DRILLING FORMULAS
Los geólogos han sabido por años de la existencia de depositos
substanciales de petróleo y gas natural que están entrampados en las
formaciones arcillosas profundas. Estos yacimientos lutíticos se
formaron 10 millones de años atrás. Hoy en día con las modernas
aplicaciones de la perforación horizontal y fracturamiento hidráulico,
el petróleo y gas entrampados en estos yacimientos de arcilla pueden ser
explotados de maera segura y eficiente.
Miremos
el proceso de perforación y completación de un típico pozo de petróleo
y/o gas. Los yacimientos lutíticos se encuentran por lo general a 1,5 o
más kiilómetros debajo de la superficie. Muy por debajo de cualquier
fuentes de agua en el subsuelo, los cuales no pasan de los 300 a 1000
pies bajo la superficie (Figura 1)
Figura 1 – Formaciones y yacimientos
Adicionalmente, se corre una tubería de hierro llamada revestidor
(casing, en inglés), la cual es sellada con cemento, protegiendo con una
barrera multilateral a los acuíferos o reservas de agua fresca. Durante
los últimos 60 años la industria petrolera ha aplicado la fractura por
estimulación en más de un millón de pozos en todo el mundo.
El
paso inicial es el mismo para cualquier pozo convencional: se perfora
un hoyo hacia abajo usando fluidos base agua que lubrican y refrescan la
mecha, conducen los recortes de roca hacia la superficie y estabilizan
las paredes del hoyo. Una vez que el hoyo sobrepase el acuifero mas
profundo, se saca la tubería de perforación y se reemplaza por la
tubería de acero que constituye el revestimiento de superficie.
El
paso inicial es el mismo para cualquier pozo convencional: se perfora
un hoyo hacia abajo usando fluidos base agua que lubrican y refrescan la
mecha, conducen los recortes de roca hacia la superficie y estabilizan
las paredes del hoyo. Una vez que el hoyo sobrepase el acuifero mas
profundo, se saca la tubería de perforación y se reemplaza por la
tubería de acero que constituye el revestimiento de superficie. Luego se bombea cemento hacia abajo por el revestidor, el cual una vez alcanzado el fondo, regresa a la superficie por el espacio formado entre la pared del hoyo y el revestidor, creandp una barrera impermeable que protege los recursos de agua dulce. (Figura 2).
Figura 2 – Revestimiento de Superficie
En
algunos casos, dependiendo de la geología del area a la profundidad del
pozo, se puede correr una seccion adicional de revestimiento que, al
igual que el revestimiento superficial, se le bombea cemento en el sitio
para garantizar que no haya movimiento de fluidos o gas entre esas
capas y las reservas de agua dulce.Lo que hace único la perforación de hidrocarburos en formaciones lutíticas es la necesidad de perforar horizontalmente. La perforación vertical se realiza hasta cierta profundidad llamada Punto de Arranque o ‘kick off point’ en inglés (KOP). Ese es el punto en el cual se inicia la construcción de la curva del pozo hasta horizontalizarlo. Una de las ventajas de este diseño es que es posible perforar varios pozos desde una misma plataforma, minimizando el impacto ambiental en superficie (Figura 3)- Perforación Horizontal
Cuando la distancia objetivo es alcanzada, se retira la tubería de
perforación y se baja un revestimiento de acero a través de toda la
longitud del hoyo del pozo. Una vez más, el revestidor es cementado en
sitio. Al finalizar la perforación y tener instalado el revestidor
final, se retira el taladro de perforación y se realizan las
preparaciones para la siguiente fase: la completación del pozo.
El primer paso para completar el pozo es la creación de una conexión entre el revestidor final y la roca yacimiento. Este consiste en bajar una herramienta especializada llamada sarta de cañoneo, el cual esta equipado con cargas explosivas que se descienden a la profundidad del yacimiento que contiene hidrocarburos. El cañón es disparado, creando perforaciones o huecos a través del revestidor, el cemento y hacia dentro de la roca objetivo.
Estas perforaciones conectan el yacimiento con el hoyo del pozo. Debido a ques estos orificios tienen unicamente pocas pulgadasde de tamaño, y se desarrollan a más de kilometro y medio debajo del subsuelo, el proceso entero casi no se percibe en superficie. La sarta de cañoneo se saca hasta superficie en preparación para el siguiente paso: fracturamiento hidráulico. Este proceso consiste en bombear una mezcla de agua con arena con un poco de productos químicos bajo condiciones controladas dentro de las formaciones yacimiento del subsuelo. Los químicos son por lo general para lubricar, evitar formacion de bacterias y ayudar a movilizar la arena. Estos químicos por lo general se añaden en un rango desde 0,1 a 0,5% por volumen, ayudando a mejorar el rendimiento de la operación. Este fluido de estimulación es enviado desde camiones que lo bombean hacia el pozo, saliendo por las perforaciones de las que hablamos recientemente.
El primer paso para completar el pozo es la creación de una conexión entre el revestidor final y la roca yacimiento. Este consiste en bajar una herramienta especializada llamada sarta de cañoneo, el cual esta equipado con cargas explosivas que se descienden a la profundidad del yacimiento que contiene hidrocarburos. El cañón es disparado, creando perforaciones o huecos a través del revestidor, el cemento y hacia dentro de la roca objetivo.
Estas perforaciones conectan el yacimiento con el hoyo del pozo. Debido a ques estos orificios tienen unicamente pocas pulgadasde de tamaño, y se desarrollan a más de kilometro y medio debajo del subsuelo, el proceso entero casi no se percibe en superficie. La sarta de cañoneo se saca hasta superficie en preparación para el siguiente paso: fracturamiento hidráulico. Este proceso consiste en bombear una mezcla de agua con arena con un poco de productos químicos bajo condiciones controladas dentro de las formaciones yacimiento del subsuelo. Los químicos son por lo general para lubricar, evitar formacion de bacterias y ayudar a movilizar la arena. Estos químicos por lo general se añaden en un rango desde 0,1 a 0,5% por volumen, ayudando a mejorar el rendimiento de la operación. Este fluido de estimulación es enviado desde camiones que lo bombean hacia el pozo, saliendo por las perforaciones de las que hablamos recientemente.
Con este proceso se crean fracturas en la roca yacimiento. La arena del
fluido de fractura permanece en estas fracturas y las mantiene abiertas
cuando s alivia la presión de bombeo. Ello permite que el petróleo o el
gas previamente entrampados, fluyan hacia el pozo de manera más fácil.
Este segmento inicial de la estimulacion es aislado con un tapón
especialmente diseñado y se emplean nuevamente cañones para abrir las
perforaciones de la siguiente etapa. Esta etapa es entonces fracturada
hidraulicamente de la misma manera . El proceso se repite a lo largo de
la sección horizontal, la cual puede extenderse varias millas.
Una
vez que la estimulación se haya completado, los tapones de aislamiento
son perforados y se dá inicio a la producción del pozo. Al principio se
produce agua y luego vienen el gas y el petróleo, fluyendo dentro del
revestidor horizontal y subiendo por el pozo. En el transcurso de la
producción inicial del pozo se recupera aproximadamente del 15 a 50% del
fluido de fracturamiento. Este fluido es reciclado tanto para usarse en
otras operaciones de fracturamiento como para ser dispuestos de manera
segura de acuerdo a las regulaciones gubernamentales (Figura 4).
Una
vez que la estimulación se haya completado, los tapones de aislamiento
son perforados y se dá inicio a la producción del pozo. Al principio se
produce agua y luego vienen el gas y el petróleo, fluyendo dentro del
revestidor horizontal y subiendo por el pozo. En el transcurso de la
producción inicial del pozo se recupera aproximadamente del 15 a 50% del
fluido de fracturamiento. Este fluido es reciclado tanto para usarse en
otras operaciones de fracturamiento como para ser dispuestos de manera
segura de acuerdo a las regulaciones gubernamentales (Figura 4).Figura 4 – Estimulación del pozo (Fracking)
El proceso entero de desarrollo de un pozo toma por lo general de 3 a 5 meses. Unas cuantas semanas para preparar el sitio, de 4 a 6 semanas para perforar el pozo y de 1 a 3 meses para las actividades de completación, las cuales incluyen de 1 a 7 días de estimulación. Pero estos 3 o 5 meses de inversión en actividades de completación puede resultar en un pozo que producirá hidrocarburos de 20 a 40 años o más. Cuando se haya producido todo el gas o petróleo que pueda ser recobrado económicamente del yacimiento, se empieza a trabajar para retornar el área de trabajo tal como era antes que comenzaran las operaciones de perforación.
Los pozos se llenan con cemento y tubos cortador de 3 a 6 pies por
debajo del nivel del suelo. Todo el equipamiento de superficie se
retirará y toda la plataforma se rellena con tierra o se reforesta. El
terrenopuede ser usado de nuevo por los propietarios para otras
actividades y virtualmente no quedarán signos visuales de que un pozo
estuvo una vez allí. Hoy , el fracturamiento hidraulico se ha convertido
en una creciente e importante t´cnica para producir hidrocarburos en
lugares donde estos recursos son previamente inaccesibles. La tecnología
continuará desarrollando técnicas para mejorar la seguridad y el
procesamiento economico de recursos de petróleo y gas natural.
