVENCIONALES (ARMABLES).
17. 6.3 Evolución de las técnicas de perforación.
Hoy en día la perforación de roca es una actividad muy difundida y necesaria para la extracción de los
minerales de la tierra, construcción de carreteras, túneles, vías de acceso, puentes, fundaciones para la
construcción de edificios, pozos de agua, etc.
Para cada propósito existen métodos de perforación específicos y apropiados a los requerimientos que
se precisen, a la inversión, velocidad de realización, calidad del terreno, condiciones ambientales, etc.
A lo largo de la historia las técnicas o métodos empleados para la perforación de pozos han
evolucionado, se pueden distinguir dos técnicas principales en la historia de la perforación.
Las primeras obras de captación de aguas subterráneas consistieron en la construcción de pozos
excavados manualmente. Se atribuye a los primitivos habitantes de las regiones áridas de Asia la
construcción de los primeros pozos y galerías de captación, construidos con primitivas herramientas a
mano y con acarreo con animales, que llegaron en algunos casos a alcanzar profundidades de hasta 50
m. En la civilización egipcia se perforaron pozos más profundos. Pero fueron los chinos quienes
desarrollaron la técnica considerada como precursora del sistema que actualmente conocemos
como percusión.
Existen referencias históricas que dé muestras que en el 4000 AC ya se aplicaba este método de
perforación para la extracción de agua y sal en la China de la Dinastía Chou, alcanzando profundidades
superiores a los 200 m. Con primitivas máquinas construidas esencialmente de madera, llegaron a
alcanzar profundidades incluso superiores a los 1000 m. Pero también desde hace varios milenios se
vienen haciendo captaciones de agua mediante galerías de infiltración y que corresponden a
perforaciones que drenaban el agua de los grandes conos aluviales-coluviales y las rocas detríticas poco
consolidadas y que legaban a alcanzar varios kilómetros de profundidad. Las más primitivas
probablemente sean las persas construidas hace más de 2500 años, aunque este tipo de captación se
extendió rápidamente a Afganistán y Egipto. En Egipto muchas de estas galerías, conocidas como
kanats, se explotan aún hoy en día.
Semejantes a los kanats son las galerías, llamadas finas, y que fueron construidas por los árabes en
España y en el norte de África en los siglos VIII y IX. Galerías del mismo tipo, aunque más pequeñas
y menos profundas, se han encontrado en Chile y sur de Perú, atribuidas a la civilización inca. Este tipo
de obra es muy adecuado en algunos casos especiales como la captación del agua retenida en los conos
volcánicos por la red de diques subterráneos verticales, como ocurre por ejemplo en las Islas Canarias.
Los primeros pozos artesianos se perforaron en Europa occidental en el siglo XII.
Desde entonces se fueron desarrollando nuevas tecnologías de perforación que permitieron que en el
siglo XVIII ya se alcanzaran los 300 m de profundidad. Pero será la aparición de la perforación por
18. rotación la que marca el carácter significativo de la captación de aguas subterráneas. La clasificación de
los tipos de perforación tiende a hacerse en función del mecanismo utilizado para romper y disgregar
la formación geológica.
En muchos casos, aunque se combinen los mecanismos, siempre dominara uno de ellos. De este modo
se puede hablar de dos esenciales: la rotura por impacto y el corte por cizallamiento o desgaste. En
la rotura por impacto se trata de superar el límite elástico de los materiales fracturando las rocas o
disgregando los materiales menos coherentes (sedimentos).
Método de percusión
MÉTODOS DE
PERFORACIÓN
PERFORACIÓN
POR
PERCUSIÓN.
PERFORACIÓN
ROATORIA.
La industria petrolera comenzó en 1859 utilizando el método de perforación a
percusión, llamado también “a cable”. Se identificó con estos dos nombres porque
para triturar las formaciones se utilizó una barra con una forma, diámetro y peso
adecuado, sobre la cual se enroscaba una sección adicional metálica fuerte para darle
más peso, rigidez y estabilidad. Por encima de esta pieza se enroscaba un percutor
eslabonado para hacer efectivo el momento de impacto (altura por peso) de la barra
contra la roca. Al tope del percutor va conectado el cable de perforación. Las
herramientas se hacen subir una cierta distancia para luego dejarlas caer libremente
y violentamente sobre el fondo del pozo. Esta acción repetitiva tritura la roca y
profundiza el agujero. Fig. (1.2) Se mencionaran algunas de las ventajas y
desventajas que se consideran para este método.
Ventajas:
Se podían tomar
grandes muestras y
fidedignas de la roca
triturada del fondo del
pozo.
Al no trabajar con
fluidos de perforación
no se perjudicaban las
propiedades de la roca
Un método sumamente
económico.
Desventajas:
Es un método de perforación muy lento
cuando se perfora formaciones muy duras.
En formaciones blandas la efectividad de
la barra disminuye considerablemente.
Mala geometría del pozo por la falta de
control sobre el giro de la barra al caer.
El residuo de roca triturada creaba una
capa que disminuía la efectividad de la
barra.
Al perforar en seco (sin fluido de
perforación) existía gran probabilidad de
reventones.
Este método fue empleado durante 70 años en la
industria petrolera.
19. Método de perforación rotatoria:
La perforación rotaria se utilizó por primera vez en 1901, en el campo
de Spindletop, cerca de Beaumont, Texas, descubierto por el capitán
Anthony F. Lucas, pionero de la industria como explorador y
sobresaliente ingeniero de minas y de petróleos. Este nuevo método de
perforación trajo innovaciones que difieren radicalmente del sistema
de perforación a percusión, que por tantos años había servido a la
industria.
La perforación rotaria consiste en realiza mediante la aplicación de
rotación o torque a la sarta de perforación, lo cual hace girar la
herramienta de corte que en este caso es una barrena (enroscada en la
parte inferior de la sarta de perforación). La longitud de la sarta de
perforación aumenta a medida que se profundiza el pozo, agregando
nuevos tubos al extremo de la sarta de perforación.
El equipo de perforación rotaria tuvo
grandes innovaciones como:
El sistema de potencia
El sistema de izaje.
El sistema de rotación
El sistema de circulación del fluido
de perforación.
El sistema de control de pozo.
Con el equipo de perforación rotatorio se
inició el uso de fluidos de perforación, la
cementación de las tuberías de revestimiento
y la terminación con aparejos de
producción.
20. Los pozos petrolíferos más antiguos que se conocen fueron
perforados en China en el año 347 A. C.
Tenían una profundidad de aproximadamente 250 m y
funcionaban mediante brocas fijadas a cañas de bambú.
En 1848, el ingeniero ruso FN Semyenov
perforó petróleo en el noreste de la
Península Aspheron Baku Asia.
Los primeros pozos tenían que bombearse a mano mediante
bombas manuales de agua.
Los primeros taladros petroleros fueron en realidad
barrenadores de sal, que se utilizan para perforar a través de
domos de sal en el suelo.
PERIODO DE ORIGEN
Equipos de percusión.
Máquina de Vapor.
Torres de Madera.
Principio de la perforación rotatoria.
Primeras barrenas de conos (1908).
Diseños de TR y cementaciones (1904).
Primeros bombas de lodos (1910).
Fluidos de perforación (1914).
PERIODO DE DESARROLLO
Equipos de mayor potencia.
Mejores diseños de barrenas.
Barreras de carburo de tugsteno (1935).
Nueva tecnología en cementaciones.
Uso de bentonita en (1935).
Fluidos especiales.
PERIODO CIENTÍFICO
Se perfora a 31.000 pies en EUA.
Investigación sobre la perforación.
Introducción de la hidráulica.
Mejoramiento en las barrenas.
Inicio de la perforación automatizada.
Inicio de la tecnología de fluidos de
perforación.
Se introducen las turbinas.
PERIODO DE AUTOMATIZACIÓN
Se inicia la perforación horizontal.
Se automatiza el equipo de perforación.
Control de las variaciones de perforación.
Planeación de la perforación.
En los fluidos se incorporan los
polímeros nuevos, productos químicos,
aditivos, etc.
Se aplica la tecnología por computadoras.
21. Usando esa técnica, una barra grande y pesada se levantaba
manualmente por trabajadores de altura sobre un eje, luego lo
liberaban.
La vara caería en el pozo, golpeando contra las rocas de abajo y
finalmente la destrozaría.
En 1861, este primer pozo de petróleo produjo el 90% del
petróleo del mundo en ese momento.
Ese primer pozo de petróleo produjo el 90% del petróleo del
mundo en ese momento.
Las primeras torres petroleras del siglo XIX elevaban varios
pesos sobre el eje que proporciona más fuerza por el agujero, lo
que acelera el proceso de extracción.
La perforación rotativa, desarrollada alrededor del siglo XX en
Europa, representó un cambio importante en la tecnología de
perforación de petróleo.
Los taladros rotatorios operan como un desatornillador masivo,
girando desde el nivel del terreno por una máquina de vapor.
La broca del taladro rotativo se impulsa en la roca en la parte
inferior del eje, rompiéndola en trozos pequeños.
NUEVAS TÉCNICAS DE PERFORACIÓN DEL SIGLO
XXI: Perforan vertical y horizontalmente la roca pizarra,
bombean agua, arena y productos químicos n la cavidad
efectuada para agrietar la pizarra y permitir la extracción de
crudo.
22. 6.4 Herramientas, materiales y equipo auxiliar de perforación.
6.4.1 Barrenas.
Es la herramienta encargada de penetrar la
corteza terrestre , también se denomina
(mecha, broca o trépano) que en cierto
sentido, es el punto central de todo el
equipo de perforación rotatoria, está
montada en el extremo inferior de la
columna de perforación y se sujeta a los
porta mechas con una junta de tubería.
¿QUÉ ES UNA BARRENA?
Herramienta de corte localizada en el
extremo inferior de la sarta de perforación
que se utiliza para cortar o triturar la
formación durante el proceso de perforación
rotatoria.
DEFINICIÓN DE BARRENA
Su correcta selección y las condiciones óptimas
de operación son las dos premisas esenciales
para lograr éxito en el proceso de perforación.
INFORMACIÓN REQUERIDA PARA
SELECCIONAR UN DISEÑO PRINCIPIOS
23. TIPOS DE BARRENAS
DE DIENTES:
El principio de ataque de la barrena se realiza
mediante la incrustación de sus dientes en la
formación y posteriormente en el corte de la
roca al desplazarse dentro de ella.
Por el cizallamiento generado por los
cortadores de la barrena y que vencen la
resistencia de la roca.
DE DIENTES DE ARRASTRE
PRINCIPIOS
Tienen tres conos cortadores que giran sobre su propio eje. Varían
de acuerdo con su estructura de corte, y pueden tener dientes de
acero fresado o de insertos de carburo de tungsteno, tienen un jet
llamado tobera y consiste en un agujero que envía el fluido de
perforación a alta velocidad contra el fondo del pozo para remover
y levantar las partículas a medida que la barrena afloja el terreno. La
estructura de corte, está montada sobre cojinetes (baleros).
Esta asociación ha clasificado, seleccionado y estandarizado el uso de las
mismas de acuerdo a un código llamado de TRES DIGITOS.
Se clasifican de acuerdo con el tipo (dientes de acero o de insertos), la
clase de formación para la cual fueron diseñadas (en términos de serie y
tipo), las características mecánicas, y en función del fabricante.
CODIGO IADC (ASOCIACIÓN INTERNACIONAL DE
CONTRATISTAS DE PERFORACIÓN)
24. Primer digito.-Identifica el tipo de estructura de corte y también el
diseño de la estructura de corte con respecto al tipo de formación,
como se relaciona a continuación:
1) Dientes fresados para formaciones blandas.
2) Dientes fresados para formación media.
3) Dientes fresados para formación dura.
4) Dientes de inserto de tungsteno para formación muy blanda.
5) Dientes de inserto de tungsteno para formación blanda.
6) Dientes de inserto de tungsteno para formación media.
7) Dientes de inserto de tungsteno para formación dura.
8) Dientes de inserto de tungsteno para formación extra dura.
DIGITOS DEL CODIGO IADC.-
Segundo Digito.- Identifica el
grado de dureza de la
formación en la cual se usara la
barrena varía de suave a dura:
1. Para formación Suave
2. Para formación media
suave.
3. Para formación media
dura.
4. Para formación dura.
Tercer Digito.- Identifica el sistema de rodamiento y lubricación de
la barrena en ocho clasificaciones:
1. Con toberas para lodo y balero estándar.
2. De toberas para aire y/o lodo con dientes diseño en “T”
y balero estándar.
3. Balero estándar con protección en el calibre.
4. Balero sellado autolubricable.
5. Balero sellado y protección al calibre.
6. Chumacera sellada.
7. Chumacera sellada y protección al calibre.
8. Para perforación direccional.
25. DE ARRASTRE:
A diferencia de las Tricónicas, carecen de partes móviles. El
cuerpo fijo de la barrena puede ser de acero o de carburo de
tungsteno. Son fabricadas con diamante natural o sintético.
La dureza extrema y la alta conductividad térmica del
diamante lo hacen un material con alta resistencia para
perforar en formaciones duras a semiduras.
Las barrenas de diamantes, a excepción de las barrenas
(PDC.- diamante policristalino), no usan toberas de lodo.
Están diseñadas de tal manera que el fluido de perforación
pueda pasar a través del centro de la misma, alrededor de la
cara de la barrena y entre los diamantes por unos canales
llamados vías de agua o de circulación.
Estas barrenas cortan la roca por fricción y compresión. Por
lo general entre más dura y más abrasiva sea la formación,
más pequeño será el diamante que se debe usar en la barrena.
26. Barrenas de Diamante Natural .
El uso es limitado en la actualidad salvo en casos especiales para perforar formaciones
muy duras, y cortar núcleos de formación con coronas de diamante natural. Otro uso
práctico es la aplicación de barrenas desviadoras (side track), para desviar pozos en
formaciones muy duras y abrasivas, los diamantes utilizados para este tipo de barrenas
son redondos, pero de forma irregular.
Barrenas de Diamante Térmicamente estable (TSP).
Son usadas para perforar rocas duras como caliza dura, basalto y arenas finas duras. Son
un poco más usadas para la perforación convencional que las de diamante natural. Sin
embargo su uso es restringido debido a la dificultad que presentan en la hidráulica,
además se generan altas torsiones. Se usan como estructura de corte, diamante sintético
en forma de triángulos pequeños no redondos.
Barrenas de compacto de Diamante Policristalino (PDC).
Su diseño de cortadores está hecho con diamante sintético en forma de pastillas,
montadas en el cuerpo de los cortadores de la barrena, pero a diferencia de las barrenas
de diamante natural y las TSP, su diseño hidráulico se realiza con un sistema de toberas
para lodo, al igual que las barrenas tricónicas, es la más usada actualmente. Estas barrenas
pueden ser rotadas a altas velocidades, utilizadas con turbinas o motores de fondo, con
diferentes pesos sobre barrena. Una desventaja de este tipo de barrena son los problemas
de acuñamiento en formaciones deleznables y en pozos en donde se debe repasar el
agujero por constantes derrumbes de la formación.
27. 6.4.2 Motor de fondo.
Es un dispositivo de desplazamiento
positivo, en el que el fluido de perforación
es bombeado hacia abajo a través de la sarta
de perforación, para que suba por las
cavidades de la sección de potencia.
La presión de fluido reacciona contras las
aletas del rotor y las paredes del estator,
ocasionando que el rotor comience a girar.
MOTOR DE PERFORACIÓN
Son generadores de potencia, a medida que los objetivos de la perforación se han
hecho más complejos y difíciles de alcanzar, ha sido necesario generar potencia
directamente en las mechas, sin necesidad de rotar la sarta de perforación.
En la actualidad se utilizan dos tipos de ellos:
Motores de Fondo de accionados por Turbinas.
Motores de Fondo de Desplazamiento Positivo.
MOTOR DE FONDO
Motores de Fondo de Desplazamiento
Positivo.
Es el más utilizado, el movimiento o giro es
logrado bombeando el fluido a través de la sarta
dentro de las cavidades progresivas del motor.
Motores de Fondo de accionados por
Turbinas.
Es una unidad multietapas de alabes configurados
para proporcionar rotación de la mecha, por
defecto del empuje del fluido circulado.
31. COMPROBACIÓN Y CHEQUEO ANTES DE
SU USO:
Cuando se prueba el motor antes de bajarse al hoyo, las
salidas de las válvulas de desvío deben ser bajadas por
debajo de la mesa rotatoria antes de arrancar las bombas.
El motor debe ser probado en tres ratas de flujo distintas
que caigan dentro de la escala de operación y se debe
anotar la presión en superficie para cada una de estas
pruebas.
La válvula de desvío debe ser colocada debajo de la mesa
rotaria antes que se paren las bombas.
Se debe medir la distancia entre el motor de fondo y el
tope de la caja de la mecha con el motor colgando.
CORRIENDO AL HOYO:
Después que el motor sea bajado al hoyo y el fluido
empiece a fluir, se deben realizar pruebas de presión de
flujo similares a las que se realizaron en la superficie, esta
vez con el motor rotando libremente sin tocar fondo.
Cuando la barrena toque fondo, se debe añadir peso
paulatinamente y cualquier cambio en la presión debe ser
anotado
Es necesario dejar correr la mecha libremente hasta que se
haya cortado una configuración.
“USO DE MOTOR DE FONDO”
PERFORANDO:
Los aumentos de presión en superficie están en
proporción directa con los aumentos en la torsión de
perforación de acuerdo con la escala normal de
funcionamiento de los motores.
Durante operación continua, la diferencia en presión
citada para cada motor, según la empresa de servicio, en
las tablas de especificaciones de ejecución no debe ser
excedida.
La rotación de la tubería debe ser limitada a 80 r.p.m. para
evitar daños en el estator o a las conexiones muescadas.
SACANDO EL MOTOR:
Cuando la herramienta sale a la superficie se debe
examinar el desgaste ocurrido en la balinera de empuje y
el estabilizador.
Antes de volver a “correr el motor”, se debe tomar en
consideración la ejecución del motor durante la última
“corrida”, el número total de horas de circulación y la
condición de las balineras.
Los orificios de salida de la válvula de desvío deben ser
lavados con un chorro de manguera.
Antes de tumbar el motor en la superficie, se debe quitar
el fluido de la sección de empuje mediante chorros de
agua, utilizando la mesa rotatoria para voltear el eje del
empuje a la derecha mientras que el cuerpo del motor es
sujetado con las tenazas de desenrosque.
APLICACIONES DEL MOTOR DE FONDO OTRAS APLICACIONES
32. 6.4.3 Tuberías de revestimiento.
¿QUÉ SON LAS TR?
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.
SELECCIÓN:
La selección apropiada de las tuberías de revestimiento es uno de los aspectos más importantes en
la programación, planificación y operaciones de perforación de pozos.
La capacidad de la sarta de revestimiento seleccionada para soportar las presiones y cargas para una
serie dada de condiciones de operación, es un factor importante en la seguridad y economía del
proceso de perforación y en la futura vida productiva del pozo.
El objetivo es diseñar un programa de revestidores que sea confiable, sencillo y económico.
FUNCIONES:
La razón primaria de colocar una tubería de revestimiento en un pozo, es proporcionar protección
al hoyo en una forma segura, confiable y económica. Entre las funciones más importantes de las
tuberías de revestimiento están:
Evitar derrumbes en el pozo durante la perforación
Evitar contaminaciones de aguas superficiales
Suministrar un control de las presiones de formación
Prevenir la contaminación de las zonas productoras con fluidos extraños
Al cementar un pozo, se puede aislar la comunicación de las formaciones de interés
Confinar la producción del pozo a determinados intervalos
Facilitar la instalación del equipo de superficie y de producción
33. CARACTERÍSTICAS:
Las tuberías de revestimiento se fabrican de acero de la más alta calidad y bajo
estrictos controles de seguridad en los procesos de fabricación. Son del tipo sin
costura, obtenidas por fusión en horno y soldadas eléctricamente.
El API ha desarrollado especificaciones para la tubería de revestimiento,
aceptadas internacionalmente por la industria petrolera. Entre las
especificaciones incluidas para los revestidores y las conexiones están
características físicas, propiedades de resistencias a los diferentes esfuerzos y
procedimientos de pruebas de control de calidad. En los diseños se deben tomar
en cuenta tales especificaciones para minimizar las posibilidades de fallas.
EXISTEN CUATRO TIPOS DE TUBERIAS:
Tr= Tubería de Revestimiento.
Tp= Tubería de Producción.
Tp= Tubería de Perforación.
Tl= Tubería de Líneas o Descarga
PRINCIPALES FUNCIONES:
Evitar derrumbes.
Previene contaminación de los acuíferos.
Confina la producción del intervalo seleccionado.
Da un soporte para la instalación del equipo de control superficial.
Facilita la instalación del equipo de terminación, así como los sistemas artificiales de producción.
34. 1-. CONDUCTORA:
Es la primera TR que puede ser hincada o
cementada; sirve para sentar el primer cabezal en
el cual se instalan las conexiones superficiales de
control y las conexiones de circulación del lodo
de perforación. Es la de mayor diámetro que se
utiliza en el pozo.
2-. SUPERFICIAL:
Es la tubería que sirve para aislar los acuíferos
subsuperficiales o someros, así como
manifestaciones de gas someros. Debe ser
diseñada para prevenir derrumbes, por lo general
se cementa hasta la superficie.
3-. INTERMEDIA:
Es la tubería que aísla zonas inestables del agujero,
zonas de perdida de circulación de baja presión y
zonas de producción. Se utiliza en la zona de
transición de presión normal a presión anormal.
Algunos pozos requieren de múltiples sartas
intermedias.
4-. EXPLOTACIÓN:
Es la TR que aísla zonas de producción y debe soportar
la máxima presión de fondo de la formación productora.
Así como Tener resistencia a: Corrosión, Presiones que
se manejarán en caso de que el pozo se fracture con el
fin de aumentar su productividad. Bombeo mecánico,
Inyección de inhibidores de aceite etc.
CLASIFICACION DE LAS TR
35. 4.1-. TR CORTA (LINER):
Es una TR que no se extiende a la cabeza del
pozo, Se sostiene por otra sarta. Reduce costos,
mejora la hidráulica durante la perforación
profunda. Se cementa a lo largo de toda su
longitud.
5-. TR Complemento (TIE BACK):
Proporciona la integridad del pozo desde la TR
corta hasta la superficie, es un refuerzo para las
TR de explotación. Se puede cementar
parcialmente.
6-. Sin tubería de producción (TUBINGLESS):
Esta TR se extiende hasta la superficie y se utiliza
como tubería de producción. Se ahorra mucho
dinero.
36. 6.4.4 Obturantes de pérdidas de circulación.
Los materiales de obturación se utilizan
comúnmente cuando se producen situaciones
de pérdida de circulación durante la perforación.
También se utilizan en operaciones
de reparación durante la preparación para ahogar
(matar) un pozo cuando existen probabilidades
de que el fluido de ahogo se pierda en los
disparos.
La selección de un material de
obturación adecuado es crucial durante las
operaciones de reparación de pozos debido a que
la barrera se debe retirar por completo como paso
previo para volver a poner el pozo en producción.
¿Cuándo un pozo se dice que “pierde
Circulación”?
Un pozo pierde cuando el Caudal de retorno
es menor que el Caudal que envío. O sea,
parte del Caudal (fluido) ingresa a la
formación.
¿Cuándo sucederá esto?
La pérdida de circulación se da cuando el fluido de perforación
se Filtra a la formación, ya sea por su alta permeabilidad o por
rebasar La gradiente de fractura del mismo. Esto origina que el
pozo no esté perforando con la columna Hidrostática adecuada
para mantener la presión del yacimiento sin manifestarse.
37. ¿CÓMO SE LOCALIZA LA ZONA PERDIDA?
Método de la Gota Radioactiva:
Se usa cloro radioactivo y un contador de radioactividad. Se
baja la sonda en un determinado lugar (es más fácil de usar).
Se inyecta cloro radioactivo previamente y se cierra el pozo y
se bombea para que admita, se mete lodo por el anular y la
gota baja hasta meterse en la pérdida; mientras tanto al
contador radioactivo lee la troza radioactiva. Si el contador
no lee dicha traza, se encuentra la zona de pérdida (O sea, la
lectura se pierde una vez que la traza radioactiva encuentra
una zona de pérdida ya que se mete en la misma).
Para tener en cuenta Cuando no hay
cambios en las características del lodo
(aumento de peso, viscosidad, Q)
mientras se está perforando y
detectamos una pérdida. Casi podemos
asegurar que la pérdida es en el fondo.
En estos casos, y si la pérdida no es total
(parcial) es conveniente continuar
perforando con pérdida parcial hasta
pasar la formación que admite.
FACTORES QUE AFECTAN LA PERDIDA DE
CIRCULACIÓN
Existen muchos factores que originan pérdidas de
circulación en el pozo, cada uno de estos está relacionado
con el tipo de formación que se está perforando, las
condiciones del pozo y la presión que ejerce la columna
del fluido de perforación.
Fracturas Naturales o Intrínsecas: Estas son creadas
por los esfuerzos tectónicos, y los diferentes eventos
geológicos ocurridos en una determinada zona. (Fig1)
Fracturas Creadas o Inducidas: Son aquellas
producidas durante las operaciones de perforación con
el fin de estimular la formación para mejorar la
producción (fracturamiento hidráulico y
acidificación). (Fig2)
38. Fracturas cavernosas:
Las fracturas creadas en zonas cavernosas están
generalmente relacionadas con formaciones volcánicas o
de carbonatos (caliza y dolomita). Cuando estas
formaciones fisuradas son perforadas, la columna de
fluido de perforación puede caer libremente a través de la
zona vacía creada por la fractura y producir rápidamente
la pérdida del fluido de perforación.
Pérdidas en Formaciones altamente Permeables o poco
Consolidadas:
Pueden tener una permeabilidad suficientemente alta
para que el fluido de perforación invada la matriz de la
formación, y generar así la pérdida de circulación de los
fluidos del pozo. La alta permeabilidad también se
encuentra frecuentemente en las arenas, grava, y
formaciones que fueron arrecifes o bancos de ostras.
FRACTURAS NATURALES:
Pueden ocurrir en cualquier tipo de roca La pérdida es
evidenciada por disminución gradual del fluido de
perforación en los tanques. Si se continúa con la
perforación y se encuentran más fracturas se puede perder
completamente el fluido de perforación.
Fracturas Inducidas:
Pueden ocurrir en cualquier tipo de roca pero se esperan
en formaciones con características de planos débiles
como las lutitas. La pérdida es normalmente repentina y
acompañada por pérdidas de retorno completas.
Cavernas:
Ocurren normalmente en calizas. La pérdida de retorno
es repentina y completa. La tasa de penetración puede
disminuir antes de la pérdida. Usualmente la mecha cae
varios pies antes de volver a encontrar la formación. Se
observa un aumento de peso en el gancho debido a la
sarta y una disminución de peso aplicado sobre la mecha.
Una Confirmada la existencia de la pérdida se
agrega a los lodos materiales Obturantes. Los
materiales Obturantes, son partículas gruesas
que debido a la presión diferencial se adhieren a
las paredes del pozo (en la zona de alta
permeabilidad o fractura), formando un enjarre
que disminuye la filtración del lodo a la
formación del yacimiento.
Los tipos de Obturantes más comunes se
clasifican en: materiales finos o materiales
gruesos. Los más usados en materiales finos son:
Carbonato de Ca granulado (es el mismo que se
usa para densificar, pero de grano más grande,
grueso, e irregular).
Cáscara de nuez: con el Carbonato de Ca,
ambos sirven para arenas permeables, junto con
la inyección que entra a la formación. O sea, el
Carbonato de Ca y la cáscara de nuez, entra en
la formación, se sitúan entre los poros de las
arenas dificultando la permeabilidad.
El inconveniente más grande (de éste tipo de
obturante) es que gran parte se queda en la
pared del pozo y es fácilmente removido por la
circulación y no dura casi nada.
39. La mica fina o la cáscara de arroz, tienen la ventaja, frente
a los Obturantes duros como el carbonato de ca o la
cáscara de nuez (al tener granos duros se quedan pegados
en la pared del pozo) que penetran más profundamente
en las arenas permeables (como son granos blanditos se
meten y deforman, se doblan, entonces son más
efectivos.)
Otro obturante que se utiliza en distintos tipos de
granulometría es goma, llamada MIXEL, que es
mezclada con cáscara de nuez o carbonato – mezcla de
Obturantes blandos y obturantes duros.
Para el caso de pérdidas muy severas se suele usar mezclas
de obturantes finos con gruesos. El más común es el
celofán (papel celofán cortado en tiritas).
Para pérdidas más severas que el caso anterior se suele
usar bagazo de la caña de azúcar.
Al igual contamos con obturantes
poliméricos como lo son:
Drill Seal: Es una mezcla de tierra de
diatomea y materiales fibrosos desarrollada
especialmente para solucionar los
problemas generados por pérdidas totales o
parciales.
Mica: Compuesto por material
seleccionado y molido. Se empela como
obturante primario para controlar las
pérdidas de circulación en cualquier tipo de
primario para controlar las pérdidas de
circulación en cualquier tipo de fluido de
perforación.
40. En sondeos y pozos profundos, con escasa extracción de testigo, con un control simplemente del
detritus, para poder realizar una clasificación litológica, es interesante como se ha referido
anteriormente, la utilización de los registros que nos complementan formaciones que han podido
pasar inadvertidas y nos diferencia con exactitud la localización de capas permeables.
Es evidente, que si dispusiésemos de un testigo continuo de la perforación, el registro sería
innecesario, sin embargo se encarece el precio de la perforación, además del tiempo empleado en
realizarla. Las maniobras de extracción del varillaje, en el caso de los sondeos o pozos a rotación,
elevan el presupuesto considerablemente.
En el inventario de puntos de agua, la aplicación de esta técnica, resulta a veces casi imprescindible.
En la información dada por los propietarios o usuarios de los pozos, la mayoría de las veces éstos
desconocen los distintos espesores de las formaciones atravesadas e incluso la terminología
empleada no es la común utilizada por técnicos, los registros pueden evitar este inconveniente.
Un registro es toda operación realizada en el
interior de un taladro, empleando
procedimientos físicos, que nos proporcionen
datos sobre la naturaleza de los materiales
existentes en dicha perforación.
Los registros utilizados en hidrogeología
pueden clasificarse en:
Radiactivos: rayos gamma y neutrónico;
Eléctricos: potencial espontáneo (PS) y
resistividad (RS).
6.5 Unidad de registros eléctricos. 6.4 Herramientas, materiales y equipo auxiliar de perforación.
EN ESTE CASO
SOLO
HABLAREMOS DE
LOS ELÉCTRICOS
NOTA
¿QUÉ SON LOS REGISTROS?
41. REGISTROS DEL POTENCIAL ESPONTÁNEO (PS)
Mide la caída de potencial originada por una corriente, que se envía a través de la formación por
medio de electrodos. Para realizar el registro, es necesario que el pozo esté sin entubar y lleno de
agua o lodo. Se introduce un electrodo en el interior del taladro, y se cierra el circuito con una
toma en superficie.
El potencial puede medirse directamente o bien a través de un circuito sobre una pluma, que se
desplaza según el valor del potencial y dibuja una línea continua sobre un papel de registro cuyo
movimiento está sincronizado con el movimiento que manualmente vamos realizando con el
electrodo. La curva obtenida está relacionada con la naturaleza del terreno, con la calidad del agua
y con las entradas o salidas de agua en el sondeo.
Frente a las arcillas, las deflexiones son siempre constantes y se alinean según una línea recta, que
se denomina línea base de las arcillas. En las formaciones permeables, la curva PS presenta
desplazamientos a la izquierda, deflexiones negativas o, a la derecha, positivas, de la línea base de
las arcillas, dependiendo de la salinidad del agua de la formación y el filtrado del cake (fig.3.35).
REGISTRO DE RESISTIVIDAD (RS):
El método más sencillo, es el llamado de un
solo electrodo, que emplea corriente alterna.
La intensidad pasa del generador al
electrodo inducido y de éste, al terreno a
través del agua que rellena el sondeo. El
circuito se cierra con el electrodo de
superficie a través del terreno. Existen, pues,
tres resistencias: una la del circuito del
aparato de medida fija, la segunda la del
contacto electrodo-agua-terreno, la tercera
constituida por el terreno que aumenta con
la profundidad de medición. Sabido es que
la resistencia se expresa por la integral de la
inversa de la distancia, por lo tanto, la
resistencia medida corresponde a la zona
próxima al electrodo.
REGISTROS ELÉCTRICOS
42. Con estas condiciones, lo que conocemos son los valores relativos de una capa
respecto a otra. El procedimiento, diferencia bien entre arcillas y arenas. Pueden
apreciarse la existencia de fracturas en roca y la calidad del agua que contienen los
pozos. Los registros RS se realizan al mismo tiempo que los PS. En este tipo de
registros, eléctricos, es necesario conocer las características del lodo de perforación,
cuando se haya utilizado, como también los aditivos que integren el lodo, espesor del
cake, es además conveniente, tomar una muestra del lodo, para determinar su
resistividad en el laboratorio.
En la figura 3.34 se representa un registro de rayos gamma, cuya unidad ha sido de
0,40 MR/m. Se realizó en un sondeo entubado, donde no se había extraído ningún
testigo. La perforación se realizó en el centro de una estructura horizontal terciaria.
Los elementos cartografiados en el borde de la estructura correspondían al Pontiense,
con unos 25 a 30 m de espesor, litológicamente se distribuían en arcillas
suprayacentes a unas calizas. La serie continuaba con el Vindoboniense constituidas
por arcillas y calizas. El análisis del registro nos proporcionó los siguientes datos.
Profundidad del sondeo 37,5 metros:
De 0 a 1,5, Suelo constituido por arcillas en la parte superior que pasa a margoso;
De 1,5 a 2,5 Margas calcáreas, que van aumentando en profundidad en arcillas;
De 2,5 a 13 Entrelechos margosos con arcillas, encontrándose entre 8,5 y 9,5 en
estado más puro de arcillas;
De 13 a 21, Calizas pontienses;
De 21 a 30, Margas con entrelechos arcillosos;
De 30 a 34, Arcillas Vindobonienses;
De 34 a 38,5, Calizas Vindobonienses.
La datación se realiza en función de los materiales encontrados en el borde de la estructura
geológica, que es una meseta o mesa. El cambio de los matriales Pontiense a Vindoboniense
coincide con la cartografía, esto es, a partir de los 30 metros, en la que se observa que la curva
se desplaza hacia la derecha, lo que denota material arcilloso, que corresponde en esta estructura
al Vindoboniense, luego se desplaza hacia la línea base coincidente con calizas datadas en el
mismo piso.
En la figura 3.35 representamos un sondeo de 200 m sin entubar. El análisis de las curvas
evidencían la existencia de un tramo muy permeable entre 85 y 115 m. Entre 180 y 190 m se
detecta un segundo tramo permeable. La existencia de los tramos permeables no evidencia
nada, respecto a la posibilidad de su capacidad hidrológica como acuíferos.
43. Para determinar algunas características de las
formaciones del subsuelo es necesario llevar a
cabo la toma de registros. Para esto se utiliza una
unidad móvil (o estacionaria en pozos costa
fuera) que contiene un sistema computarizado
para la obtención y procesamiento de datos.
También cuenta con el envío de potencia y
señales de comando (instrucciones) a un equipo
que se baja al fondo del pozo por medio de un
cable electromecánico. El registro se obtiene al
hacer pasar los sensores de la sonda enfrente de
la formación, moviendo la herramienta
lentamente con el cable.
Diagrama esquemático de la toma de registros.
44. Luego que una sección de
un pozo ha sido
perforada, se bajan sondas
de medición hasta el
fondo del hueco por
medio de un cable.
Mientras se tira la sarta de
registros hacia arriba del
pozo, se miden de forma
continua varias
propiedades de las
formaciones en función
de la profundidad. Estas
propiedades físicas
pueden interpretarse en
términos de litología,
porosidad, saturación de
hidrocarburos, etc.
45. 6.6 Barril de muestreo de núcleos.
Los núcleos o tetigos son muestras de roca extraída dentro de una tubería de perforación
donde pueden realizarse medidas directas de las características petrofísicas de la
formación.
Un barril de extracción de núcleos se une a la barra perforadora.
Un trépano saca muestras se conecta al fondo del barril. El trépano avanza por
perforación rotatoria- se hace circular agua a través de la barra de perforación durante la
extracción y los recortes son lavados hacia afuera.
Existen dos tipos de barriles:
El barril para núcleo de tubo simple.
El barril para núcleo de tubo doble.
Los núcleos de roca obtenidos con barriles de tubo simple podrían estar sumamente
necesarios.
NUCLEOS O TETIGOS
46. Un barril de extracción de núcleos se
une a la barra perforadora. Un
trépano saca muestras se conecta al
fondo del barril El trépano avanza
por perforación rotatoria, se hace
circular agua a través de la barra de
perforación durante la extracción y
los recortes son lavados hacia afuera.
PROCESO
Existen dos tipos de barriles:
El barril para núcleo de tubo simple.
El barril para núcleo de tubo doble.
Los núcleos de roca obtenidos con
barriles de tubo simple podrían estar
sumamente alterados y fracturados
debido a la torsión. Los núcleos de roca
menores que el tamaño BX tienden a
fracturarse durante el proceso de
extracción.
Los elementos de corte
usados son diamante,
tungsteno, carburo, etc
Existen varios tipos de
barril con igual variedad en
tamaños, así como: las
barras perforadoras
compatibles comúnmente
usadas para la exploración
de las cimentaciones.
47. Cuando las muestras se recuperan, la
profundidad de recuperación debe ser
apropiadamente registrada para su
posterior evaluación en el laboratorio.
Con base en la longitud del núcleo de
roca recuperado en cada corrida, las
siguientes cantidades se calculan para
una evaluación general de la calidad de
roca encontrada.
Una relación de recuperación de 1
indicará la presencia de roca intacta; para
rocas altamente fracturadas, la relación de
recuperación es de 0.5 o menor. La tabla
2.9 presenta la relación general entre el
RQD y la calidad de la roca in situ.
En los programas de exploración, operaciones de
completación y reacondicionamiento de pozos,
así como en la evaluación de estos y de
yacimientos. Indican una evidencia positiva de la
presencia de petróleo, la capacidad de
almacenamiento de los fluidos del yacimiento
(porosidad) y la capacidad y distribución del
flujo (permeabilidad) esperado. Las saturaciones
residuales de los fluidos permiten la
interpretación de la producción probable de
petróleo, gas o agua.
48. PRUEBAS CON NÚCLEOS
Porosimetría por Inyección de Mercurio:
Proporciona una excelente evaluación cualitativa de los
poros, útil para documentar cambios en las unidades
litológicas o de flujo de producción dentro de un
yacimiento.
Mediciones de Presión Capilar:
Proporcionan las curvas de presión capilar para la
evaluación de las saturaciones de hidrocarburo del
yacimiento.
Evaluación de Humedad:
Muestra las condiciones básicas bajo las cuales los
líticos adquieren humedad por diferentes tipos de
fluidos.
Parámetros de la Resistencia de la Formación:
Evaluación exacta de los registros eléctricos de fondo
para la determinación de la saturación de agua.
Parámetros de Permeabilidad Relativa:
Medidos a condiciones de presión y temperatura del
yacimiento, son esenciales para que las simulaciones del
yacimiento predigan reservas recuperables y evalúen el
impacto económico de la inyección de agua u otros
proyectos de recobro mejorado.
Pruebas de Recuperación de la Permeabilidad Líquida:
Proporcionan la evaluación más exacta de cualquier
efecto perjudicial al exponer un yacimiento a fluidos
extraños tales como lodo de perforación o fluidos de
completamiento.
Pruebas de Pérdida de Lodo de Perforación:
Proporcionan una evaluación exacta del control de
pérdida y del daño de la formación en sistemas de lodo.
49. MUESTREO DE NUCLEOS
Una toma de núcleos puede
realizarse en pozos de
cualquier tipo: exploratorio,
en desarrollo y de avanzada.
Puede efectuarse en forma
continua, en este caso el
taladro se detiene solamente
para repasar el hoyo o en
forma alterna, es decir,
tomando los intervalos de
interés basándose en los
criterios siguientes:
NÚCLEOS CONVENCIONALES
50. NÚCLEOS CONVENCIONALES CON TUBO PVC
Se usa esta herramienta con
éxito en formaciones semi-
consolidadas, sin embargo, su
uso en formaciones no
consolidadas no ha sido del
todo satisfactorio debido entre
otros factores a:
Con este tipo de herramienta es posible cortar
núcleos entre 3” – 5 ½ de diámetro- generalmente
se usa retenedor doble y la longitud máxima por
núcleo es 31 pies.
51. Para la toma de núcleos en formaciones semi-
consolidadas y no consolidadas que son muy
blandas y friables, se usa una herramienta que
consta de un tubo externo, un tubo interno
dentro del cual se encuentra una junta de
expansión, que posee una capacidad de estirarse
cada 2 pies, un gato mecánico, una válvula con
flujo en un solo sentido, una manga de goma, un
retenedor de núcleos y una mecha de diamante
con un hueco en su parte central que permite la
entrada del núcleo al porta muestras (Figura 3).
NÚCLEOS EN MANGA DE GOMA
Para la toma de núcleos que se desean mantener en contacto
con sus fluidos originales se utiliza una herramienta
especializada que permite recuperar núcleos a la presión del
yacimiento con un porcentaje de recobro excelente en
formaciones consolidadas. Los fluidos del yacimiento se
mantienen en su forma original, sin sufrir alteraciones al
extraer el núcleo (Figura 4).
Si el proceso de perforación se hace con cuidado se pueden
obtener núcleos con una invasión muy baja de fluidos de
perforación, previniendo expansión de gas y pérdida de
fluidos.
El corte de núcleos con esta herramienta se hace con una
tecnología similar al corte de núcleos convencionales.
Durante el corte, el entrampamiento de presión está
acompañado por acciones mecánicas que crean un sello en
el tope y en la base de la herramienta. Esto hace que el
núcleo obtenido esté presurizado. El sistema también puede
mantener la presión de la formación.
Una vez tomados, los núcleos son congelados en la
superficie utilizando nitrógeno líquido y hielo seco,
manteniendo la presión del yacimiento. Los fluidos de esta
forma se mantienen inmóviles dentro del núcleo. Una vez
congelados, los núcleos pueden ser removidos de la
herramienta para ser transportados al laboratorio en estado
congelado. El congelamiento está acompañado de la
colocación del núcleo completo en hielo seco hasta el
momento de su uso.
NÚCLEOS PRESURIZADOS
Desafortunadamente, obtener este tipo
de núcleo es muy costoso (10 veces el
costo para obtener un núcleo
convencional).
52. https://terrarocdrilling.com/wp-
content/uploads/2020/04/45286_Terraroc_brand_identity_8_19_Geobor-
wireline_core_barrel_operating_instructions_5_A4_LX.pdf
Para obtener éste tipo de núcleos se utiliza una herramienta muy parecida a la
descrita anteriormente (Figura 5), se puede usar para toma de núcleos de cualquier
litología.
Los núcleos orientados son muy importantes para el estudio de fracturas en las
calizas del Cretáceo, debido a que permiten conocer la inclinación y dirección de
las fracturas y las estructuras geológicas que poseen porosidad secundaria capaces
de almacenar hidrocarburos o desarrollar un programa de estimulación de pozos,
con la finalidad de incrementar la producción de un yacimiento.
NÚCLEOS ORIENTADOS
Barril de extracción de
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53. 6.7 Herramientas especiales.
TIPOS DE HERRAMIENTAS DE CONSTRUCCIÓN Y SUS USOS
Para realizar construcciones de calidad, además de conocimientos y habilidades, se
requieren herramientas de construcción, especiales para realizar de forma más fácil y
eficiente diversas tareas que son prácticamente imposibles para la mano humana. Las
constructoras, pequeños negocios de reparación, los albañiles e incluso en el hogar, es
necesario contar con herramientas, desde las más básicas para reparar pequeños
desperfectos o decorar las habitaciones, por lo que es común que en todas las casas haya
por lo menos un martillo y unos desarmadores.
Las herramientas son indispensables materiales para construcción, ya que nos ayudan a
obtener los resultados deseados en menos tiempo; existen varios tipos de herramienta
con fines diversos, estos son:
Herramientas manuales de construcción
Son herramientas que se utilizan con la mano para golpear, percutir (como el mazo o el
martillo), cortar (como el machete o la segueta), excavar, remover la tierra o materiales
sueltos, hacer fosos (como el pico, la macana y la pala), para transportar cargas de gran
peso a lugares relativamente cercanos (carretilla), para nivelar el trazado, colocar el
concreto, repellar o dar acabados, reforzar la colocación de bloques (cuchara de albañil),
entre muchas otras que podemos utilizar manualmente y con cierto grado de esfuerzo
por parte de quien las utiliza.
54. Herramientas para limpieza
Durante el proceso de construcción el orden y el aseo son indispensables para retirar el
polvo, deshechos y escombros que lucen mal y contaminan el medio ambiente, por lo
que se deben estar haciendo una limpieza periódica, para esto se utilizan los escobones,
escobas, mangueras, entre otras herramientas.
Herramientas eléctricas de construcción
Existen actividades para las que se requieren herramientas que utilizan un motor para la
realización de tareas que pueden ser doblemente difíciles para la mano humana, como
las sierras eléctricas, que pueden ayudarnos a cortar madera o acero; también
encontramos las esmeriladoras, taladros para perforar muros, metales o madera, lijadoras
para dar acabados a hojas o bandas con abrasivos, soldadoras, entre otras.
Herramientas de medición
Para medir, trazar y crear ángulos de trabajo con gran precisión se requiere de
herramienta adecuada como el flexómetro y escuadra para la medición correcta y exacta;
hay varios tipos de instrumentos para mediciones de milímetros, centímetros, metros
cuadrados o cúbicos, hasta hectáreas, por lo que podemos encontrar metros plegables,
escuadras, cintas métricas, metros láser, calibre, plomada, nivel, compás, transportador
de ángulos, entre otras.
Herramientas de pintura
Para pintar nuestros muros no sólo necesitamos la pintura y el rodillo, existen otros
accesorios de gran ayuda para lograr acabados especiales; las brochas y pinceles vienen
en tamaños y texturas especiales, dependiendo del elemento que vamos a pintar, mientras
que los rodillos se utilizan para pintar más rápidamente los muros lisos. Además de estos,
se necesitan raspadores y espátulas para eliminar los restos de pinturas de muros y
cristales sin dañarlos, bandejas o cubos para depositar solo cierta cantidad de pintura o
mezclarla, tubos de extensión para llegar mucho más lejos sin la necesidad de escaleras.
La variedad de herramientas para construcción es muy amplia, ya que son de gran ayuda
para los diferentes oficios y profesiones relacionadas, como la carpintería, albañilería o
arquitectura (entre otros); en FERREX encuentra gran variedad de herramientas y
materiales para construcción, de excelente calidad y precio especial, llámenos y pida su
cotización.
55. MECANISMOS DE PERFORACIÓN
La perforación de un pozo en
tierra o mar consiste en la
penetración de las diversas capas
de roca hasta llegar al
yacimiento.
Antiguamente este proceso se
hacía mediante el golpeteo del
suelo y la roca con algún material
duro (barrena) hasta desgastarlos
En 1859 se desarrolló la teoría
de perforar manteniendo la
barrena todo el tiempo en
contacto con la roca y que el
corte de roca se hiciera mediante
la rotación continua de la
barrena.
Actualmente para perforar un pozo, se utiliza de
manera general, un sistema rotatorio.
Esta operación de perforar un pozo se lleva a cabo
mediante una herramienta denominada “Barrena”
La industria clasifica generalmente a los pozos
como “pozos exploradores”, “pozos
delimitadores” y “pozos de desarrollo”.
Para poder seleccionar un equipo de perforación
específico, se deben determinar los requerimientos del
pozo a perforar, dentro de los más importantes se
encuentran:
Diámetro del agujero a perforar.
Potencia hidráulica.
Tipo y configuración de las sartas de
perforación.
Programa de tuberías de revestimiento, etc.
SELECCIÓN DEL EQUIPO DE PERFORACIÓN
56. HERRAMIENTAS Y EQUIPOS DE PERFORACIÓN
Rotación de la sarta directa.
Mayor seguridad operacional.
Instalación fácil y manejo a través de una
consola.
Proceso efectivo, menor tiempo de perforación,
reduce los gastos.
Efectivo en actividades de pesca
TOP DRIVE
Trasmitir el giro que le
proporciona la mesa de rotación
al varillaje.
Conducir por su interior el fluido
de perforación.
KELLY
Enroscada la
cabeza giratoria
de inyección.
Enroscada la
primera varilla de la
columna mediante
un acoplo.
Tubería bastante fuerte y relativamente liviana.
Conectarse al kelly o top drive.
Manejo cuidadoso y mantenimiento regular.
DRILL PIPE
57. Función reducir la fatiga y estrés del Drill
Pipe:
Consta de paredes gruesas, mayor cantidad
de juntas y estas son más largas.
HWDP espiral presenta estrías que reducen
el área de contacto.
HEAVY WALLED DRILL PIPE (HWDP)
FUNCIONES
Aumentar el peso de la
broca para permitir que
los cortadores de la
misma perforen la
formación.
Producir un efecto péndulo,
permitiendo que los pozos
casi verticales puedan ser
perforados.
Mantener al
drill pipe en
tensión
Proporcionar rigidez o
consistencia para que
la dirección del pozo
se mantenga.
58. Su diámetro oscila entre 3 y 12
pulgadas.
Su peso varía entre 650 y 1500 lb (300
a 5100 kg)
La longitud de los drill collars
usualmente es de 30-31 pies (9,5 m).
COLLARES DE PERFORACIÓN
(DRILL COLLARS)
TIPOS DE DRILL COLLARS
CROSSOVERS
REAMERS Y ESTABILIZADORES
62. SHOCK-SUBS Y
MUD MOTORS
ACUMULADORES
Y BOMBAS
CASING
Herramientas utilizadas en la perforación
de pozos direccionales:
HERRAMIENTAS DEFLECTORAS:
Mecha: Permite cortar y penetrar
las formaciones (Normalmente
blandas).
63. Cucharas deflectoras “Whipstocks”:
piezas de acero en forma de cuchara,
se utilizan para iniciar las desviaciones.
Motores de fondo: elimina la rotación
de la tubería.
HERRAMIENTAS DE MEDICIÓN:
Sirven para localizar posibles “Patas de
perro”.
Péndulo invertido o totco: Instrumento para
detectar las desviaciones.
Monel: herramienta que corrige los efectos
del campo magnético de la tierra y material
metálico de la sarta de perforación.
Martillo (Jar): herramientas que se encarga
de desarrollar un impacto en caso de hoyos
ajustados o atascados
64. Estabilizador: Se usan para
controlar la desviación del hoyo
y reducir el riesgo de patas de
perro.
HEL (Hostil environment
logging): herramienta para
cuantificar la profundidad de
perforación.
MFR (Multiply
frecuency resistivity):
herramienta para obtener
datos en tiempo real de la
litología y fluidos
presentes mientras se está
perforando.
65.
66.
67.
68.
69.
70. CONCLUSIÓN
En la elaboración de éste trabajo pude darme una retroalimentación con los inicios del petróleo, donde
entendí nuevamente sobre los tipos de sistemas de perforación, y cada función de los equipos
convencionales de perforación, así que gracias a ello pude reforzar conocimientos que había adquirido
con anterioridad en otras materias, aunque fue algo tedioso conseguir información fiable para crear éste
documento, debido a las inconsistencias que venían dentro de diferentes fuentes que fui descubriendo,
aun así logré comprender acontecimientos relevantes sobre la historia del petróleo y de igual forma,
conocí las herramientas que son de vital importancia para la construcción de los pozos petroleros.
El petróleo se conoce desde tiempos remotos; se reporta que fue utilizado por Babilónicos y
Bizantinos hace tres mil años antes de nuestra era, en actividades tales como construcción y
momificación.
Por otro lado, puedo decir que recabar toda la información presente fue compleja por la variedad de
sitios que se encuentran, pero al menos pude descubrir subtemas interesantes que no me esperaba, y
guardé archivos que me servirán durante mi crecimiento profesional.
Sin embargo, las tecnologías modernas de perforación direccional permiten perforar pozos
marcadamente oblicuos y hasta con tramos horizontales, los que pueden llegar a gran profundidad.
Esta posibilidad es importante ya que los yacimientos en rocas que contienen hidrocarburos son
normalmente horizontales o semi horizontales, por lo que un pozo taladrado horizontalmente logra
una mayor superficie en producción que uno hecho verticalmente, lo que implica una mayor
productividad.
El uso de la perforación desviada u horizontal también ha permitido alcanzar depósitos a kilómetros o
millas de distancia de la perforación y ha hecho posible la explotación de yacimientos de hidrocarburos
situados debajo de sitios en los cuales es muy difícil colocar una plataforma de perforación o bajo áreas
ambientalmente sensibles, urbanizadas o pobladas. Sin duda he aprendido bastante, o al menos lo
necesario para desenvolverme en el campo laboral, y sé que bajo esta información podré ser capaz de
comprender o guiarme ante ciertos temas sobre el mismo.
71. FUENTES BIBLIOGRÁFICAS
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docx
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Scribd. https://es.scribd.com/doc/215796162/EQUIPOS-CONVENCIONALES-DE-
PERFORACION
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https://es2.slideshare.net/magnusgabrielhuertafernandez/componentes-del-equipo-de-
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D. (2012a, septiembre 5). Motores de fondo_. Slideshare.
https://es2.slideshare.net/Deisy4/motores-de-fondo