Durante las actividades de perforación de pozos petroleros, la sarta de perforación se corre dentro
del pozo aplicando suficiente peso a la mecha para romper y penetrar la
formación. A medida que se avanza, la sarta de perforación es forzada a
girar por la mesa rotaria o por el Top Drive mientras se circula fluido
de perforación por entre la tubería, y la broca y de regreso a la
superficie arrastrando los cortes de perforación.
A medida que va progresando la perforación, a la sarta de perforación se le van agregando continuamente juntas o tubos, o paradas completas (de 3 tubos) en el caso de que se esté usando Top Drive, haciendo conexiones, durante las cuales la circulación se interrumpe temporalmente. La sarta se cuelga en las cuñas sobre la rotaria, dejando sobre ella la caja de conexión superior del último tubo agregado.
Se procede a desenroscar la kelly o el Top Drive con las llaves, se conecta la nueva junta a la Kelly o al Top Drive y luego a la sarta de perforación usando el pipe-spinner y las llaves. Una vez que estas conexiones se han realizado, la sarta de perforación se baja nuevamente al fondo del pozo y se reanuda la perforación.
Cuando se desgasta la broca, esta debe reemplazarse sacando completamente del pozo la sarta de perforación.
A medida que va progresando la perforación, a la sarta de perforación se le van agregando continuamente juntas o tubos, o paradas completas (de 3 tubos) en el caso de que se esté usando Top Drive, haciendo conexiones, durante las cuales la circulación se interrumpe temporalmente. La sarta se cuelga en las cuñas sobre la rotaria, dejando sobre ella la caja de conexión superior del último tubo agregado.
Se procede a desenroscar la kelly o el Top Drive con las llaves, se conecta la nueva junta a la Kelly o al Top Drive y luego a la sarta de perforación usando el pipe-spinner y las llaves. Una vez que estas conexiones se han realizado, la sarta de perforación se baja nuevamente al fondo del pozo y se reanuda la perforación.
Cuando se desgasta la broca, esta debe reemplazarse sacando completamente del pozo la sarta de perforación.
Cuenta de tubería (Pipe Tally)
Si se está usando una Kelly la profundidad perforada será igual a las longitudes sumadas :
BHA + Longitud de tubería + Longitud Kelly.
Si se está usando un Top Drive la profundidad perforada será igual a las longitudes sumadas :
BHA + Longitud de tubería
Cada longitud de tubería será medida, a una precisión de dos decimales, antes de que sea añadida a la sarta y bajada al pozo. Estas longitudes serán llevadas por el perforador, en un libro especial (Tally book) manteniendo un total del acumulado. El mudlogger debe llevar un registro independiente con valores acumulados con el fin de poderse verificar mutuamente para evitar errores.
Con el fin de comparar las profundidades en una oportunidad posterior a la perforación, es una práctica importante para el mudlogger ir registrando las profundidades de cada conexión en las cartas de tiempo real.
Cambios en la rata de penetración y chequeos de flujo (Drill Breaks and Flow Checks)
Un Drilling break es un cambio abrupto en la rata de penetración, lo
cual puede deberse a un cambio de formación, pero también a que la broca
ha penetrado una zona de alta presión, luego puede ser un advertencia de la posibilidad de una patada de pozo (kick).
Un chequeo de flujo (flow check) es un método de determinar si ha ocurrido una patada de pozo. Se detienen las bombas durante un período corto para ver si el lodo continúa saliendo del pozo. Si es así, puede ser una patada de pozo, y los fluidos de la formación están entrando dentro del pozo y desplazando el lodo del anular, y saliendo en la superficie. El flow check se realiza inspeccionando visualmente el anular a través de la mesa rotaria, o dirigiendo el lodo hacia el tanque de viaje y observando el nivel del mismo.
Un chequeo de flujo (flow check) es un método de determinar si ha ocurrido una patada de pozo. Se detienen las bombas durante un período corto para ver si el lodo continúa saliendo del pozo. Si es así, puede ser una patada de pozo, y los fluidos de la formación están entrando dentro del pozo y desplazando el lodo del anular, y saliendo en la superficie. El flow check se realiza inspeccionando visualmente el anular a través de la mesa rotaria, o dirigiendo el lodo hacia el tanque de viaje y observando el nivel del mismo.
La velocidad de penetración o rata de penetración (Rate Of
Penetration)(ROP) afecta directamente los costos de perforación, y es
uno de los factores más importantes para determinar la eficiencia y los
costos totales de una operación de perforación. Pero no se puede
perforar un pozo a gran velocidad simplemente para minimizar costos.
Para optimizar las operaciones de perforación, un pozo debe ser perforado tan rápido como sea prudentemente posible, con las debidas precauciones para mantener la estabilidad del hueco, permitiendo suficiente tiempo para la limpieza del hueco asegurando una continua seguridad al pozo y al personal. Adherirse a los procedimientos de perforación es esencial para optimizar las operaciones de perforación. Estos procedimientos están documentados por conocimiento y experiencia bajo diversas condiciones. Han sido determinados para operaciones de perforación rutinarias seguras, y proporcionan medidas correctivas para problemas que se encuentran durante la perforación. Debido a que las condiciones de perforación varían de un campo a otro, los procedimientos de perforación deben ser suplementados con registros de pozos cercanos que hayan sido perforados exitosamente.
Para optimizar las operaciones de perforación, un pozo debe ser perforado tan rápido como sea prudentemente posible, con las debidas precauciones para mantener la estabilidad del hueco, permitiendo suficiente tiempo para la limpieza del hueco asegurando una continua seguridad al pozo y al personal. Adherirse a los procedimientos de perforación es esencial para optimizar las operaciones de perforación. Estos procedimientos están documentados por conocimiento y experiencia bajo diversas condiciones. Han sido determinados para operaciones de perforación rutinarias seguras, y proporcionan medidas correctivas para problemas que se encuentran durante la perforación. Debido a que las condiciones de perforación varían de un campo a otro, los procedimientos de perforación deben ser suplementados con registros de pozos cercanos que hayan sido perforados exitosamente.
Rimado (Reaming)
El rimado se efectúa para abrir un hueco cuyo diámetro es menor al de la broca. Esta operación puede ser requerida como resultado de haberse perforado con diámetro desgastado por formaciones abrasivas, o por excesivo desgaste en las brocas de perforación, también se realiza esta operación, para abrir huecos pilotos en superficie, para rectificar el hueco después de por ejemplo una operación de corazonamiento con una broca de diámetro menor al que llevaba el hueco, para quitar patas de perro (doglegs)(una desviación severa en el pozo), ojos de llave (keyseats, un surco sobre una pared del pozo que resulta de que el tubo rote sobre la pared en una pata de perro) y cambios bruscos de diámetro (ledges) ( causados por la penetración alternativa de capas blandas y duras, habiéndose desgastado más en las formaciones blandas.
El rimado puede hacerse para evitar que un hueco de bajo diámetro desgaste lateralmente una broca nueva. Un reamer es la herramienta que se usa para suavizar las paredes del pozo, para llevar el diámetro de un pozo a su diámetro nominal, ayuda a estabilizar la broca, a enderezar el pozo si se encuentran patas de perro u otras irregularidades, y para perforar direccionalmente. La mayoría de los reamers que se usan hoy en día, usan cortadores rotantes alineados con el eje del cuerpo del reamer, lo cual proporciona una acción rodante cuando el reamer va rotando.
El riesgo de desviación puede ser minimizado seleccionando el peso y la rotación adecuados en la broca. Mientras que el peso en la broca es normalmente un compromiso entre la rata de penetración, desgaste en la broca y control de desviación; la velocidad de rotación es controlada por el tamaño de la broca y las formaciones que van a ser perforadas.
Circulación
La circulación es el proceso de bombear fluido desde los tanques de
lodo, por dentro de la sarta de perforación, luego por el anular y de
regreso a los tanques de lodo, y es un proceso continuo mientras se
perfora.
La circulación mientras no se está perforando. Puede ser para limpiar el pozo de cortes de perforación, para acondicionar el lodo para asegurar que conserva sus propiedades óptimas y para remover el exceso de gas que pueda contener el lodo.
Las operaciones de circulación más comunes se realizan con los siguientes propósitos:
• Sacar completamente del pozo los cortes provenientes de un drilling-brake los cuales pueden indicar que se ha perforado una zona altamente presurizada.
• Sacar cortes que correspondan a cambios en la perforación (ROP, torque), los cuales pueden indicar que se ha perforado una zona de interés, o que se ha llegado a un punto de corazonamiento (coring point).
• Antes de bajar revestimiento y de cementar para acondicionar el lodo, asegurándose que el hueco está limpio (así el revestimiento no se va a pegar) y para remover la torta
de lodo sobre la pared (Para asegurar un buen contacto entre el cemento y la pared del hueco).
• Antes de correr registros eléctricos, para asegurar que el hueco esté limpio y la herramientas de registro no se van a pegar.
Recomendamos Descargar la siguiente Tesis:
http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/1801/Tesis.pdf?sequence=1
Secciones principales de un Pozo Petrolero
Punto de Inicio:
Hoyo de Superficie:
Hoyo Intermedio:
Profundidad Total:
Una vez se ha ubicado el taladro, se en tierra o en el mar, la operación de perforación está lista para comenzar. Típicamente, un conductor amplio, hasta de 36” de diámetro, puede ser forzado desde la superficie con repetidos golpes de martillo. Los sedimentos que quedan contenidos pueden ser ahí perforados y los retornos y cortes circulados a través de un diverter. Bajando la tubería, más que perforando, se evitará que los sedimentos en superficie sean arrancados, lo que haría frágil la formación donde se apoya el taladro. Así se proporciona un anclaje firme a la preventoras. En taladros de patas plegables, esto provee una unión inmediata entre le taladro y la BOP.
En forma alternativa, el pozo puede ser perforado antes de bajar el conductor. Cuando la formación en superficie es perforada con una broca primero, se dice que el pozo ha sido arrancado (spudded). El hueco de superficie puede hacerse de una vez con una broca de gran diámetro, o puede hacerse primero con una broca de diámetro menor y luego ensancharlo con un ensanchador (hole opener) de diámetro mayor.
Los taladros flotantes perforarán esta primera sección de hueco sin conductor, permitiendo al agua de mar funcionar como fluido de perforación para que los cortes queden en el lecho del mar. Antes de continuar con la perforación, el hueco debe sellarse para tener un sistema de circulación cerrado. Esto permitirá que el fluido de perforación pueda ser reciclado continuamente y los cortes recolectados y examinados continuamente. Un tubo de diámetro amplio, equivalente al conductor, pero ahora llamado revestimiento o casing se bajará hasta el fondo del hueco perforado. Una mezcla de cemento se bombea para que llene el espacio entre la formación y la pared exterior de este revestimiento o casing. Una vez que el cemento esté fijo, el pozo está sellado de forma que cuando se reanude la perforación, el fluido de perforación así como cualquier otro fluido que provenga del pozo pueda ir a la superficie por dentro del revestimiento o casing. También, una vez fijo el cemento se evitará el colapso sobre el pozo de los sedimentos de superficie, que generalmente son frágiles e inconsolidados, proporcionando un cimiento y un anclaje firmes en los cuales ubicar la BOP.
En general, la BOP se instalará cuando el revestimiento o casing haya sido sentado, aunque en algunos casos, los operadores esperan hasta que el hueco de superficie haya sido perforado y este otro nuevo revestimiento sea también sentado. En el caso de taladros de patas plegables y de taladros en tierra, La BOP es instalada directamente debajo de la mesa del taladro. Una línea de flujo (flowline) se conecta para el retorno del lodo y los cortes al sistema de circulación en superficie. En el caso de taladros marinos flotantes, la BOP se instala en el lecho marino, donde acaba la tubería del revestimiento. Un riser, que incluye una junta deslizante o telescópica , la cual permite movimiento vertical del taladro debido a las mareas y la olas, conectará las BOPs con el taladro completando el sistema cerrado. Un diverter siempre se instala como parte del equipo de circulación en superficie, en forma que si el pozo no puede ser controlado por la BOP, y los retornos están llegando a superficie, el gas pueda ser conducido en forma segura lejos del taladro.
Hoyo de Superficie:
Esta sección del hueco se perforará a una profundidad predeterminada y sellando otra vez, bajando y cementando un revestimiento o casing al fondo del pozo. La base del revestimiento, o Zapata, generalmente es el sitio más frágil de la siguiente sección de hueco abierto simplemente porque es la parte menos profunda y sujeta al menos a compactación y sobrecarga(overburden). La profundidad y la litología a la cual se perfora el hueco de superficie y se sienta el revestimiento o casing, es por lo tanto muy crítica (esto se aplica a todos los casing points). La litología debe ser consolidada, homogénea y con baja permeabilidad. La capacidad de esta litología para proporcionar suficiente resistencia a la fractura para poder perforar al siguiente sección de hueco con el suficiente margen de seguridad sobre las presiones de formación que se esperen. (Consulte sobre pruebas de Leak off(Leak Off Tests), Presión de fractura, y Margen de kick (Kick tolerance)).
El hueco de superficie será de un diámetro grande y se perforará rápidamente pues los sedimentos de superficie no son tan compactos ni consolidados. Un gran volumen de cortes se producirá continuamente. Para asegurar que estos cortes sean removidos del espacio anular para evitar que tapen o bloqueen el movimiento y rotación de la sarta, se hacen circular píldoras viscosas regularmente. Estas son sencillamente un volumen dado de lodo viscoso que se circula por todo el pozo. La viscosidad del lodo le permite levantar y arrastrar todos los cortes fuera del pozo.
El hueco de superficie normalmente se alcanza a hacer con una sola broca. Si de alguna forma esta broca se desgasta antes de llegar a la profundidad prevista, tendrá que sacarse toda la sarta de perforación para cambiar la broca. (trip out) Esto se hace separando la tubería en secciones de 2(stand doble) o 3 (stand triple)tubos dependiendo de la altura del taladro.
Una vez que esta sección de hueco se ha perforado y antes que la sarta de revestimiento o casing se haya puesto en su lugar, el operador normalmente requerirá que el pozo sea registrado con herramientas de registro eléctrico con el fin de conseguir información sobre el pozo y la litología. Estas herramientas para registrar el pozo son bajadas con un cable delgado ( wireline ) y por eso se les llama wireline tools. Estas herramientas son muy costosas pero además el cable que las lleva sólo puede soportar una tensión muy limitada. Entonces en general, antes de registrar, se realiza un viaje de limpieza (wiper trip). Esta operación se hace para asegurar que el hueco está limpio y no este tapado en alguna parte. Esto implica sacar completamente del hueco abierto la sarta de perforación y la broca quede dentro del conductor o revestimiento anterior, entonces vuelve y se baja la broca al fondo para determinar la condición del pozo. Los problemas menores pueden ser corregidos simplemente trabajando la tubería hacia arriba y hacia abajo circulando al mismo tiempo. Cualquier punto apretado (tight spot) debe ser trabajado y corregido. Si el pozo está muy apretado o bajo-calibre (under gauge), Podrá restringir el movimiento de la sarta, e inclusive hasta impedir que la broca pase por determinado punto. En esta situación, la sección apretada tendrá que ser re-perforada o rimada con circulación y rotación totales. Cuando la broca llegue al fondo, se realizará una circulación de fondos-afuera (bottoms up). Esto asegura que los cortes que hayan caído o zafado durante la limpieza del pozo se lleven fuera del hueco. Esto permitirá a la herramienta de registros llegue hasta el fondo del pozo.
Cuando se ha registrado toda la sección, se puede bajar y cementar el revestimiento o casing. El propósito principal del revestimiento de superficie es de proporcionar un anclaje firme y suficiente para la BOP, proteger a las formaciones superficiales de erosión, de aislar las capas acuíferas de contaminación, para evitar el colapso de formaciones inconsolidadas, y sellar las formaciones que estén sub-presionadas o sobre-presionadas. Antes de continuar perforando la siguiente sección del pozo, se comprobará la BOP y el revestimiento para asegurarse de la completa integridad y que el equipo de las preventoras es completamente funcional.
Hoyo Intermedio:
Antes de que esta sección de hueco pueda comenzarse, los tapones de caucho y cemento sobrante de las operaciones anteriores deben sacarse del pozo antes de encontrarse con una nueva litología. Después de perforar una pequeña sección de este nuevo hueco ( entre 5 y 10 metros), se efectuará una prueba de la formación. Esta puede ser un Leak-Off Test (prueba de fuga o escape)(LOT) o bien un Formation Integrity Test (prueba de integridad de la formación)(FIT), las cuales nos permitirán saber cual es la presión máxima se puede ejercer sobre la formación sin fracturarla, situación esta que debe ser evitada a toda costa.
Exactamente igual que en la sección anterior, los procedimientos que se efectúan serán:: perforación, viajes, registros, revestimiento y cementación.
El número exacto de secciones de hueco que se haga para cada pozo dependerá de varios factores:
• La profundidad, presión de fractura y margen de patada de pozo (kick tolerance)
• Los problemas de hueco o formación que puedan encontrarse, como zonas de perdida de circulación, formaciones inestables, presiones anormales de formación, zonas de pega de tubería.
• Cambio del tipo de lodo a un sistema que pueda dañar determinadas formaciones.
Todas estas situaciones pueden resultar en la instalación de un revestimiento para sellar determinado intervalo. Cada revestimiento se bajará desde la superficie hasta el fondo del pozo, cubriendo por lo menos el intervalo de hueco abierto. El nuevo revestimiento se puede cementar completamente hasta la superficie, pero es usual cementarlo sólo hasta que quede cementado con la sección anterior, la cual está directa o indirectamente cementada hasta superficie.
Profundidad Total:
Cuando se alcanza la profundidad final en un pozo(total Depth) (TD), el revestimiento que se requiera se bajará dentro del pozo con tubería de perforación y colgada con un colgador (hanger) desde adentro del revestimiento anterior. En este caso se le llamará liner, pero los procedimientos de cementación y prueba serán exactamente los mismos que para cualquier revestimiento. Obviamente a medida que el pozo se hace más profundo, las necesidades de un casing mucho más largo son mucho mas costosas si se corriera revestimiento desde el fondo hasta la superficie que si sólo se cubre la sección de hueco abierto.
La situaciones pueden variar, pero el pozo puede ser perforado a través de una zona prevista como productora hasta su TD, o bien puede ser perforada hasta justamente encima de la zona de producción y hasta allí bajarle un revestimiento. Esta situación permite que todos los problemas encontrados previamente queden aislados de la zona de producción, así se podrá cambiar o modificar el lodo para la zona de interés en términos de la protección de la producción, de la formación y de las presiones esperadas.
Dependiendo de los requerimientos del operador y si hay indicaciones de que se está perforando la zona de interés, por ejemplo se está perforando rápido debido a una alta porosidad, muestras de gas y / o aceite en el lodo, el intervalo puede o no ser corazonado (cored). Si se corta y conserva un corazón o núcleo (core) del reservorio, se podrá hacer un análisis de laboratorio más preciso con la mira de poder evaluar la productividad y el potencial económico del reservorio. Para cortar el corazón se requiere de la utilización de una broca especializada que corte alrededor de la roca en un diámetro de 10 cms dejando el núcleo de roca intacto. A medida que la broca va cortando y se profundiza el pozo, el núcleo se irá moviendo hasta dentro de un tubo especial y un barril (core barrel) qué llevará el núcleo . Al final de la operación de corazonamiento, el núcleo permanecerá en el barril y deberá ser cortado del fondo para poderlo sacar físicamente del pozo sacando la tubería. Es muy importante en esta operación asegurarse que se ha retenido del núcleo y no se ha caído fuera del barril.
Al llegar a TD, el pozo será registrado nuevamente. Una serie muy completa de herramientas de registro se bajarán dentro del pozo si la zona de interés muestra un buen potencial de producción de hidrocarburos. Si no se ha cortado un núcleo o corazón se podrán tomar pequeños núcleos en la pared con una herramienta especializada a las profundidades
específicas determinadas de interés.
Si la zona muestra potencial productor, se puede realizar una prueba de producción llamada Drill Stem Test ( Prueba con tubería abierta) (DST), la cual se realiza bajando y cementando una tubería de producción hasta el fondo del pozo. Esta tubería de producción se perfora en intervalos precisos que corresponden a la zona de interés. Dicha tubería de producción se llena de salmuera o de un producto de densidad especializada, que permita a los fluidos de formación, fluir dentro del pozo. El equipo de prueba, conocido como árbol de navidad (Christmas tree) se instala en superficie para medir y determinar la presión y las ratas de flujo del reservorio.
Una vez que el trabajo ha sido completado, el pozo puede ser taponado con cemento para aislar algún hueco abierto si lo hay, o las zonas de producción de la superficie. Si no hay reservas potenciales, el pozo será abandonado, si hay potencial el pozo será suspendido para efectuar posteriores análisis y pruebas.
