Perforacion De Pozos Para Hidrocarburos 3c3s49
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CÁLCULOS DE RESERVAS Y PRODUCTIVIDAD DE PETRÓLEO Y GAS
CLASIFICACIÓN DE LAS RESERVAS DE ACUERDO A LA CERTIDUMBRE DE OCURRENCIA
Reservas probadas
Las Reservas Probadas son los volúmenes de hidrocarburos estimados con razonable certeza y recuperables de yacimientos conocidos, de acuerdo con la información geológica y de ingeniería disponible y bajo condiciones operacionales, económicas y regulaciones gubernamentales prevalecientes.
Reservas probables
Las Reservas Probables son los volúmenes estimados de hidrocarburos asociados a acumulaciones conocidas, en los cuales la información geológica, de ingeniería, contractual y económica, bajo las condiciones operacionales prevalecientes, indican (con un grado menor de certeza al de las reservas probadas) que se podrán recuperar.
Reservas posibles
Las Reservas Posibles son los volúmenes de hidrocarburos, asociados a acumulaciones conocidas, en los cuales la información geológica y de ingeniería indica (con un grado menor de certeza al de las reservas probables) que podrían ser recuperados bajo condiciones operacionales y contractuales prevalecientes.
CLASIFICACIÓN DE LAS RESERVAS SEGÚN LAS FACILIDADES DE PRODUCCIÓN
Reservas probadas desarrolladas
Las
Reservas
Reservas probadas no desarrolladas
Probadas
Son los volúmenes de reservas
Desarrolladas están representadas
probadas de hidrocarburos que no
por el volumen de hidrocarburos
pueden
comercialmente recuperable del
comercialmente a través de los
yacimiento por los pozos e
pozos e instalaciones de producción
instalaciones
disponibles.
disponibles.
de
producción
ser
recuperadas
CLASIFICACIÓN DE LAS RESERVAS SEGÚN LOS MÉTODOS DE RECUPERACIÓN
Reservas suplementarias
Reservas primarias
Son
las
cantidades
Hidrocarburos
que
de
Son las cantidades adicionales de hidrocarburos que se
se
pudieran
recuperar,
como
resultado
de
la
pueden recuperar con la
incorporación de una energía suplementaria al
energía propia o natural del
yacimiento a través de métodos de recuperación
yacimiento.
suplementaria, tales como inyección de agua, gas, fluidos miscibles o cualquier otro fluido o energía que ayude a restituir la presión del yacimiento y/o a
desplazar
los
hidrocarburos
extracción del petróleo.
para
aumentar
la
MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE RESERVAS El cálculo de las reservas de hidrocarburos es un proceso complejo que se efectúa aplicando a la información geológica y de ingeniería a los métodos determinísticos y el uso de sus diferentes formas de cálculo depende de la cantidad y calidad de la información disponible y al grado de desarrollo de los yacimientos. MÉTODO DETERMINÍSTICO
MÉTODO VOLUMÉTRICO
Utiliza valores puntuales que representan el mejor estimado
Se utiliza para calcular el Hidrocarburo Original En Sitio
de cada parámetro geológico, de ingeniería y económico en
(POES, GOES y COES) con base en el modelo geológico
la estimación de las reservas para cada caso específico.
que geométricamente describe el yacimiento y a las
Este método trata cada parámetro como un rango de
propiedades de la roca y de los fluidos.
valores, los cuales son representados por variables
El Método Volumétrico es el adoptado por el Ministerio
aleatorias que permiten describir eventos futuros cuyos
de Energía y Petróleo como Método Oficial para el
resultados son una incertidumbre. Dichas variables se
cálculo de las reservas. Estos cálculos pueden estar
representan mediante distribuciones estadísticas.
apoyados por cualquier otro método.
ABREVIATURAS Y PARAMETROS
CALCULO DE PETRÓLEO Y GAS ASOCIADO
CÁLCULO
DEL
PETRÓLEO
ORIGINAL EN SITIO (POES):
Donde:
CÁLCULO DEL GAS ORIGINAL EN SITIO DE LA CAPA DE GAS (GOES):
CÁLCULO DEL GAS EN SOLUCIÓN ORIGINAL EN SITIO (GOES):
Donde:
Donde:
7758 = Cte. Para el petróleo original en sitio.
43.560 = Cte. Para el gas original en sitio.
POES = PETRÓLEO ORIGINAL EN SITIO.
Vb
Vb
Rsi
= Volumen = Porosidad
= Volumen = Porosidad
Sot
= Saturación de petróleo inicial
Sgi
= Saturación del gas inicial
Bot
= Factor volumétrico del petróleo inicial
1/Bgi
= Factor de merma del gas
= Relación gas/Petróleo inicial
CALCULO DE GAS NO ASOCIADO (CONDENSADO)
CÁLCULO DEL GAS CONDENSADO
ORIGINAL EN SITIO (GCOES):
Donde:
CÁLCULO DEL GAS SECO
ORIGINAL EN SITIO (GSOES):
Donde:
43.560 = Cte. Para el gas original en sitio.
GCOES = GAS CONDENSADO ORIGINAL EN SITIO
A
= Área
Fg
e
= Espesor = Porosidad
Sgci
= Saturación del gas condensado inicial
1/Bgci = Factor de merma del gas condensado
= Fracción del gas seco en el gas condensado
LA EXPLOTACIÓN DE CAMPOS PETROLÍFEROS EXTRACCIÓN DE RECURSOS PETROLIFEROS MÉTODO DE ROTACION
Consiste en un sistema de tubos acoplados unos a continuación de otros que, impulsados por un motor, van girando y perforando hacia abajo. En el extremo se halla una
broca o trépano con dientes que rompen la roca, cuchillas que la separan y diamantes que la perforan, dependiendo del tipo de terreno. Además, existe un sistema de polea móvil
del que se suspende el conjunto de los tubos que impide que todo el peso de los tubos recaiga sobre la broca.
ENCAMISADO
Es un recubrimiento mediante unas paredes o camisas de acero de un grosor de entre 6 y 12
milímetros, evita que las paredes del pozo se derrumben durante la perforación y, al mismo tiempo, la estructura de los estratos del subsuelo permanezca inalterada.
APROVECHAMIENTO DEL YACIMIENTO
Los
cálculos
realizados
históricamente
permiten afirmar que habitualmente una bolsa de petróleo sólo suele ser aprovechada entre un 25% y un 50% de su capacidad total. El petróleo suele estar acompañado en
las
bolsas
por
gas.
Ambos,
por
la
profundidad a la que se hallan, están sometidos a altas presiones; el gas, por esa
Se realiza cuando el petróleo deja de subir por su propia
circunstancia, se mantiene en estado líquido.
cuenta por lo que hay que forzarlo mediante bombas para que suba. Este bombeo se realiza hasta el momento en que el
BOMBEO DEL PETRÓLEO
coste del sistema de extracción es mayor que la rentabilidad que se obtiene del petróleo, por lo que el pozo es abandonado.
INYECCION DE AGUA
Para aumentar la rentabilidad de un yacimiento se suele utilizar un sistema de inyección de agua
mediante pozos paralelos. Mientras que de un pozo se extrae petróleo, en otro realizado cerca del anterior se inyecta agua en la bolsa, lo que provoca que la presión no baje y el petróleo siga siendo empujado a la superficie, y de una manera más rentable que las bombas. Este sistema permite aumentar la posibilidad de explotación de un pozo hasta, aproximadamente, un 33%
de
su
capacidad.
Dependiendo
de
las
características del terreno, esta eficiencia llega al 60%.
INYECCION DE VAPOR
Aquí se utiliza la inyección de vapor, en lugar de agua, lo que permite conseguir dos efectos: 1) Por un lado, se aumenta, igual que con el agua, la presión de la bolsa de crudo para que siga ascendiendo libremente. 2) Por otro, el vapor reduce la viscosidad del crudo, con lo se hace más sencilla su extracción, ya que fluye más deprisa.
OTROS CÁLCULOS DE RESERVA DE PETRÓLEO Y GAS
CÁLCULO POR CURVAS DE
CÁLCULO POR SIMULACIÓN NUMÉRICA
COMPORTAMIENTO DE PRODUCCIÓN
Se utilizan con frecuencia para estimar las
Consiste en la utilización de modelos matemáticos
reservas remanentes mediante la extrapolación
que simulan los procesos que tienen lugar en el
del comportamiento de producción y ayudan en
medio
el diagnóstico del mecanismo de empuje en los
yacimiento. Se basa en la disgregación del
yacimientos cuando se dispone de suficiente
yacimiento en un número de bloques, lo cual
historia de producción-presión. Los principales
permite considerar sus heterogeneidades y predecir
tipos de curvas de declinación se refieren a las
su comportamiento. La validez de este método
variables Producción Diaria vs. Tiempo y
requiere de una buena definición geológica del
Producción Diaria vs. Producción Acumulada.
yacimiento y de las características de sus fluidos.
poroso
durante
la
producción
del
RESERVORIO DE GAS DE CAMISEA UBICACIÓN DEL YACIMIENTO DE CAMISEA
El yacimiento se ubica en la selva amazónica, al sur del Perú, distrito de Echarate, provincia de La Convención, región Cusco, a más de 400 km al Sur Este de la ciudad de Lima.
GENESIS DEL YACIMIENTO DE CAMISEA
La Formación Ene es importante por la presencia de lutitas negras ricas en
materia orgánica, lo que lo convierte en una roca madre prospectiva. Las características geoquímicas de estas lutitas indican una tendencia a generar petróleo o gas, tratándose de materia orgánica enriquecida y con contenido de
CO2 de 2% a 3% y kerógeno del Tipo I y II. Según los isótopos y el diagrama Pristano/Fitano contra Diasterano/Esterano de carbono, estos indican que fueron dos de las rocas madre que originaron los hidrocarburos en el área de Camisea, en el campo San Martín con rocas madre de edad pérmica a carbonífera y los condensados de Cashiari, sólo son correlacionales con rocas madres del carbonífero.
GEOLOGIA DEL YACIMIENTO Su geología se desarrolló en una cuenca de 3000 m de clásticos, desde el Ordovísico al Cretácico, conformando los Yacimientos de Cashiriari y San Martín, con rocas, reservorios en Vivian, Chonta y otros; siendo sus componentes la explotación, transporte y distribución de gas.
YACIMIENTO CASHIRIARI
YACIMIENTO SAN MARTIN
El yacimiento Cashiriari es un anticlinal
El anticlinal de San Martín, es un anticlinal
orientado en la dirección Este - Oeste. El cierre
orientado en dirección NorEste - SurOeste. El
de la estructura lo proporciona una combinación
cierre de la estructura en el Este, Oeste y Sur es
de relieve estructural y falla sellante. Los
por relieve estructural, mientras que por el norte
reservorios van desde Vivian hasta el Ene.
es por una falla de sobre escurrimiento.
EXPLOTACIÓN
El contrato del módulo de explotación es por 40 años, ha sido cedido al Consorcio liderado por Pluspetrol Perú. explotación
comprende
El
módulo
de
dos áreas geográficas, el área del
Upstream que abarca todas las operaciones a realizarse en el Lote 88 y el área del Downstream, que abarca
la Planta de
Fraccionamiento de Líquidos en la zona de Pisco. Dentro del Lote 88 se llevan a cabo una serie de actividades de explotación, construcción y operación, que han sido agrupadas en cuatro sub proyectos: Relevamiento sísmico 3D, perforación de pozos en las plataformas San Martín 1 y 3, Cashiriari 1 y 3, líneas de conducción de gas dentro del Lote 88, planta de gas de Malvinas.
TRANSPORTE
El transporte de gas natural y de los líquidos de gas
(Camisea-Lima)
fue
dado
habiéndose
construido un ducto para Gas Natural de 714 km de longitud,
que va desde
la Planta
Criógenica en Malvinas (Camisea) hasta el “City
Gate” en Lurín - Lima y un ducto para los Líquidos del Gas Natural de 540 km de longitud, que va desde
la Planta
de Gas de Malvinas
(Camisea) hasta la planta de fraccionamiento y terminal en Pisco. La ruta de los ductos, empieza en Camisea, en el departamento de Cusco, y cruza los departamentos de Ayacucho, Huancavelica, Ica y Lima.
YACIMIENTOS PETROLIFEROS EN EL NOR-OESTE DEL PERU Los yacimientos en el noroeste peruano se ubican en las cuencas Talara y Tumbes-Progreso, con formaciones productivas del periodo terciario y reservorios de baja porosidad, así como con petróleo ligero de mejores condiciones para su venta en el mercado. La costa noroccidental del Perú es la zona petrolera más antigua del país, en el departamento de Piura. Allí están los centros petrolíferos de la Brea, Pariñas,Lobitos, El Alto, Talara y los Órganos, todos ellos en la provincia de Talara. Principales yacimientos del Nor- oeste peruano
YACIMIENTO DE TALARA:
Talara: La primera ciudad que tuvo gas natural y petroquímica
En los yacimientos de Talara posee extensiones complejas por bloques fallados con inclinación; estos bloques fallados contienen multireservorios. Las rocas reservorios son principalmente de rocas del Eoceno de la formacion Talara y la roca Generadora son muy probablemente de la edad del Cretaceo El Muerto y Redondo y las lutitas del Eoceno.
YACIMIENTOS PETROLÍFEROS EN EL ZÓCALO CONTINENTAL La producción mundial en los zócalos continentales alcanza el 17% del total de la producción de petróleo crudo, y las reservas estimadas próximas a la costa suman un 21% de los 60 mil millones de toneladas que constituyen el total de la reserva mundial. En el caso peruano, se obtiene el 15.97% de la producción de petróleo en el zócalo continental.
HISTORIA La exploración en el zócalo continental peruano se inicia en la década de los 60. En esos días se realizaba mediante la perforación de pozos dirigidos desde tierra. De acuerdo a la legislación vigente, las empresas petroleras operaban en concesiones, entre ellas la International Petroleum Co. Empresa Petrolera Peruana (Belco), Peruvian Pacific, Petrolera del Pacifico, Petrolera Sullana, Cabeen International, Compañía Petrolera Lobitos y la estatal Empresa Petrolera Fiscal.
Las empresas contratistas Cabeen, Peruvian Pacific, Petrolera del Pacifico, Petrolera Sullana, realizaron los Primeros Pozos Exploratorios en el Mar Frente a las Costas de Los Órganos, Peña Negra, Lobitos, Talara y Litoral, empleando el barco “RINCÓN”, 20 años después de la primera perforación en el mar en el mundo.
Posteriormente la Empresa Petrolera Fiscal, del Estado Peruano, en sociedad con la Empresa Belco Petroleum Co. perfora los primeros pozos exploratorios en el mar frente a las costas de Los Órganos, Peña Negra, Lobitos, Talara y Litoral, empleando una plataforma semisumergible llamada “STORM DRILL V”.
Barco Rincón, que fue empleado para realizar los primeros pozos exploratorios en el talud continental peruano.
Plataforma semisumergible STORM DRILL V, empleada para hacer pozos exploratorios.
Como resultado de los pozos exploratorios se construye la primera plataforma de desarrollo para explotar petróleo en el mar peruano denominada 3A, frente a las costas de la Punta Pariñas empleando una barcaza de desembarco de la 2ª guerra mundial y el apoyo de pescadores artesanales. Los pozos perforados desde esa plataforma resultaron productores de petróleo iniciándose a partir de allí la explotación de hidrocarburos en el zócalo continental del Perú. Plataforma 3A, primera plataforma de desarrollo para explotar petróleo en el mar peruano.
Actualmente las plataformas se construyen en las costas y se transportan en barcazas hasta su ubicación final, luego del lanzamiento se fijan las patas al fondo marino y se sueldan las mesas superiores donde se ubican los demás equipos.
Traslado de un castillo base para plataforma típica noroeste peruano del hacia su ubicación donde Diagrama queuna muestra el proceso de del traslado y ubicación castillo posteriormente se soldarán se van a ubicar el castillo de perforación y los equipos auxiliares. sobrelas el mesas cual sedonde instalará la plataforma.
En la actualidad los pozos que se perforan para la exploración o producción de hidrocarburos pueden ser verticales, dirigidos u horizontales. En el mar la mayoría de los pozos son dirigidos. El zócalo continental de nuestro mar territorial, principalmente frente al litoral de los departamentos de Tumbes y Piura, posee reservas de petróleo que vienen siendo explotadas por empresas como: Americana International Petroleum, Oxiper,
Pozos en la industria petrolera.
En la faja costera y zócalo continental se emplazan las principales cuencas sedimentarias desde el Cretácico Superior y Cenozoico como consecuencia del levantamiento andino. Como resultado 8 de las 18 cuencas, se encuentran localizadas total o parcialmente costa afuera (offshore), ellas son: Tumbes-Progreso. Talara, Sechura, Salaverry, Trujillo, Lima, Pisco y Mollendo. Cuencas sedimentarias que se encuentran localizadas parcial o totalmente en el zocalo continental.
En las cuencas TumbesProgreso y Talara, desde el siglo pasado se ha tenido producción comercial de petróleo, en especial en la Cuenca Talara que ha sido inmensamente explotada y que ha acumulado una producción de alrededor de 1680 millones de barriles de petróleo. Las otras Cuencas ubicadas en el zócalo continental solo han sido exploradas mediante levantamientos sísmicos y con la perforación de algunos pozos.
Cuencas ubicadas en el zócalo continental en las que se ha producido más hidrocarburos.
CUENCA TUMBES-PROGRESO Esta zona abarca las costas de Tumbes y se extiende hasta la frontera con el Ecuador. Se caracteriza por que la amplitud de su zócalo varía entre 50 a 70 km. La empresa BPZ Energy produce 4,300 barriles diarios de petróleo, de la explotación comercial del crudo hallado en el Lote Z-1, del zócalo continental.
Plataforma petrolera ubicada en el zócalo continental frente a las costas de Tumbes.
CUENCA DE TALARA Es la cuenca, de las que se ubican en el zócalo continental, más importante, debido a su gran producción de hidrocarburos. Se caracteriza por que la amplitud de su zócalo varía entre 20 a 30 km. El zócalo es estrecho, en especial en las bahías de Paita y Sechura, desapareciendo casi a la altura de Punta Balcones, Paita y la Península de Illescas. La estrechez del zócalo continental se debe a que en esta zona se ha sufrido levantamientos en el pasado, dando lugar a la formación de los tablazos norteños como Zorritos, el Alto, los cerros de La Brea y Amotape, la Silla de Paita y la Península de Illescas. En la cuenca de Talara el zócalo es estrecho como consecuencia de eventos tectónicos que tuvieron lugar durante el Cretáceo tardío, Paleoceno y Eoceno.
Mapa de la Cuenca de Talara.
PRODUCCIÓN FISCALIZADA DE PETRÓLEO
Producción fiscalizada del petróleo durante el periodo 2002-2012, provenientes del noroeste, del zócalo continental y de la selva peruana.
YACIMIENTOS PETROLÍFEROS EN LA SELVA DEL PERÚ. Los yacimientos de hidrocarburos más importantes de la cuenca amazónica estan al norte del río Marañón y en el Ucayali Central, en términos de su actual producción, se hallan en la Selva norte, en el Departamento de Loreto, mientras que los de la Selva Central son los depósitos de Maquía, Aguas Calientes y Aguaytía en los Departamentos de Ucayali y de Huánuco. Su explotación se acentuó en la década del setenta.
Yacimientos petrolíferos en el Perú. Fuente: Perú Petro.
Actividades de Exploración y Explotación Actividades de Exploración
Especialmente en la zona situada entre los ríos Urubamba, Tambo y Ucayali.
Métodos de Exploración
El sísmico y los pozos exploratorios.
Estimación de las Reservas
4 000 MMB de petróleo recuperables, de los cuales el 71.5 % corresponde a la región de la Selva peruana.
OTROS YACIMIENTOS EN EL TERRITORIO PERUANO En Perú se encuentran reservas petroleras en el zócalo continental, en la costa y en la selva
amazónica,
donde
existen
18
cuencas
sedimentarias que se extienden sobre 84 millones de hectáreas. De los 850 millones de barriles en los que se cifraban las reservas probadas de petróleo a comienzos de los años ochenta, se ha
pasado a 350 millones de barriles. Reservas petroleras en el Perú. Fuente: Perú Petro.
GAS NATURAL EN EL PERÚ PLANTAS DE PROCESAMIENTO DE GAS NATURAL Planta con la cual se procesa gas natural para recuperar líquidos de gas natural y alguna otra sustancia como azufre. Actualmente, en el país se han establecido cuatro plantas de procesamiento de gas natural, constituido de la siguiente manera: Aguaytía Energy del Perú S.R.L. - Planta de Procesamiento y Fraccionamiento de Gas Natural. Graña y Montero Petrolera. - Planta de Gas Natural Verdún y Pariñas. (Piura). Pluspetrol Perú Corporation S.A. - Planta de Separación de Gas Natural, Las Malvinas y Planta de Fraccionamiento de Líquidos de Gas Natural, Pisco. Procesadora de Gas Pariñas S.A.C. - Planta Criogénica de Gas Natural.
Además hay barias reservas gasíferas como el lote 84 (Camisea), lote 31-C (Aguaytía) y el lote 76 que comprende 3 departamentos (Cusco, Puno y Madre de Dios).
AGUAYTÍA El yacimiento de Aguaytía se encuentra localizado en la provincia de Curimaná, Ucayali, a 75 Km. al oeste de la ciudad de Pucallpa (lote 31-C) y a 475 Km. al noreste de la ciudad de Lima. Este yacimiento cuenta con reservas probadas e 0.44 Terapies Cúbicos, TPC, de gas natural seco y 20 millones de barriles de líquidos de gas natural, LGN. El operador inicial del campo de Aguaytía fue Maple Gas Corp., en 1994, que posteriormente cedió el control del proyecto a la empresa Aguaytia Energy del Perú S.R.L, mediante una modificatoria del Contrato de Licencia firmada el 25 de julio de 1996.
Yacimiento de Aguaytía, provincia de Curimaná, Ucayali. Fuente: Perú Petro.
MÉTODOS DE PERFORACIÓN EN LA EXPLORACIÓN DE HIDROCARBUROS
VI MARCO CONCEPTUAL 6.1 LOCALIZACION DE LA FUENTE DE HIDROCARBUROS El petróleo suele encontrarse en ciertos tipos de estructuras geológicas, como:
Anticlinales Trampas por falla Domos salinos
Figura 1 Trampa estructural mixta, donde se evidencia la presencia de una falla y un anticlinal
Luego de seleccionar una zona de interés, se realiza diferentes tipos de análisis como prospecciones geofísicas además de realizar mediciones a fin de obtener una evaluación precisa de las formaciones del suelo.
• Prospecciones Estratigráficas. • Prospecciones sísmicas. Prospecciones • Magnetométricas. Prospecciones
• Fotogramétricas Aéreas. Prospecciones • Gravimétricas. Prospecciones • Radiográficas.
Cuando las prospecciones y mediciones indican la presencia de formaciones de estratos que pueden contener petróleo, se perforan pozos de exploración para determinar si existe o no petróleo o gas y, en caso de que exista, si es asequible y puede obtenerse en cantidades comercialmente viables.
EXPLORACION DE HIDROCARBUROS La exploración comprende el análisis de la información: Información geológica de las formaciones y estructuras presentes Paleontología
Paleoecología información geofísica Sismografía
En los análisis de la información geológica del área se observa el potencial de las rocas presentes en la zona de estudio para producir, almacenar y servir de trampas a los hidrocarburos.
Exploración Geológica comprende:
Exploración aérea.
Métodos Indirectos:Afloramientos,mediciones de direcciones o rumbos en las inclinaciones.
Métodos Directos:perforación de pozos,análisis de los fósiles que contienen la roca,análisis de suelos para determinar su edad geológica.
Exploración superficial Este estudio se enfoca especialmente en los afloramientos de roca, llamadas comúnmente anticlinales,y en los posibles entrampamientos en la llanura. La interpretación sísmica permite delinear las estructuras cerradas e identificar trampas subterráneas potenciales,pero no pronostica en forma confiable el contenido de las trampas.
Exploración profunda. Los estudios de subsuelo, se implementan con la ayuda de datos recolectados en los trabajos de geofísica,sedimentología, paleontología,palinología,geoquímica y otros.Además de estos trabajos,la fase de estudio o prospección geológica se refuerza con estudios de gravimetría (anomalías de campo gravitatorio), magnetometría (anomalías magnéticas) y la sísmica (reflexión y refracción de ondas).
PERFORACIÓN DE POZOS Si bien es cierto la perforación es la forma de corroborar la existencia y la cantidad de los hidrocarburos bajo la superficie. Sin embargo, El hecho de perforar en una estructura cerrada, incluso cerca de un campo productivo de petróleo y gas, no garantiza el hallazgo de fluidos similares, la actividad exploratoria requiere una metodología que permita pronosticar la probabilidad de éxito dados los datos disponibles y las incertidumbres asociadas. TIPOS DE POZOS Pozos de exploración. Después del análisis de los datos geológicos y de las prospecciones geofísicas se perforan pozos de exploración,en tierra firme o en el mar. Los pozos de este tipo que se perforan en zonas donde no se había encontrado antes petróleo ni gas se denominan pozos experimentales o de cateo. Los pozos donde se encuentra petróleo o gas reciben el nombre de “pozos de descubrimiento”. Otros pozos de exploración, conocidos como “pozos de delimitación” o “de valoración”, se perforan para determinar los límites de un yacimiento después del descubrimiento,o para buscar nuevas formaciones que contengan petróleo o gas,situadas cerca o debajo de las que ya se sabe que contienen el producto.A un pozo donde no se encuentra petróleo ni gas, o sólo en cantidades demasiado escasas para una producción económica,se le llama“pozo seco”.
TIPOS DE POZOS • Pozos de desarrollo. Después de un descubrimiento se determina de forma aproximada la extensión del yacimiento mediante una serie de pozos de delimitación o de valoración. Acto seguido se perforan pozos de desarrollo para producir gas y petróleo, cuyo número depende de la definición esperada del nuevo yacimiento, tanto en tamaño como en productividad. Debido a la incertidumbre acerca de la forma o el confinamiento de los yacimientos,algunos pozos de desarrollo pueden resultar pozos secos.
• Pozos de inyección. Bombean aire, agua, gas o productos químicos a los yacimientos de los campos de producción, ya sea para mantener la presión o para desplazar el petróleo hacia pozos de producción mediante fuerza hidráulica o un aumento de la presión. • Pozos de servicio. Son los que se utilizan para operaciones de pesca de tubos o rios y operaciones con cable de acero, colocación de obturadores o tapones, o retirada y rehabilitación. Asimismo,se perforan para la evacuación subterránea del agua salada que se separa del crudo y el gas.
TIPOS DE POZOS • Pozos de Geopresión y Geotérmicos. Son pozos que producen agua a una presión (7.000 psi) y una temperatura (149 °C) extremadamente elevadas, la cual puede contener hidrocarburos.El agua se convierte en una nube de vapor caliente y gases que se expande rápidamente al ser liberada a la atmósfera debido a una fuga o una rotura. • Pozos de múltiples zonas. Cuando se descubren múltiples formaciones productivas al perforar un solo pozo, puede introducirse una columna de tubos en un mismo pozo para cada una de las formaciones. El petróleo y el gas de cada formación se dirigen a su respectiva tubería y se aíslan de los demás mediante obturadores,que sellan los espacios anulares entre la columna de tubos y el revestimiento. • Pozos mermados o casi agotados. Son los que producen menos de diez barriles de petróleo diarios en un yacimiento.
VII MÉTODOS DE PERFORACION
7.1.PERFORACION POR PERCUSION O CON CABLE La perforación a percusión con cable se basa en el golpeteo con una pesada herramienta de corte (trépano) que se eleva con un cable y que cae por gravedad, fragmentando el suelo. Resulta evidente, por tanto, que los sondeos realizados por esta máquina deben ser verticales.
Este sistema empezó a utilizarse en China en el 4000 A.C., consistiendo en un balancín que se contrapesaba con un grupo de hombres que efectuaban el tiro en un extremo de una cuerda mientras que de otra colgaba la sarta de perforación construida con cañas de bambú.
La frecuencia de golpeo se encuentra en el entorno de 40 a 50 impactos/minuto,en función de los parámetros mecánicos del suelo perforado. Con ello se consiguen unos rendimientos medios de 2 a 4 m/día en materiales duros y de 10 a 20 m/día en materiales blandos. La altura de caída del trépano dependerá de la dureza del terreno y de la profundidad del fondo de perforación
La perforación comienza hincando un tramo de tubería, generalmente de longitud inferior a 2 m y con un diámetro mayor al diámetro a perforar (700-800 mm), de forma que sirva de guía inicial al trépano.
Con este sistema de perforación se hace necesario el uso de agua para facilitar la recogida del detritus formado. Este suelo fragmentado mezclado con agua forma un lodo viscoso que se recoge periódicamente mediante una válvula o cuchara de limpieza que se introduce cuando se detiene el golpeteo. Estas cucharas consisten en una tubería terminada en su parte inferior en una válvula, que puede ser plana o de dardo. Figura 2: Sondeo o percusión con cable.
La sarta de perforación se encuentra compuesta por los siguientes elementos: Trépano: Se trata de la herramienta de corte,que permite la perforación. Su peso permite penetrar,triturar,escariar y mezclar el terreno. Barra de carga o barrón: Es una barra cilíndrica de acero forjado que provee a la sarta de perforación del peso necesario y también guía el movimiento alternativo de la sarta. Lleva en su parte inferior una rosca hembra para recibir la rosca macho del trépano, y en su parte superior una rosca macho que conecta con la tijera o montera en su caso. Su longitud varía entre 3 y 5 m,con un peso entre 400 y 1000 kg. Tijera o destrabador: Elemento situado encima del barrón que sirve para desatrancar la herramienta en caso de atasco. Está formada por dos eslabones que permiten un cierto juego longitudinal del orden de 10 a 20 cm. Montera o giratoria: Es el elemento de unión entre la sarta y el cable, permitiendo el giro alrededor de su eje longitudinal.
Sarta de perforación
VENTAJASYAPLICACIONES IMPORTANTES: Como ventajas más importantes de este sistema de perforación es el empleo de maquinaria de coste moderado, la simplicidad de las operaciones, la necesidad de poco personal, el escaso consumo de agua, no usar lodos o mezclas tixotrópicas y la consecución de diámetros importantes de perforación (1.100 mm).
Como inconvenientes se podría señalar la necesidad de personal cualificado, la interrupción de la perforación para la limpieza,el avance lento en rocas duras. Entre sus aplicaciones principales de la perforación a percusión con cable se encuentra la captación de aguas subterráneas. Otros usos menos frecuentes, pero que igualmente encuentran eficiencia óptima son en el área de las perforaciones con fines de recarga artificial de aguas subterráneas, e hidrocarburos.
Figura 3: Componentes del equipo de perforación a percusión
7.2 PERFORACIÓN ROTATIVA:
PERFORACIÓN ROTATIVA: Es un equipo utilizado para perforar hoyos de gran profundidad en el suelo, con el fin de drenar un yacimiento geológico de la manera más económica y rápida posible. Es usado de manera intermitente, ya que el funcionamiento del taladro mismo y las operaciones conexas para realizar las perforaciones requieren hacer pausas durante el curso de los trabajos. Los equipos de perforación rotatoria se clasifican en taladros de perforación en tierra o taladro de perforación costa afuera. Sus características principales de diseño son la movilidad, la flexibilidad y la profundidad máxima de operación. Los componentes del equipo de perforación, en general, son comunes a ambos tipos de taladros de perforación. La única diferencia de peso está en la utilización de un tubo de extensión entre el piso de perforación y el lecho marino cuando se perfora en un ambiente costa marino.
CLASIFICACIÓN: Hay muchos tipos y diseños de equipos de perforación, siendo muchos equipos de perforación capaces de conmutar o combinar diferentes tecnologías de perforación, según sea necesario. Los equipos de perforación pueden ser descritos utilizando cualquiera de los siguientes atributos:
De acuerdo a la fuente de potencia Mecánica: el equipo de perforación utiliza convertidores de torque, embragues, y transmisiones impulsadas por sus propios motores,a menudo diésel.
Eléctrica: los principales elementos de la maquinaria son impulsados por motores eléctricos, por lo general con la energía generada en el lugar de uso de motores de combustión interna Hidráulica:el equipo de perforación utiliza principalmente energía hidráulica
Neumático:el equipo de perforación se alimenta principalmente por aire a presión A vapor: el equipo de perforación utiliza motores a vapor y bombas (obsoletos después de mediados del siglo XX.)
De acuerdo a la tubería usada:
Convencional:utiliza tuberías de perforación de metal o plástico de diferentes tipos. De tubería flexible (coiled tubing): usa un carrete de gran tamaño de tubería flexible y un motor de fondo. De acuerdo a la altura de la cabria: Los equipos de perforación se diferencian por la cantidad de tuberías conectadas que son capaces de sacar simultáneamente y almacenar en la torre cuando se necesita la sarta de perforación fuera del hoyo. Normalmente esto se hace cuando se cambia una mecha o al realizar registros de pozo.
Simple: puede sacar sólo un (1) tubo de perforación por vez. La presencia o ausencia de un pipe rack varía de equipo a equipo. Doble:puede sacar dos (2) tubos de perforación conectados,llamados "pareja de dos tuberías". Triple: puede sacar tres (3) tubos de perforación conectados. El conjunto de tubos es llamado "pareja" o "parada". Tetra:puede sacar cuatro (4) tubos de perforación conectados.
COMPONENTES DEL EQUIPO DE PERFORACIÓN ROTATORIA Un equipo de perforación rotatoria está compuesto básicamente por cinco sistemas: Sistema de levantamiento de la torre de perforacion • Durante cada etapa de la perforación,y para las subsecuentes tareas complementarias de esas etapas para introducir en el hoyo la sarta de tubos que reviste la pared del hoyo,la función del sistema de izaje es esencial. • Meter en el hoyo, sostener en el hoyo o extraer de él tan pesadas cargas de tubos, requiere de un sistema de izaje robusto, con suficiente potencia, aplicación de velocidades adecuadas, freno eficaz y mandos seguros garanticen la realización de las operaciones sin riesgos para el personal y el equipo. Los componentes principales del sistema de levantamiento son:
El malacate El malacate es una máquina cuyas dimensiones de longitud, ancho y altura varían, naturalmente, según su potencia. Su peso puede ser desde 4.5 hasta 35.5 toneladas, de acuerdo con la capacidad de perforación del taladro.
Ubicado entre las dos patas traseras de la torre o torre, sirve de centro de distribución de potencia para el sistema de levantamiento y el sistema rotatorio. La transmisión de fuerza la hace el malacate por medio de la disponibilidad de una serie de bajas y altas velocidades, que se puede seleccionar según la magnitud de la carga que representa Malacate. principal sistema de distribución de la tubería en un momento dado y también la ventaja mecánica potencia en el sistema de levantamiento y de levantamiento representada por el número de cables que rotatorio (Fuente American Petroleum Institute) enlazan el conjunto de poleas fijas en la cornisa de la torre con las poleas del bloque viajero.
El cable de perforación El cable de perforación tiene características como: diámetro de 22 mm a 44 mm; con valores intermedios que se incrementan en 3.2 mm,aproximadamente Según el calibre y el tipo de fabricación del cable, su resistencia mínima de ruptura en tensión puede ser de 31 a 36 toneladas, y la máxima de 75 a 139 toneladas. El peso por metro de cable va desde 2 kg hasta 8.5 kg según el diámetro. Por tanto, el peso de unos 100 metros de cable representa 200 a 850 kg. El cable tiene que ser fuerte para resistir grandes fuerzas de tensión; tiene que aguantar el desgaste y ser flexible para que, en su recorrido por las poleas, el tanto doblarse y enderezarse no debilite su resistencia; tiene que ser resistente a la abrasión y a la corrosión.
Cable de acero utilizado como nexo entre diferentes poleas del sistema de levantamiento
La torre de perforación Se fabrican varios tipos de torres: portátil y autopropulsada, montadas en un vehículo adecuado; telescópicas o trípodes que sirven para la perforación, para el reacondicionamiento o limpieza de pozos. La silueta de la torre es de tipo piramidal y la más común y más usada es la rígida,cuyas cuatro patas se asientan y aseguran sobre las esquinas de una subestructura metálica muy fuerte.
La parte superior de esta subestructura,que forma el piso de la torre,puede tener una altura de 4 a 8.5 metros. Esta altura permite el espacio libre deseado para trabajar con holgura en la instalación de las tuberías,válvulas y otros aditamentos de control que se ponen en la boca del hoyo o del pozo.
El aparejo o polipasto
El aparejo o polipasto se utiliza para obtener mayor ventaja mecánica en subir o bajar los enormes pesos que representan las tuberías. Del carrete de abastecimiento se pasa el cable de perforación por la roldana de la polea del cuadernal de la cornisa y una roldana del bloque viajero,y así sucesivamente hasta haber dispuesto entre los dos cuadernales el número de cables deseados. La punta del cable se ata al carrete del malacate, donde luego se devanará y arrollará la longitud de cable deseado. Este cable (del malacate a la cornisa) es el cable vivo o móvil,que se enrolla o desenrolla del malacate al subir o bajar el bloque viajero.Además,está sujeto a un severo funcionamiento,fatiga y desgaste.
Sistema de rotación: Comprende la mecha o barrena de perforación y todo el conjunto de tubulares que le proveen energía rotatoria para cortar o triturar la formación. a formación. En líneas generales, el sistema de rotación está compuesto por una sarta de perforación (drill string) y un mecanismo que le provea de energía rotatoria.:
Mesa Rotatoria: • La colisa va instalada en el centro del piso de la cabria. Descansa sobre una base muy fuerte, constituida por vigas de acero que conforman el armazón del piso, reforzado con puntales adicionales. • La colisa tiene dos funciones principales: impartir el movimiento rotatorio a la sarta de perforación o s ostener todo el peso de esta sarta mientras se le enrosca otro tubo para seguir ahondando el hoyo,o sostener el peso de la sarta cuando sea necesari o para desenroscar toda la sarta en parejas o triples para sacarla toda del hoyo.Además, la colisa tiene que aguantar cargas muy pesadas durante la metida de la sarta de revestimiento en el hoyo. • Por tanto, y seg ún la capacidad del taladro, la colisa tiene que resisti r cargas estáticas o en rotación que var ían según la profundidad del pozo.
Figura 6: Mesa Giratoria
Junta Giratoria: • La junta giratoria tiene tres puntos importantes de o con tres de los sistemas componentes del taladro. Por medio de su asa, cuelga del gancho del bloque viajero. Por medio del tubo conector encorvado, que l leva en su parte superior, se une a la manguera del fluido de perforación, y por medio del tu bo conector que se proyecta de su base se enrosc a a la junta Kelly. • Los adelantos en el diseño, capacidad y funcionamiento de las partes del taladro nose detienen. Hay innovaciones que son muy especiales. Tal es el invento de la junta giratoria automotriz para eliminar la mesa rotatoriay la junta kelly que se desliza a través de ella.
Figura 7 La junta giratoria.
La Junta Kelly • Generalmente tiene configuración cuadrada, hexagonal, o redonda y acanalada, y su longitud puede ser de 12, 14 ó 16.5 metros. Su diámetro nominal tiene rangos que van de 6 cm hasta 15 cm, y diámetro interno de 4 cm a 9 cm. El peso de esta junta varía de 395 kg a 1.6 toneladas. Esta pieza se conoce por el nombre propio de su inventor, Kelly. • La kelly, como podrá deducirse por su función, es en sí un eje que lleva un buje especial que encastra en la colisa y por medio de este buje la colisa le imparte rotación.
Figura 8 La junta Kelly.
Figura 9: Componentes del sistema de elevación, rotación y potencia de la torre de perforación.
COLUMNADE PERFORACIÓN La columna de perforación, como parte del equipo de perforación, es un conjunto de elementos con que cuenta el perforador para hacer rotar el trépano y lograr la profundidad deseada. Dado la importancia que tiene la columna dentro del costo del equipo, se tratará en forma especial, viendo las recomendaciones para cada caso.
Es la columna de perforación la que transmite la potencia al trépano desde los motores, para perforar, dando peso al trépano, conducto para circular el lodo y profundidad al pozo. La columna de perforación debe cumplir con los siguientes requisitos: • Transmitir potencia al trépano. • Lograr profundidad al perforar. • Permitir circular la inyección. • Ser suficientemente fuerte como para resistir su peso propio.
FUNCIONES DE LA COLUMNA La función de la columna de perforación es casi obvia, sirve para darle movimiento al trépano, proveerle la potencia necesaria para perforar y lograr que aumente su longitud junto con el avance del trépano. La potencia se provee al trépano por dos medios, ambos simultáneamente: • POTENCIA MECÁNICA: En el caso de perforar rotando la columna, le proveerá potencia mecánica al trépano mediante la rotación, transmitida por la columna de perforación como si esta fuera un larguísimo árbol de transmisión. • POTENCIA HIDRÁULICA. Independientemente que perfore con uno u otro método, el lodo al salir por las boquillas del trépano y cargado de una alta energía cinética, produce un impacto hidráulico sobre la superficie de la roca, que producirá el ablandamiento inicial de la formación
Para que la columna pueda cumplir satisfactoriamente con todas las funciones descriptas, deberá quedar constituida por:
• Cabeza de inyección. • Válvula de seguridad de sondeo.
• Vástago y buje de impulso. • Barra de sondeo. • Portamechas. • Motor de fondo. • Trépano.
Cabeza de inyección • La cabeza de inyección es el vínculo necesario para permitir que rote libremente la columna. Las funciones que cumple la“cabeza giratoria”,son: • Permitir la libre rotación de la columna. • Permitir el libre movimiento vertical de la columna.
• Soportar todo el peso de la misma. • Suministrar una conexión hidráulica entre la manga (manguerote) de inyección y la columna. • La Figura 10 muestra una construcción típica de las cabezas giratorias,también llamada unión giratoria.En esta figura pueden observarse sus partes componentes más sobresalientes:
1) Cuello de cisne, 2) Boquilla de lavado,
3) La cabeza tiene un conjunto de sellos para proteger el baño de aceite además de proveer un empaque seguro entre los elementos fijos y los giratorios. 3.a Empaquetadura de fácil recambio. b. Sello mecánico.. c. Retén de aceite inferior. ) Eje hueco o vástago. 5) Sistema de cojinetes.Está formado por:
5.a.Cojinete principal, 5.b.Cojinete inferior 5.c.Cojinete superior, 6) Carcaza,
Figura 10: Construcción típica de las cabezas giratorias
7)Asa o enganche,es el elemento con el cual se cuelga la cabeza del gancho del aparejo.
8) Niple corto de reducción rosca izquierda.
VÁLVULA DE SEGURIDAD DE SONDEO
Como su nombre lo indica, la válvula de seguridad de sondeo tiene por objeto impedir el retorno del fluido por el interior de la columna, cuando el pozo se encuentra sobre presionado, o sea que bloquea el retorno del lodo por la presión del pozo. Esta maniobra se realiza solamente ocurre cuando el pozo está en surgencia. Con el cierre de estas válvulas se evita que se transmita la presión del pozo a la cabeza de inyección, stand pipe,manguerote,etc. Esta válvula, va instalada entre la cabeza giratoria y el vástago de impulso y en condiciones normales de perforación, debe permanecer abierta. Por lo general se puede ver en los equipos una sola válvula de columna, pero existen varios modelos. En principio, se utiliza con frecuencia, dos de estos tipos: Uper kelly valve.
Lower kelly valve
Ambas válvulas son iguales, pero como la superior (uper) va justamente sobre la unión superior del vástago, tanto la conexión superior como la inferior, son de rosca izquierda, por lo expresado antes. En cambio la inferior (lower) tiene ambas conexiones de rosca derecha. La lower kelly valve estando cerrada, permite retirar el vástago, colocar una inside BOP y realizar maniobras con equipos de alambre (sleek line) para instalar o retirar dispositivos dentro de la columna
VÁSTAGOS DE IMPULSO El vástago o kelly, tiene como misión transmitir la rotación a la columna de perforación,por lo que debe soportar todo su peso.A menos que se utilice motor de fondo, sin este elemento resultaría imposible realizar la perforación. La figura 13 ilustra el conjunto de transmisión formado por el vástago (kelly), buje de impulso buje maestro y mesa rotatoria.
Figura 13: Conjunto de transmisión formado por el vástago
BUJE DE IMPULSO El bujo de impulso es el vínculo entre el vástago y la mesa Rotary, como muestra el conjunto de la figura 13. Sobre la zona prismática del vástago se desliza el “buje de impulso” o de encastre. Dado que el movimiento del vástago es doble, esto es, uno de rotación y otro rectilíneo vertical, se produce un gran esfuerzo de desgaste sobre sus caras. Por este motivo el material del vástago debe responder a las exigencias detalladas más arriba. BARRAS DE SONDEO
El tema de las barras de sondeo debería tratarse como un capítulo aparte, dada la gran importancia de estas herramientas respecto del conjunto de la columna, dentro del contexto que se entiende por “costos de perforación”.
6
1.
El cuerpo cilíndrico.
4
7
2.
Recalque superior.
2
8
3.
Recalque inferior.
4.
Extremo superior hembra,o box.
5.
Extremo inferior macho,o pin.
6.
Bandas de color que indican la condición de las uniones.
7.
Bandas de color que indican la condición del cuerpo de la barra.
8.
Hardbanding,material aportado para reforzar las uniones en los puntos de rozamiento,para reducir el desgaste prematuro.
9.
Cuño de marcación permanente,con la clasificación del
1
3
7 6
cuerpo de las barras.
5
Figura 14 Construcción de una barra de sondeo típica
PORTAMECHAS Los portamechas revisten suma importancia en la operación de perforación,por cuanto proveen el peso al trépano y mantienen recta las barras dentro del pozo mientras se perfora.
Los portamechas (P.M.) son piezas cilíndricas de longitud similar a la de las barras de sondeo, respetando los rangos de longitud de aquellas. Poseen un gran peso por unidad de longitud, y su diámetro exterior puede medir desde 3 ½” hasta 11”,mientras que su diámetro interior oscila entre 1” hasta 4 ½”.
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. La barrena es la herramienta clave para el ingeniero de perforación: su correcta selección y las condiciones óptimas de operación son las dos premisas esenciales para lograr el éxito en el proceso de perforación Figura 17 Broca tricónica
MECANISMO DE OPERACIÓN DE LAS BARRENAS
• Las barrenas o brocas fallan las rocas venciendo sus esfuerzos de corte (cortadores fijos). También pueden fallar la roca por compresión (broca tricona)
TIPOS DE BARRENAS
Brocas tricónicas Este tipo de brocas tienen tres conos cortadores que giran sobre su propio eje. Las brocas de conos giratorios son unas de las más utilizadas en la industria por su gran variedad.
a. una conexión roscada (piñon) que une la barrena con una doble caja del mismo diámetro de los lastrabarrenas (drill collars) b. Tres ejes (muñon) del cojinete en donde van montados los conos c. tres conos d. los depósitos que contienen los lubricantes para los cojinetes. e.los orificios (toberas) a través de los cuales los fluidos de perforación fluye para limpiar del fondo el recorte que perfora la barrena. f. cortadores (dientes o incertos) g. hombro de barrena
Figura 19: Broca tricónica y sus partes
Figura 20: Tipos de brocas tricónicas: dientes de acero fresado e inserto de carburo de tungsteno
Brocas de cortadores fijos: Las barrenas de cortadores fijos son cuerpos compactos, sin partes móviles, con diamantes naturales o sintéticos incrustados parcialmente en su superficie inferior y lateral que trituran la formación por fricción o arrastre.
-
Barrena de diamante natural
tienen un cuerpo fijo cuyo material puede ser de matriz o de acero. Su tipo de corte es de diamante natural incrustado en el cuerpo de la barrena.
-
Barrena de diamante térmicamente estable Son utilizadas para perforar rocas duras como caliza dura, basalto y arenas finas. Son más usadas que las de diamante natural.
-
Barrena de diamante compacto de policristalino El diseño de los cortadores está hecho con diamante sintético en forma de pastillas (compacto de diamante).
Barrenas especiales
Las barrenas pueden ser ampliadoras, bicéntricas, desviadoras y sirven para: Los pozos de tamaños mas grandes y aumentar el espacio anular.
Figura 24: barrenas ampliadoras
Figura 26: barrena bicéntrica
Figura 25 barrenas desviadoras (SIDE TRACK)
SISTEMA DE CIRCULACIÓN • Consiste en la circulación de lodo de perforación a alta presión, cuyo objetivo es "Lubricar", "Refrigerar" y "Transportar" los escombros (ripios o recorte) removidos por la mecha a su paso dentro del terreno. • Es de vital importancia ya que sin este sistema el taladro no lograría penetrar ni siquiera 5 metros en el suelo,debido a que la gran fricción generada elevaría la temperatura y fundiría la mecha. • Un sistema de circulación típico en un equipo de perforación rotatoria está compuesto por el equipo superficial y sub superficial
EL EQUIPO SUPERFICIAL ESTÁ COMPUESTO POR:
• Bombas • Presas de lodo (descarga,de asentamiento y la de succión) • El stand pipe,swivel y flecha • El equipo de control de sólidos • El desgasificador • Temblorina • Preventores
EL EQUIPO SUB SUPERFICIAL ESTÁ COMPUESTO POR:
• Tubería de perforación • Las trabarrenas • Herramientas • Barrena • El pozo mismo
LAS BOMBAS • El componente más importante en el sistema de circulación es la bomba de lodos y la potencia hidráulica suministrada por esta ya que de esto dependerá el gasto y la presión requeridas para una buena limpieza del pozo
EN LA INDUSTRIA PETROLERA SE UTILIZAN DOSTIPOS DE BOMBAS: • Bombas dúplex:
Estas bombas se caracterizan por estar constituidas de dos pistones y manejar altos gastos, pero baja presión de descarga.Son de doble acción,o sea que bombean el fluido en los dos sentidos. En la actualidad estas bombas se utilizan en los equipos que reparan pozos o en perforación somera.
• Bombas triplex: Están constituidas por tres pistones de acción simple y se caracterizan por manejar altas presiones de descarga y altos gastos y son de fácil mantenimiento.
Estas bombas son las más utilizadas en la industria petrolera
LAS BOMBASTRIPLEX PRESENTANALGUNASVENTAJAS SOBRE LAS DÚPLEX: • Pesan un 30% menos que las dúplex • Manejan alta presión y alto volumen • Son de fácil mantenimiento • Resultan menos costosas
PRESAS DE LODO Son recipientes metálicos utilizados para el almacenamiento y tratamiento del lodo de perforación.
Generalmente se utilizan tres presas conectadas entre sí, con la capacidad suficiente para almacenar cuando menos 1.5 veces el volumen total del pozo. • Presa 1.- Es conocida como presa de descarga. • Presa 2.- Es conocida como presa de asentamiento.
• Presa 3.- Es conocida como presa de succión-
ADEMÁS DE LAS PRESAS REGLAMENTARIAS EXISTEN OTRAS PRESAS. • Presa de reserva.- Presa utilizada para almacenar lodo cuando se ha presentado una pérdida de circulación y para mantener lodo de baja o alta densidad. • Presa de baches.- Como su nombre lo indica es una presa utilizada para preparar pequeños volúmenes de baches como: • Bache despegador • Bache de lodo pesado • Bache de lodo viscoso • Bache testigo • Bache con obturante
EL STAND PIPE.
• Es una pieza tubular fijada a una pierna del mástil, en el extremo inferior se conecta con la descarga de la bomba y en el extremo superior se conecta a una manguera flexible de alta presión.
• Cuello de ganso y swivel. - El cuello de ganso es una pieza tubular que une a la manguera flexible con el swivel. • El swivel se conecta en su parte inferior con la flecha o Kelly y nos permite girar la sarta de perforación mientras se circula.
LATEMBLORINA • La temblorina es el primer equipo utilizado para el control de los sólidos producto de la perforación, se instala sobre la presa de descarga, consta de una malla que es vibrada mediante un motor. El tamaño de las partículas retenidas depende del tamaño de la malla utilizada, generalmente retiene partículas mayores de 40 micras. Para la eliminación de partículas más pequeñas se utilizan los hidrociclones y centrifugadoras.
CONTROL DE SÓLIDOS • Para el control de sólidos existe una variedad de equipos que se clasifican en base al tamaño de partícula que pueden eliminar o retener. Estos equipos son instalados inmediatamente después de la presa de descarga o de la de asentamiento. Hidrociclon Existen en diferentes tamaños Eliminan partículas De 40 a7 micras.
EQUIPO DESGASIFICADOR • El equipo desgasificador es de suma importancia,ya que a menudo se perforan formaciones con algún contenido de gas, el cual al ser incorporado al lodo disminuye la densidad del mismo ocasionando inestabilidad y reventones en el pozo.
SISTEMA DE POTENCIA • Generación de potencia: La forma más común de generación de potencia en un equipo de perforación rotatoria es el uso de motores de combustión interna. Estos motores son normalmente alimentados por combustible diesel. Su número depende del tamaño del equipo al que van a suministrar la potencia, típicamente entre 1 y 8 motores,pudiendo ser inclusive más. • Transmisión de potencia:
La potencia generada por los motores primarios se transmite a los equipos para proporcionarle movimiento. Si el taladro es mecánico, la potencia se transmite directamente del motor primario al equipo.
SISTEMA DE SEGURIDAD También conocido como sistema de control de pozos, tiene como función principal bloquear el avance de cualquier influjo de fluidos desde la formación hacia el pozo cuando ocurre una arremetida (intrusión de fluidos de la formación hacia el pozo). El sistema debe estar diseñado para permitir: • Cerrar el pozo desde superficie.
• Controlar la extracción de los fluidos de formación que se encuentran dentro del pozo. • Bombear un lodo de mayor densidad al pozo. • Insertar o sacar del pozo bajo presión la sarta de perforación.
CLASIFICACIÓN DE LAS RESERVAS DE ACUERDO A LA CERTIDUMBRE DE OCURRENCIA
Reservas probadas
Las Reservas Probadas son los volúmenes de hidrocarburos estimados con razonable certeza y recuperables de yacimientos conocidos, de acuerdo con la información geológica y de ingeniería disponible y bajo condiciones operacionales, económicas y regulaciones gubernamentales prevalecientes.
Reservas probables
Las Reservas Probables son los volúmenes estimados de hidrocarburos asociados a acumulaciones conocidas, en los cuales la información geológica, de ingeniería, contractual y económica, bajo las condiciones operacionales prevalecientes, indican (con un grado menor de certeza al de las reservas probadas) que se podrán recuperar.
Reservas posibles
Las Reservas Posibles son los volúmenes de hidrocarburos, asociados a acumulaciones conocidas, en los cuales la información geológica y de ingeniería indica (con un grado menor de certeza al de las reservas probables) que podrían ser recuperados bajo condiciones operacionales y contractuales prevalecientes.
CLASIFICACIÓN DE LAS RESERVAS SEGÚN LAS FACILIDADES DE PRODUCCIÓN
Reservas probadas desarrolladas
Las
Reservas
Reservas probadas no desarrolladas
Probadas
Son los volúmenes de reservas
Desarrolladas están representadas
probadas de hidrocarburos que no
por el volumen de hidrocarburos
pueden
comercialmente recuperable del
comercialmente a través de los
yacimiento por los pozos e
pozos e instalaciones de producción
instalaciones
disponibles.
disponibles.
de
producción
ser
recuperadas
CLASIFICACIÓN DE LAS RESERVAS SEGÚN LOS MÉTODOS DE RECUPERACIÓN
Reservas suplementarias
Reservas primarias
Son
las
cantidades
Hidrocarburos
que
de
Son las cantidades adicionales de hidrocarburos que se
se
pudieran
recuperar,
como
resultado
de
la
pueden recuperar con la
incorporación de una energía suplementaria al
energía propia o natural del
yacimiento a través de métodos de recuperación
yacimiento.
suplementaria, tales como inyección de agua, gas, fluidos miscibles o cualquier otro fluido o energía que ayude a restituir la presión del yacimiento y/o a
desplazar
los
hidrocarburos
extracción del petróleo.
para
aumentar
la
MÉTODOS PARA EL CÁLCULO DE RESERVAS El cálculo de las reservas de hidrocarburos es un proceso complejo que se efectúa aplicando a la información geológica y de ingeniería a los métodos determinísticos y el uso de sus diferentes formas de cálculo depende de la cantidad y calidad de la información disponible y al grado de desarrollo de los yacimientos. MÉTODO DETERMINÍSTICO
MÉTODO VOLUMÉTRICO
Utiliza valores puntuales que representan el mejor estimado
Se utiliza para calcular el Hidrocarburo Original En Sitio
de cada parámetro geológico, de ingeniería y económico en
(POES, GOES y COES) con base en el modelo geológico
la estimación de las reservas para cada caso específico.
que geométricamente describe el yacimiento y a las
Este método trata cada parámetro como un rango de
propiedades de la roca y de los fluidos.
valores, los cuales son representados por variables
El Método Volumétrico es el adoptado por el Ministerio
aleatorias que permiten describir eventos futuros cuyos
de Energía y Petróleo como Método Oficial para el
resultados son una incertidumbre. Dichas variables se
cálculo de las reservas. Estos cálculos pueden estar
representan mediante distribuciones estadísticas.
apoyados por cualquier otro método.
ABREVIATURAS Y PARAMETROS
CALCULO DE PETRÓLEO Y GAS ASOCIADO
CÁLCULO
DEL
PETRÓLEO
ORIGINAL EN SITIO (POES):
Donde:
CÁLCULO DEL GAS ORIGINAL EN SITIO DE LA CAPA DE GAS (GOES):
CÁLCULO DEL GAS EN SOLUCIÓN ORIGINAL EN SITIO (GOES):
Donde:
Donde:
7758 = Cte. Para el petróleo original en sitio.
43.560 = Cte. Para el gas original en sitio.
POES = PETRÓLEO ORIGINAL EN SITIO.
Vb
Vb
Rsi
= Volumen = Porosidad
= Volumen = Porosidad
Sot
= Saturación de petróleo inicial
Sgi
= Saturación del gas inicial
Bot
= Factor volumétrico del petróleo inicial
1/Bgi
= Factor de merma del gas
= Relación gas/Petróleo inicial
CALCULO DE GAS NO ASOCIADO (CONDENSADO)
CÁLCULO DEL GAS CONDENSADO
ORIGINAL EN SITIO (GCOES):
Donde:
CÁLCULO DEL GAS SECO
ORIGINAL EN SITIO (GSOES):
Donde:
43.560 = Cte. Para el gas original en sitio.
GCOES = GAS CONDENSADO ORIGINAL EN SITIO
A
= Área
Fg
e
= Espesor = Porosidad
Sgci
= Saturación del gas condensado inicial
1/Bgci = Factor de merma del gas condensado
= Fracción del gas seco en el gas condensado
LA EXPLOTACIÓN DE CAMPOS PETROLÍFEROS EXTRACCIÓN DE RECURSOS PETROLIFEROS MÉTODO DE ROTACION
Consiste en un sistema de tubos acoplados unos a continuación de otros que, impulsados por un motor, van girando y perforando hacia abajo. En el extremo se halla una
broca o trépano con dientes que rompen la roca, cuchillas que la separan y diamantes que la perforan, dependiendo del tipo de terreno. Además, existe un sistema de polea móvil
del que se suspende el conjunto de los tubos que impide que todo el peso de los tubos recaiga sobre la broca.
ENCAMISADO
Es un recubrimiento mediante unas paredes o camisas de acero de un grosor de entre 6 y 12
milímetros, evita que las paredes del pozo se derrumben durante la perforación y, al mismo tiempo, la estructura de los estratos del subsuelo permanezca inalterada.
APROVECHAMIENTO DEL YACIMIENTO
Los
cálculos
realizados
históricamente
permiten afirmar que habitualmente una bolsa de petróleo sólo suele ser aprovechada entre un 25% y un 50% de su capacidad total. El petróleo suele estar acompañado en
las
bolsas
por
gas.
Ambos,
por
la
profundidad a la que se hallan, están sometidos a altas presiones; el gas, por esa
Se realiza cuando el petróleo deja de subir por su propia
circunstancia, se mantiene en estado líquido.
cuenta por lo que hay que forzarlo mediante bombas para que suba. Este bombeo se realiza hasta el momento en que el
BOMBEO DEL PETRÓLEO
coste del sistema de extracción es mayor que la rentabilidad que se obtiene del petróleo, por lo que el pozo es abandonado.
INYECCION DE AGUA
Para aumentar la rentabilidad de un yacimiento se suele utilizar un sistema de inyección de agua
mediante pozos paralelos. Mientras que de un pozo se extrae petróleo, en otro realizado cerca del anterior se inyecta agua en la bolsa, lo que provoca que la presión no baje y el petróleo siga siendo empujado a la superficie, y de una manera más rentable que las bombas. Este sistema permite aumentar la posibilidad de explotación de un pozo hasta, aproximadamente, un 33%
de
su
capacidad.
Dependiendo
de
las
características del terreno, esta eficiencia llega al 60%.
INYECCION DE VAPOR
Aquí se utiliza la inyección de vapor, en lugar de agua, lo que permite conseguir dos efectos: 1) Por un lado, se aumenta, igual que con el agua, la presión de la bolsa de crudo para que siga ascendiendo libremente. 2) Por otro, el vapor reduce la viscosidad del crudo, con lo se hace más sencilla su extracción, ya que fluye más deprisa.
OTROS CÁLCULOS DE RESERVA DE PETRÓLEO Y GAS
CÁLCULO POR CURVAS DE
CÁLCULO POR SIMULACIÓN NUMÉRICA
COMPORTAMIENTO DE PRODUCCIÓN
Se utilizan con frecuencia para estimar las
Consiste en la utilización de modelos matemáticos
reservas remanentes mediante la extrapolación
que simulan los procesos que tienen lugar en el
del comportamiento de producción y ayudan en
medio
el diagnóstico del mecanismo de empuje en los
yacimiento. Se basa en la disgregación del
yacimientos cuando se dispone de suficiente
yacimiento en un número de bloques, lo cual
historia de producción-presión. Los principales
permite considerar sus heterogeneidades y predecir
tipos de curvas de declinación se refieren a las
su comportamiento. La validez de este método
variables Producción Diaria vs. Tiempo y
requiere de una buena definición geológica del
Producción Diaria vs. Producción Acumulada.
yacimiento y de las características de sus fluidos.
poroso
durante
la
producción
del
RESERVORIO DE GAS DE CAMISEA UBICACIÓN DEL YACIMIENTO DE CAMISEA
El yacimiento se ubica en la selva amazónica, al sur del Perú, distrito de Echarate, provincia de La Convención, región Cusco, a más de 400 km al Sur Este de la ciudad de Lima.
GENESIS DEL YACIMIENTO DE CAMISEA
La Formación Ene es importante por la presencia de lutitas negras ricas en
materia orgánica, lo que lo convierte en una roca madre prospectiva. Las características geoquímicas de estas lutitas indican una tendencia a generar petróleo o gas, tratándose de materia orgánica enriquecida y con contenido de
CO2 de 2% a 3% y kerógeno del Tipo I y II. Según los isótopos y el diagrama Pristano/Fitano contra Diasterano/Esterano de carbono, estos indican que fueron dos de las rocas madre que originaron los hidrocarburos en el área de Camisea, en el campo San Martín con rocas madre de edad pérmica a carbonífera y los condensados de Cashiari, sólo son correlacionales con rocas madres del carbonífero.
GEOLOGIA DEL YACIMIENTO Su geología se desarrolló en una cuenca de 3000 m de clásticos, desde el Ordovísico al Cretácico, conformando los Yacimientos de Cashiriari y San Martín, con rocas, reservorios en Vivian, Chonta y otros; siendo sus componentes la explotación, transporte y distribución de gas.
YACIMIENTO CASHIRIARI
YACIMIENTO SAN MARTIN
El yacimiento Cashiriari es un anticlinal
El anticlinal de San Martín, es un anticlinal
orientado en la dirección Este - Oeste. El cierre
orientado en dirección NorEste - SurOeste. El
de la estructura lo proporciona una combinación
cierre de la estructura en el Este, Oeste y Sur es
de relieve estructural y falla sellante. Los
por relieve estructural, mientras que por el norte
reservorios van desde Vivian hasta el Ene.
es por una falla de sobre escurrimiento.
EXPLOTACIÓN
El contrato del módulo de explotación es por 40 años, ha sido cedido al Consorcio liderado por Pluspetrol Perú. explotación
comprende
El
módulo
de
dos áreas geográficas, el área del
Upstream que abarca todas las operaciones a realizarse en el Lote 88 y el área del Downstream, que abarca
la Planta de
Fraccionamiento de Líquidos en la zona de Pisco. Dentro del Lote 88 se llevan a cabo una serie de actividades de explotación, construcción y operación, que han sido agrupadas en cuatro sub proyectos: Relevamiento sísmico 3D, perforación de pozos en las plataformas San Martín 1 y 3, Cashiriari 1 y 3, líneas de conducción de gas dentro del Lote 88, planta de gas de Malvinas.
TRANSPORTE
El transporte de gas natural y de los líquidos de gas
(Camisea-Lima)
fue
dado
habiéndose
construido un ducto para Gas Natural de 714 km de longitud,
que va desde
la Planta
Criógenica en Malvinas (Camisea) hasta el “City
Gate” en Lurín - Lima y un ducto para los Líquidos del Gas Natural de 540 km de longitud, que va desde
la Planta
de Gas de Malvinas
(Camisea) hasta la planta de fraccionamiento y terminal en Pisco. La ruta de los ductos, empieza en Camisea, en el departamento de Cusco, y cruza los departamentos de Ayacucho, Huancavelica, Ica y Lima.
YACIMIENTOS PETROLIFEROS EN EL NOR-OESTE DEL PERU Los yacimientos en el noroeste peruano se ubican en las cuencas Talara y Tumbes-Progreso, con formaciones productivas del periodo terciario y reservorios de baja porosidad, así como con petróleo ligero de mejores condiciones para su venta en el mercado. La costa noroccidental del Perú es la zona petrolera más antigua del país, en el departamento de Piura. Allí están los centros petrolíferos de la Brea, Pariñas,Lobitos, El Alto, Talara y los Órganos, todos ellos en la provincia de Talara. Principales yacimientos del Nor- oeste peruano
YACIMIENTO DE TALARA:
Talara: La primera ciudad que tuvo gas natural y petroquímica
En los yacimientos de Talara posee extensiones complejas por bloques fallados con inclinación; estos bloques fallados contienen multireservorios. Las rocas reservorios son principalmente de rocas del Eoceno de la formacion Talara y la roca Generadora son muy probablemente de la edad del Cretaceo El Muerto y Redondo y las lutitas del Eoceno.
YACIMIENTOS PETROLÍFEROS EN EL ZÓCALO CONTINENTAL La producción mundial en los zócalos continentales alcanza el 17% del total de la producción de petróleo crudo, y las reservas estimadas próximas a la costa suman un 21% de los 60 mil millones de toneladas que constituyen el total de la reserva mundial. En el caso peruano, se obtiene el 15.97% de la producción de petróleo en el zócalo continental.
HISTORIA La exploración en el zócalo continental peruano se inicia en la década de los 60. En esos días se realizaba mediante la perforación de pozos dirigidos desde tierra. De acuerdo a la legislación vigente, las empresas petroleras operaban en concesiones, entre ellas la International Petroleum Co. Empresa Petrolera Peruana (Belco), Peruvian Pacific, Petrolera del Pacifico, Petrolera Sullana, Cabeen International, Compañía Petrolera Lobitos y la estatal Empresa Petrolera Fiscal.
Las empresas contratistas Cabeen, Peruvian Pacific, Petrolera del Pacifico, Petrolera Sullana, realizaron los Primeros Pozos Exploratorios en el Mar Frente a las Costas de Los Órganos, Peña Negra, Lobitos, Talara y Litoral, empleando el barco “RINCÓN”, 20 años después de la primera perforación en el mar en el mundo.
Posteriormente la Empresa Petrolera Fiscal, del Estado Peruano, en sociedad con la Empresa Belco Petroleum Co. perfora los primeros pozos exploratorios en el mar frente a las costas de Los Órganos, Peña Negra, Lobitos, Talara y Litoral, empleando una plataforma semisumergible llamada “STORM DRILL V”.
Barco Rincón, que fue empleado para realizar los primeros pozos exploratorios en el talud continental peruano.
Plataforma semisumergible STORM DRILL V, empleada para hacer pozos exploratorios.
Como resultado de los pozos exploratorios se construye la primera plataforma de desarrollo para explotar petróleo en el mar peruano denominada 3A, frente a las costas de la Punta Pariñas empleando una barcaza de desembarco de la 2ª guerra mundial y el apoyo de pescadores artesanales. Los pozos perforados desde esa plataforma resultaron productores de petróleo iniciándose a partir de allí la explotación de hidrocarburos en el zócalo continental del Perú. Plataforma 3A, primera plataforma de desarrollo para explotar petróleo en el mar peruano.
Actualmente las plataformas se construyen en las costas y se transportan en barcazas hasta su ubicación final, luego del lanzamiento se fijan las patas al fondo marino y se sueldan las mesas superiores donde se ubican los demás equipos.
Traslado de un castillo base para plataforma típica noroeste peruano del hacia su ubicación donde Diagrama queuna muestra el proceso de del traslado y ubicación castillo posteriormente se soldarán se van a ubicar el castillo de perforación y los equipos auxiliares. sobrelas el mesas cual sedonde instalará la plataforma.
En la actualidad los pozos que se perforan para la exploración o producción de hidrocarburos pueden ser verticales, dirigidos u horizontales. En el mar la mayoría de los pozos son dirigidos. El zócalo continental de nuestro mar territorial, principalmente frente al litoral de los departamentos de Tumbes y Piura, posee reservas de petróleo que vienen siendo explotadas por empresas como: Americana International Petroleum, Oxiper,
Pozos en la industria petrolera.
En la faja costera y zócalo continental se emplazan las principales cuencas sedimentarias desde el Cretácico Superior y Cenozoico como consecuencia del levantamiento andino. Como resultado 8 de las 18 cuencas, se encuentran localizadas total o parcialmente costa afuera (offshore), ellas son: Tumbes-Progreso. Talara, Sechura, Salaverry, Trujillo, Lima, Pisco y Mollendo. Cuencas sedimentarias que se encuentran localizadas parcial o totalmente en el zocalo continental.
En las cuencas TumbesProgreso y Talara, desde el siglo pasado se ha tenido producción comercial de petróleo, en especial en la Cuenca Talara que ha sido inmensamente explotada y que ha acumulado una producción de alrededor de 1680 millones de barriles de petróleo. Las otras Cuencas ubicadas en el zócalo continental solo han sido exploradas mediante levantamientos sísmicos y con la perforación de algunos pozos.
Cuencas ubicadas en el zócalo continental en las que se ha producido más hidrocarburos.
CUENCA TUMBES-PROGRESO Esta zona abarca las costas de Tumbes y se extiende hasta la frontera con el Ecuador. Se caracteriza por que la amplitud de su zócalo varía entre 50 a 70 km. La empresa BPZ Energy produce 4,300 barriles diarios de petróleo, de la explotación comercial del crudo hallado en el Lote Z-1, del zócalo continental.
Plataforma petrolera ubicada en el zócalo continental frente a las costas de Tumbes.
CUENCA DE TALARA Es la cuenca, de las que se ubican en el zócalo continental, más importante, debido a su gran producción de hidrocarburos. Se caracteriza por que la amplitud de su zócalo varía entre 20 a 30 km. El zócalo es estrecho, en especial en las bahías de Paita y Sechura, desapareciendo casi a la altura de Punta Balcones, Paita y la Península de Illescas. La estrechez del zócalo continental se debe a que en esta zona se ha sufrido levantamientos en el pasado, dando lugar a la formación de los tablazos norteños como Zorritos, el Alto, los cerros de La Brea y Amotape, la Silla de Paita y la Península de Illescas. En la cuenca de Talara el zócalo es estrecho como consecuencia de eventos tectónicos que tuvieron lugar durante el Cretáceo tardío, Paleoceno y Eoceno.
Mapa de la Cuenca de Talara.
PRODUCCIÓN FISCALIZADA DE PETRÓLEO
Producción fiscalizada del petróleo durante el periodo 2002-2012, provenientes del noroeste, del zócalo continental y de la selva peruana.
YACIMIENTOS PETROLÍFEROS EN LA SELVA DEL PERÚ. Los yacimientos de hidrocarburos más importantes de la cuenca amazónica estan al norte del río Marañón y en el Ucayali Central, en términos de su actual producción, se hallan en la Selva norte, en el Departamento de Loreto, mientras que los de la Selva Central son los depósitos de Maquía, Aguas Calientes y Aguaytía en los Departamentos de Ucayali y de Huánuco. Su explotación se acentuó en la década del setenta.
Yacimientos petrolíferos en el Perú. Fuente: Perú Petro.
Actividades de Exploración y Explotación Actividades de Exploración
Especialmente en la zona situada entre los ríos Urubamba, Tambo y Ucayali.
Métodos de Exploración
El sísmico y los pozos exploratorios.
Estimación de las Reservas
4 000 MMB de petróleo recuperables, de los cuales el 71.5 % corresponde a la región de la Selva peruana.
OTROS YACIMIENTOS EN EL TERRITORIO PERUANO En Perú se encuentran reservas petroleras en el zócalo continental, en la costa y en la selva
amazónica,
donde
existen
18
cuencas
sedimentarias que se extienden sobre 84 millones de hectáreas. De los 850 millones de barriles en los que se cifraban las reservas probadas de petróleo a comienzos de los años ochenta, se ha
pasado a 350 millones de barriles. Reservas petroleras en el Perú. Fuente: Perú Petro.
GAS NATURAL EN EL PERÚ PLANTAS DE PROCESAMIENTO DE GAS NATURAL Planta con la cual se procesa gas natural para recuperar líquidos de gas natural y alguna otra sustancia como azufre. Actualmente, en el país se han establecido cuatro plantas de procesamiento de gas natural, constituido de la siguiente manera: Aguaytía Energy del Perú S.R.L. - Planta de Procesamiento y Fraccionamiento de Gas Natural. Graña y Montero Petrolera. - Planta de Gas Natural Verdún y Pariñas. (Piura). Pluspetrol Perú Corporation S.A. - Planta de Separación de Gas Natural, Las Malvinas y Planta de Fraccionamiento de Líquidos de Gas Natural, Pisco. Procesadora de Gas Pariñas S.A.C. - Planta Criogénica de Gas Natural.
Además hay barias reservas gasíferas como el lote 84 (Camisea), lote 31-C (Aguaytía) y el lote 76 que comprende 3 departamentos (Cusco, Puno y Madre de Dios).
AGUAYTÍA El yacimiento de Aguaytía se encuentra localizado en la provincia de Curimaná, Ucayali, a 75 Km. al oeste de la ciudad de Pucallpa (lote 31-C) y a 475 Km. al noreste de la ciudad de Lima. Este yacimiento cuenta con reservas probadas e 0.44 Terapies Cúbicos, TPC, de gas natural seco y 20 millones de barriles de líquidos de gas natural, LGN. El operador inicial del campo de Aguaytía fue Maple Gas Corp., en 1994, que posteriormente cedió el control del proyecto a la empresa Aguaytia Energy del Perú S.R.L, mediante una modificatoria del Contrato de Licencia firmada el 25 de julio de 1996.
Yacimiento de Aguaytía, provincia de Curimaná, Ucayali. Fuente: Perú Petro.
MÉTODOS DE PERFORACIÓN EN LA EXPLORACIÓN DE HIDROCARBUROS
VI MARCO CONCEPTUAL 6.1 LOCALIZACION DE LA FUENTE DE HIDROCARBUROS El petróleo suele encontrarse en ciertos tipos de estructuras geológicas, como:
Anticlinales Trampas por falla Domos salinos
Figura 1 Trampa estructural mixta, donde se evidencia la presencia de una falla y un anticlinal
Luego de seleccionar una zona de interés, se realiza diferentes tipos de análisis como prospecciones geofísicas además de realizar mediciones a fin de obtener una evaluación precisa de las formaciones del suelo.
• Prospecciones Estratigráficas. • Prospecciones sísmicas. Prospecciones • Magnetométricas. Prospecciones
• Fotogramétricas Aéreas. Prospecciones • Gravimétricas. Prospecciones • Radiográficas.
Cuando las prospecciones y mediciones indican la presencia de formaciones de estratos que pueden contener petróleo, se perforan pozos de exploración para determinar si existe o no petróleo o gas y, en caso de que exista, si es asequible y puede obtenerse en cantidades comercialmente viables.
EXPLORACION DE HIDROCARBUROS La exploración comprende el análisis de la información: Información geológica de las formaciones y estructuras presentes Paleontología
Paleoecología información geofísica Sismografía
En los análisis de la información geológica del área se observa el potencial de las rocas presentes en la zona de estudio para producir, almacenar y servir de trampas a los hidrocarburos.
Exploración Geológica comprende:
Exploración aérea.
Métodos Indirectos:Afloramientos,mediciones de direcciones o rumbos en las inclinaciones.
Métodos Directos:perforación de pozos,análisis de los fósiles que contienen la roca,análisis de suelos para determinar su edad geológica.
Exploración superficial Este estudio se enfoca especialmente en los afloramientos de roca, llamadas comúnmente anticlinales,y en los posibles entrampamientos en la llanura. La interpretación sísmica permite delinear las estructuras cerradas e identificar trampas subterráneas potenciales,pero no pronostica en forma confiable el contenido de las trampas.
Exploración profunda. Los estudios de subsuelo, se implementan con la ayuda de datos recolectados en los trabajos de geofísica,sedimentología, paleontología,palinología,geoquímica y otros.Además de estos trabajos,la fase de estudio o prospección geológica se refuerza con estudios de gravimetría (anomalías de campo gravitatorio), magnetometría (anomalías magnéticas) y la sísmica (reflexión y refracción de ondas).
PERFORACIÓN DE POZOS Si bien es cierto la perforación es la forma de corroborar la existencia y la cantidad de los hidrocarburos bajo la superficie. Sin embargo, El hecho de perforar en una estructura cerrada, incluso cerca de un campo productivo de petróleo y gas, no garantiza el hallazgo de fluidos similares, la actividad exploratoria requiere una metodología que permita pronosticar la probabilidad de éxito dados los datos disponibles y las incertidumbres asociadas. TIPOS DE POZOS Pozos de exploración. Después del análisis de los datos geológicos y de las prospecciones geofísicas se perforan pozos de exploración,en tierra firme o en el mar. Los pozos de este tipo que se perforan en zonas donde no se había encontrado antes petróleo ni gas se denominan pozos experimentales o de cateo. Los pozos donde se encuentra petróleo o gas reciben el nombre de “pozos de descubrimiento”. Otros pozos de exploración, conocidos como “pozos de delimitación” o “de valoración”, se perforan para determinar los límites de un yacimiento después del descubrimiento,o para buscar nuevas formaciones que contengan petróleo o gas,situadas cerca o debajo de las que ya se sabe que contienen el producto.A un pozo donde no se encuentra petróleo ni gas, o sólo en cantidades demasiado escasas para una producción económica,se le llama“pozo seco”.
TIPOS DE POZOS • Pozos de desarrollo. Después de un descubrimiento se determina de forma aproximada la extensión del yacimiento mediante una serie de pozos de delimitación o de valoración. Acto seguido se perforan pozos de desarrollo para producir gas y petróleo, cuyo número depende de la definición esperada del nuevo yacimiento, tanto en tamaño como en productividad. Debido a la incertidumbre acerca de la forma o el confinamiento de los yacimientos,algunos pozos de desarrollo pueden resultar pozos secos.
• Pozos de inyección. Bombean aire, agua, gas o productos químicos a los yacimientos de los campos de producción, ya sea para mantener la presión o para desplazar el petróleo hacia pozos de producción mediante fuerza hidráulica o un aumento de la presión. • Pozos de servicio. Son los que se utilizan para operaciones de pesca de tubos o rios y operaciones con cable de acero, colocación de obturadores o tapones, o retirada y rehabilitación. Asimismo,se perforan para la evacuación subterránea del agua salada que se separa del crudo y el gas.
TIPOS DE POZOS • Pozos de Geopresión y Geotérmicos. Son pozos que producen agua a una presión (7.000 psi) y una temperatura (149 °C) extremadamente elevadas, la cual puede contener hidrocarburos.El agua se convierte en una nube de vapor caliente y gases que se expande rápidamente al ser liberada a la atmósfera debido a una fuga o una rotura. • Pozos de múltiples zonas. Cuando se descubren múltiples formaciones productivas al perforar un solo pozo, puede introducirse una columna de tubos en un mismo pozo para cada una de las formaciones. El petróleo y el gas de cada formación se dirigen a su respectiva tubería y se aíslan de los demás mediante obturadores,que sellan los espacios anulares entre la columna de tubos y el revestimiento. • Pozos mermados o casi agotados. Son los que producen menos de diez barriles de petróleo diarios en un yacimiento.
VII MÉTODOS DE PERFORACION
7.1.PERFORACION POR PERCUSION O CON CABLE La perforación a percusión con cable se basa en el golpeteo con una pesada herramienta de corte (trépano) que se eleva con un cable y que cae por gravedad, fragmentando el suelo. Resulta evidente, por tanto, que los sondeos realizados por esta máquina deben ser verticales.
Este sistema empezó a utilizarse en China en el 4000 A.C., consistiendo en un balancín que se contrapesaba con un grupo de hombres que efectuaban el tiro en un extremo de una cuerda mientras que de otra colgaba la sarta de perforación construida con cañas de bambú.
La frecuencia de golpeo se encuentra en el entorno de 40 a 50 impactos/minuto,en función de los parámetros mecánicos del suelo perforado. Con ello se consiguen unos rendimientos medios de 2 a 4 m/día en materiales duros y de 10 a 20 m/día en materiales blandos. La altura de caída del trépano dependerá de la dureza del terreno y de la profundidad del fondo de perforación
La perforación comienza hincando un tramo de tubería, generalmente de longitud inferior a 2 m y con un diámetro mayor al diámetro a perforar (700-800 mm), de forma que sirva de guía inicial al trépano.
Con este sistema de perforación se hace necesario el uso de agua para facilitar la recogida del detritus formado. Este suelo fragmentado mezclado con agua forma un lodo viscoso que se recoge periódicamente mediante una válvula o cuchara de limpieza que se introduce cuando se detiene el golpeteo. Estas cucharas consisten en una tubería terminada en su parte inferior en una válvula, que puede ser plana o de dardo. Figura 2: Sondeo o percusión con cable.
La sarta de perforación se encuentra compuesta por los siguientes elementos: Trépano: Se trata de la herramienta de corte,que permite la perforación. Su peso permite penetrar,triturar,escariar y mezclar el terreno. Barra de carga o barrón: Es una barra cilíndrica de acero forjado que provee a la sarta de perforación del peso necesario y también guía el movimiento alternativo de la sarta. Lleva en su parte inferior una rosca hembra para recibir la rosca macho del trépano, y en su parte superior una rosca macho que conecta con la tijera o montera en su caso. Su longitud varía entre 3 y 5 m,con un peso entre 400 y 1000 kg. Tijera o destrabador: Elemento situado encima del barrón que sirve para desatrancar la herramienta en caso de atasco. Está formada por dos eslabones que permiten un cierto juego longitudinal del orden de 10 a 20 cm. Montera o giratoria: Es el elemento de unión entre la sarta y el cable, permitiendo el giro alrededor de su eje longitudinal.
Sarta de perforación
VENTAJASYAPLICACIONES IMPORTANTES: Como ventajas más importantes de este sistema de perforación es el empleo de maquinaria de coste moderado, la simplicidad de las operaciones, la necesidad de poco personal, el escaso consumo de agua, no usar lodos o mezclas tixotrópicas y la consecución de diámetros importantes de perforación (1.100 mm).
Como inconvenientes se podría señalar la necesidad de personal cualificado, la interrupción de la perforación para la limpieza,el avance lento en rocas duras. Entre sus aplicaciones principales de la perforación a percusión con cable se encuentra la captación de aguas subterráneas. Otros usos menos frecuentes, pero que igualmente encuentran eficiencia óptima son en el área de las perforaciones con fines de recarga artificial de aguas subterráneas, e hidrocarburos.
Figura 3: Componentes del equipo de perforación a percusión
7.2 PERFORACIÓN ROTATIVA:
PERFORACIÓN ROTATIVA: Es un equipo utilizado para perforar hoyos de gran profundidad en el suelo, con el fin de drenar un yacimiento geológico de la manera más económica y rápida posible. Es usado de manera intermitente, ya que el funcionamiento del taladro mismo y las operaciones conexas para realizar las perforaciones requieren hacer pausas durante el curso de los trabajos. Los equipos de perforación rotatoria se clasifican en taladros de perforación en tierra o taladro de perforación costa afuera. Sus características principales de diseño son la movilidad, la flexibilidad y la profundidad máxima de operación. Los componentes del equipo de perforación, en general, son comunes a ambos tipos de taladros de perforación. La única diferencia de peso está en la utilización de un tubo de extensión entre el piso de perforación y el lecho marino cuando se perfora en un ambiente costa marino.
CLASIFICACIÓN: Hay muchos tipos y diseños de equipos de perforación, siendo muchos equipos de perforación capaces de conmutar o combinar diferentes tecnologías de perforación, según sea necesario. Los equipos de perforación pueden ser descritos utilizando cualquiera de los siguientes atributos:
De acuerdo a la fuente de potencia Mecánica: el equipo de perforación utiliza convertidores de torque, embragues, y transmisiones impulsadas por sus propios motores,a menudo diésel.
Eléctrica: los principales elementos de la maquinaria son impulsados por motores eléctricos, por lo general con la energía generada en el lugar de uso de motores de combustión interna Hidráulica:el equipo de perforación utiliza principalmente energía hidráulica
Neumático:el equipo de perforación se alimenta principalmente por aire a presión A vapor: el equipo de perforación utiliza motores a vapor y bombas (obsoletos después de mediados del siglo XX.)
De acuerdo a la tubería usada:
Convencional:utiliza tuberías de perforación de metal o plástico de diferentes tipos. De tubería flexible (coiled tubing): usa un carrete de gran tamaño de tubería flexible y un motor de fondo. De acuerdo a la altura de la cabria: Los equipos de perforación se diferencian por la cantidad de tuberías conectadas que son capaces de sacar simultáneamente y almacenar en la torre cuando se necesita la sarta de perforación fuera del hoyo. Normalmente esto se hace cuando se cambia una mecha o al realizar registros de pozo.
Simple: puede sacar sólo un (1) tubo de perforación por vez. La presencia o ausencia de un pipe rack varía de equipo a equipo. Doble:puede sacar dos (2) tubos de perforación conectados,llamados "pareja de dos tuberías". Triple: puede sacar tres (3) tubos de perforación conectados. El conjunto de tubos es llamado "pareja" o "parada". Tetra:puede sacar cuatro (4) tubos de perforación conectados.
COMPONENTES DEL EQUIPO DE PERFORACIÓN ROTATORIA Un equipo de perforación rotatoria está compuesto básicamente por cinco sistemas: Sistema de levantamiento de la torre de perforacion • Durante cada etapa de la perforación,y para las subsecuentes tareas complementarias de esas etapas para introducir en el hoyo la sarta de tubos que reviste la pared del hoyo,la función del sistema de izaje es esencial. • Meter en el hoyo, sostener en el hoyo o extraer de él tan pesadas cargas de tubos, requiere de un sistema de izaje robusto, con suficiente potencia, aplicación de velocidades adecuadas, freno eficaz y mandos seguros garanticen la realización de las operaciones sin riesgos para el personal y el equipo. Los componentes principales del sistema de levantamiento son:
El malacate El malacate es una máquina cuyas dimensiones de longitud, ancho y altura varían, naturalmente, según su potencia. Su peso puede ser desde 4.5 hasta 35.5 toneladas, de acuerdo con la capacidad de perforación del taladro.
Ubicado entre las dos patas traseras de la torre o torre, sirve de centro de distribución de potencia para el sistema de levantamiento y el sistema rotatorio. La transmisión de fuerza la hace el malacate por medio de la disponibilidad de una serie de bajas y altas velocidades, que se puede seleccionar según la magnitud de la carga que representa Malacate. principal sistema de distribución de la tubería en un momento dado y también la ventaja mecánica potencia en el sistema de levantamiento y de levantamiento representada por el número de cables que rotatorio (Fuente American Petroleum Institute) enlazan el conjunto de poleas fijas en la cornisa de la torre con las poleas del bloque viajero.
El cable de perforación El cable de perforación tiene características como: diámetro de 22 mm a 44 mm; con valores intermedios que se incrementan en 3.2 mm,aproximadamente Según el calibre y el tipo de fabricación del cable, su resistencia mínima de ruptura en tensión puede ser de 31 a 36 toneladas, y la máxima de 75 a 139 toneladas. El peso por metro de cable va desde 2 kg hasta 8.5 kg según el diámetro. Por tanto, el peso de unos 100 metros de cable representa 200 a 850 kg. El cable tiene que ser fuerte para resistir grandes fuerzas de tensión; tiene que aguantar el desgaste y ser flexible para que, en su recorrido por las poleas, el tanto doblarse y enderezarse no debilite su resistencia; tiene que ser resistente a la abrasión y a la corrosión.
Cable de acero utilizado como nexo entre diferentes poleas del sistema de levantamiento
La torre de perforación Se fabrican varios tipos de torres: portátil y autopropulsada, montadas en un vehículo adecuado; telescópicas o trípodes que sirven para la perforación, para el reacondicionamiento o limpieza de pozos. La silueta de la torre es de tipo piramidal y la más común y más usada es la rígida,cuyas cuatro patas se asientan y aseguran sobre las esquinas de una subestructura metálica muy fuerte.
La parte superior de esta subestructura,que forma el piso de la torre,puede tener una altura de 4 a 8.5 metros. Esta altura permite el espacio libre deseado para trabajar con holgura en la instalación de las tuberías,válvulas y otros aditamentos de control que se ponen en la boca del hoyo o del pozo.
El aparejo o polipasto
El aparejo o polipasto se utiliza para obtener mayor ventaja mecánica en subir o bajar los enormes pesos que representan las tuberías. Del carrete de abastecimiento se pasa el cable de perforación por la roldana de la polea del cuadernal de la cornisa y una roldana del bloque viajero,y así sucesivamente hasta haber dispuesto entre los dos cuadernales el número de cables deseados. La punta del cable se ata al carrete del malacate, donde luego se devanará y arrollará la longitud de cable deseado. Este cable (del malacate a la cornisa) es el cable vivo o móvil,que se enrolla o desenrolla del malacate al subir o bajar el bloque viajero.Además,está sujeto a un severo funcionamiento,fatiga y desgaste.
Sistema de rotación: Comprende la mecha o barrena de perforación y todo el conjunto de tubulares que le proveen energía rotatoria para cortar o triturar la formación. a formación. En líneas generales, el sistema de rotación está compuesto por una sarta de perforación (drill string) y un mecanismo que le provea de energía rotatoria.:
Mesa Rotatoria: • La colisa va instalada en el centro del piso de la cabria. Descansa sobre una base muy fuerte, constituida por vigas de acero que conforman el armazón del piso, reforzado con puntales adicionales. • La colisa tiene dos funciones principales: impartir el movimiento rotatorio a la sarta de perforación o s ostener todo el peso de esta sarta mientras se le enrosca otro tubo para seguir ahondando el hoyo,o sostener el peso de la sarta cuando sea necesari o para desenroscar toda la sarta en parejas o triples para sacarla toda del hoyo.Además, la colisa tiene que aguantar cargas muy pesadas durante la metida de la sarta de revestimiento en el hoyo. • Por tanto, y seg ún la capacidad del taladro, la colisa tiene que resisti r cargas estáticas o en rotación que var ían según la profundidad del pozo.
Figura 6: Mesa Giratoria
Junta Giratoria: • La junta giratoria tiene tres puntos importantes de o con tres de los sistemas componentes del taladro. Por medio de su asa, cuelga del gancho del bloque viajero. Por medio del tubo conector encorvado, que l leva en su parte superior, se une a la manguera del fluido de perforación, y por medio del tu bo conector que se proyecta de su base se enrosc a a la junta Kelly. • Los adelantos en el diseño, capacidad y funcionamiento de las partes del taladro nose detienen. Hay innovaciones que son muy especiales. Tal es el invento de la junta giratoria automotriz para eliminar la mesa rotatoriay la junta kelly que se desliza a través de ella.
Figura 7 La junta giratoria.
La Junta Kelly • Generalmente tiene configuración cuadrada, hexagonal, o redonda y acanalada, y su longitud puede ser de 12, 14 ó 16.5 metros. Su diámetro nominal tiene rangos que van de 6 cm hasta 15 cm, y diámetro interno de 4 cm a 9 cm. El peso de esta junta varía de 395 kg a 1.6 toneladas. Esta pieza se conoce por el nombre propio de su inventor, Kelly. • La kelly, como podrá deducirse por su función, es en sí un eje que lleva un buje especial que encastra en la colisa y por medio de este buje la colisa le imparte rotación.
Figura 8 La junta Kelly.
Figura 9: Componentes del sistema de elevación, rotación y potencia de la torre de perforación.
COLUMNADE PERFORACIÓN La columna de perforación, como parte del equipo de perforación, es un conjunto de elementos con que cuenta el perforador para hacer rotar el trépano y lograr la profundidad deseada. Dado la importancia que tiene la columna dentro del costo del equipo, se tratará en forma especial, viendo las recomendaciones para cada caso.
Es la columna de perforación la que transmite la potencia al trépano desde los motores, para perforar, dando peso al trépano, conducto para circular el lodo y profundidad al pozo. La columna de perforación debe cumplir con los siguientes requisitos: • Transmitir potencia al trépano. • Lograr profundidad al perforar. • Permitir circular la inyección. • Ser suficientemente fuerte como para resistir su peso propio.
FUNCIONES DE LA COLUMNA La función de la columna de perforación es casi obvia, sirve para darle movimiento al trépano, proveerle la potencia necesaria para perforar y lograr que aumente su longitud junto con el avance del trépano. La potencia se provee al trépano por dos medios, ambos simultáneamente: • POTENCIA MECÁNICA: En el caso de perforar rotando la columna, le proveerá potencia mecánica al trépano mediante la rotación, transmitida por la columna de perforación como si esta fuera un larguísimo árbol de transmisión. • POTENCIA HIDRÁULICA. Independientemente que perfore con uno u otro método, el lodo al salir por las boquillas del trépano y cargado de una alta energía cinética, produce un impacto hidráulico sobre la superficie de la roca, que producirá el ablandamiento inicial de la formación
Para que la columna pueda cumplir satisfactoriamente con todas las funciones descriptas, deberá quedar constituida por:
• Cabeza de inyección. • Válvula de seguridad de sondeo.
• Vástago y buje de impulso. • Barra de sondeo. • Portamechas. • Motor de fondo. • Trépano.
Cabeza de inyección • La cabeza de inyección es el vínculo necesario para permitir que rote libremente la columna. Las funciones que cumple la“cabeza giratoria”,son: • Permitir la libre rotación de la columna. • Permitir el libre movimiento vertical de la columna.
• Soportar todo el peso de la misma. • Suministrar una conexión hidráulica entre la manga (manguerote) de inyección y la columna. • La Figura 10 muestra una construcción típica de las cabezas giratorias,también llamada unión giratoria.En esta figura pueden observarse sus partes componentes más sobresalientes:
1) Cuello de cisne, 2) Boquilla de lavado,
3) La cabeza tiene un conjunto de sellos para proteger el baño de aceite además de proveer un empaque seguro entre los elementos fijos y los giratorios. 3.a Empaquetadura de fácil recambio. b. Sello mecánico.. c. Retén de aceite inferior. ) Eje hueco o vástago. 5) Sistema de cojinetes.Está formado por:
5.a.Cojinete principal, 5.b.Cojinete inferior 5.c.Cojinete superior, 6) Carcaza,
Figura 10: Construcción típica de las cabezas giratorias
7)Asa o enganche,es el elemento con el cual se cuelga la cabeza del gancho del aparejo.
8) Niple corto de reducción rosca izquierda.
VÁLVULA DE SEGURIDAD DE SONDEO
Como su nombre lo indica, la válvula de seguridad de sondeo tiene por objeto impedir el retorno del fluido por el interior de la columna, cuando el pozo se encuentra sobre presionado, o sea que bloquea el retorno del lodo por la presión del pozo. Esta maniobra se realiza solamente ocurre cuando el pozo está en surgencia. Con el cierre de estas válvulas se evita que se transmita la presión del pozo a la cabeza de inyección, stand pipe,manguerote,etc. Esta válvula, va instalada entre la cabeza giratoria y el vástago de impulso y en condiciones normales de perforación, debe permanecer abierta. Por lo general se puede ver en los equipos una sola válvula de columna, pero existen varios modelos. En principio, se utiliza con frecuencia, dos de estos tipos: Uper kelly valve.
Lower kelly valve
Ambas válvulas son iguales, pero como la superior (uper) va justamente sobre la unión superior del vástago, tanto la conexión superior como la inferior, son de rosca izquierda, por lo expresado antes. En cambio la inferior (lower) tiene ambas conexiones de rosca derecha. La lower kelly valve estando cerrada, permite retirar el vástago, colocar una inside BOP y realizar maniobras con equipos de alambre (sleek line) para instalar o retirar dispositivos dentro de la columna
VÁSTAGOS DE IMPULSO El vástago o kelly, tiene como misión transmitir la rotación a la columna de perforación,por lo que debe soportar todo su peso.A menos que se utilice motor de fondo, sin este elemento resultaría imposible realizar la perforación. La figura 13 ilustra el conjunto de transmisión formado por el vástago (kelly), buje de impulso buje maestro y mesa rotatoria.
Figura 13: Conjunto de transmisión formado por el vástago
BUJE DE IMPULSO El bujo de impulso es el vínculo entre el vástago y la mesa Rotary, como muestra el conjunto de la figura 13. Sobre la zona prismática del vástago se desliza el “buje de impulso” o de encastre. Dado que el movimiento del vástago es doble, esto es, uno de rotación y otro rectilíneo vertical, se produce un gran esfuerzo de desgaste sobre sus caras. Por este motivo el material del vástago debe responder a las exigencias detalladas más arriba. BARRAS DE SONDEO
El tema de las barras de sondeo debería tratarse como un capítulo aparte, dada la gran importancia de estas herramientas respecto del conjunto de la columna, dentro del contexto que se entiende por “costos de perforación”.
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1.
El cuerpo cilíndrico.
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2.
Recalque superior.
2
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3.
Recalque inferior.
4.
Extremo superior hembra,o box.
5.
Extremo inferior macho,o pin.
6.
Bandas de color que indican la condición de las uniones.
7.
Bandas de color que indican la condición del cuerpo de la barra.
8.
Hardbanding,material aportado para reforzar las uniones en los puntos de rozamiento,para reducir el desgaste prematuro.
9.
Cuño de marcación permanente,con la clasificación del
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3
7 6
cuerpo de las barras.
5
Figura 14 Construcción de una barra de sondeo típica
PORTAMECHAS Los portamechas revisten suma importancia en la operación de perforación,por cuanto proveen el peso al trépano y mantienen recta las barras dentro del pozo mientras se perfora.
Los portamechas (P.M.) son piezas cilíndricas de longitud similar a la de las barras de sondeo, respetando los rangos de longitud de aquellas. Poseen un gran peso por unidad de longitud, y su diámetro exterior puede medir desde 3 ½” hasta 11”,mientras que su diámetro interior oscila entre 1” hasta 4 ½”.
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. La barrena es la herramienta clave para el ingeniero de perforación: su correcta selección y las condiciones óptimas de operación son las dos premisas esenciales para lograr el éxito en el proceso de perforación Figura 17 Broca tricónica
MECANISMO DE OPERACIÓN DE LAS BARRENAS
• Las barrenas o brocas fallan las rocas venciendo sus esfuerzos de corte (cortadores fijos). También pueden fallar la roca por compresión (broca tricona)
TIPOS DE BARRENAS
Brocas tricónicas Este tipo de brocas tienen tres conos cortadores que giran sobre su propio eje. Las brocas de conos giratorios son unas de las más utilizadas en la industria por su gran variedad.
a. una conexión roscada (piñon) que une la barrena con una doble caja del mismo diámetro de los lastrabarrenas (drill collars) b. Tres ejes (muñon) del cojinete en donde van montados los conos c. tres conos d. los depósitos que contienen los lubricantes para los cojinetes. e.los orificios (toberas) a través de los cuales los fluidos de perforación fluye para limpiar del fondo el recorte que perfora la barrena. f. cortadores (dientes o incertos) g. hombro de barrena
Figura 19: Broca tricónica y sus partes
Figura 20: Tipos de brocas tricónicas: dientes de acero fresado e inserto de carburo de tungsteno
Brocas de cortadores fijos: Las barrenas de cortadores fijos son cuerpos compactos, sin partes móviles, con diamantes naturales o sintéticos incrustados parcialmente en su superficie inferior y lateral que trituran la formación por fricción o arrastre.
-
Barrena de diamante natural
tienen un cuerpo fijo cuyo material puede ser de matriz o de acero. Su tipo de corte es de diamante natural incrustado en el cuerpo de la barrena.
-
Barrena de diamante térmicamente estable Son utilizadas para perforar rocas duras como caliza dura, basalto y arenas finas. Son más usadas que las de diamante natural.
-
Barrena de diamante compacto de policristalino El diseño de los cortadores está hecho con diamante sintético en forma de pastillas (compacto de diamante).
Barrenas especiales
Las barrenas pueden ser ampliadoras, bicéntricas, desviadoras y sirven para: Los pozos de tamaños mas grandes y aumentar el espacio anular.
Figura 24: barrenas ampliadoras
Figura 26: barrena bicéntrica
Figura 25 barrenas desviadoras (SIDE TRACK)
SISTEMA DE CIRCULACIÓN • Consiste en la circulación de lodo de perforación a alta presión, cuyo objetivo es "Lubricar", "Refrigerar" y "Transportar" los escombros (ripios o recorte) removidos por la mecha a su paso dentro del terreno. • Es de vital importancia ya que sin este sistema el taladro no lograría penetrar ni siquiera 5 metros en el suelo,debido a que la gran fricción generada elevaría la temperatura y fundiría la mecha. • Un sistema de circulación típico en un equipo de perforación rotatoria está compuesto por el equipo superficial y sub superficial
EL EQUIPO SUPERFICIAL ESTÁ COMPUESTO POR:
• Bombas • Presas de lodo (descarga,de asentamiento y la de succión) • El stand pipe,swivel y flecha • El equipo de control de sólidos • El desgasificador • Temblorina • Preventores
EL EQUIPO SUB SUPERFICIAL ESTÁ COMPUESTO POR:
• Tubería de perforación • Las trabarrenas • Herramientas • Barrena • El pozo mismo
LAS BOMBAS • El componente más importante en el sistema de circulación es la bomba de lodos y la potencia hidráulica suministrada por esta ya que de esto dependerá el gasto y la presión requeridas para una buena limpieza del pozo
EN LA INDUSTRIA PETROLERA SE UTILIZAN DOSTIPOS DE BOMBAS: • Bombas dúplex:
Estas bombas se caracterizan por estar constituidas de dos pistones y manejar altos gastos, pero baja presión de descarga.Son de doble acción,o sea que bombean el fluido en los dos sentidos. En la actualidad estas bombas se utilizan en los equipos que reparan pozos o en perforación somera.
• Bombas triplex: Están constituidas por tres pistones de acción simple y se caracterizan por manejar altas presiones de descarga y altos gastos y son de fácil mantenimiento.
Estas bombas son las más utilizadas en la industria petrolera
LAS BOMBASTRIPLEX PRESENTANALGUNASVENTAJAS SOBRE LAS DÚPLEX: • Pesan un 30% menos que las dúplex • Manejan alta presión y alto volumen • Son de fácil mantenimiento • Resultan menos costosas
PRESAS DE LODO Son recipientes metálicos utilizados para el almacenamiento y tratamiento del lodo de perforación.
Generalmente se utilizan tres presas conectadas entre sí, con la capacidad suficiente para almacenar cuando menos 1.5 veces el volumen total del pozo. • Presa 1.- Es conocida como presa de descarga. • Presa 2.- Es conocida como presa de asentamiento.
• Presa 3.- Es conocida como presa de succión-
ADEMÁS DE LAS PRESAS REGLAMENTARIAS EXISTEN OTRAS PRESAS. • Presa de reserva.- Presa utilizada para almacenar lodo cuando se ha presentado una pérdida de circulación y para mantener lodo de baja o alta densidad. • Presa de baches.- Como su nombre lo indica es una presa utilizada para preparar pequeños volúmenes de baches como: • Bache despegador • Bache de lodo pesado • Bache de lodo viscoso • Bache testigo • Bache con obturante
EL STAND PIPE.
• Es una pieza tubular fijada a una pierna del mástil, en el extremo inferior se conecta con la descarga de la bomba y en el extremo superior se conecta a una manguera flexible de alta presión.
• Cuello de ganso y swivel. - El cuello de ganso es una pieza tubular que une a la manguera flexible con el swivel. • El swivel se conecta en su parte inferior con la flecha o Kelly y nos permite girar la sarta de perforación mientras se circula.
LATEMBLORINA • La temblorina es el primer equipo utilizado para el control de los sólidos producto de la perforación, se instala sobre la presa de descarga, consta de una malla que es vibrada mediante un motor. El tamaño de las partículas retenidas depende del tamaño de la malla utilizada, generalmente retiene partículas mayores de 40 micras. Para la eliminación de partículas más pequeñas se utilizan los hidrociclones y centrifugadoras.
CONTROL DE SÓLIDOS • Para el control de sólidos existe una variedad de equipos que se clasifican en base al tamaño de partícula que pueden eliminar o retener. Estos equipos son instalados inmediatamente después de la presa de descarga o de la de asentamiento. Hidrociclon Existen en diferentes tamaños Eliminan partículas De 40 a7 micras.
EQUIPO DESGASIFICADOR • El equipo desgasificador es de suma importancia,ya que a menudo se perforan formaciones con algún contenido de gas, el cual al ser incorporado al lodo disminuye la densidad del mismo ocasionando inestabilidad y reventones en el pozo.
SISTEMA DE POTENCIA • Generación de potencia: La forma más común de generación de potencia en un equipo de perforación rotatoria es el uso de motores de combustión interna. Estos motores son normalmente alimentados por combustible diesel. Su número depende del tamaño del equipo al que van a suministrar la potencia, típicamente entre 1 y 8 motores,pudiendo ser inclusive más. • Transmisión de potencia:
La potencia generada por los motores primarios se transmite a los equipos para proporcionarle movimiento. Si el taladro es mecánico, la potencia se transmite directamente del motor primario al equipo.
SISTEMA DE SEGURIDAD También conocido como sistema de control de pozos, tiene como función principal bloquear el avance de cualquier influjo de fluidos desde la formación hacia el pozo cuando ocurre una arremetida (intrusión de fluidos de la formación hacia el pozo). El sistema debe estar diseñado para permitir: • Cerrar el pozo desde superficie.
• Controlar la extracción de los fluidos de formación que se encuentran dentro del pozo. • Bombear un lodo de mayor densidad al pozo. • Insertar o sacar del pozo bajo presión la sarta de perforación.
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