No solo se aprende acerca de la perforación, en este video se muestra brevemente la fase general de desarrollo del campo. Este video tiende a centrarse en el pozo no convencional. Para fines educativos, nuestro equipo proporciona una transcripción completa del video para ayudar a cualquiera a aprender el contenido de manera clara y efectiva.
Por favor, vea el video a continuación.
Traducción Aproximada.
Perforar un pozo es un proceso complejo que involucra de diez a treinta compañías de servicios diferentes, cada una de las cuales se adhiere a las estrictas prácticas de programación, seguridad y medio ambiente durante todo el día. Comprender cómo se perfora un pozo ayuda a comprender por qué la producción de petróleo y gas requiere tanto tiempo y dinero.
Planificación
El primer paso en la perforación de un pozo es la fase de planificación. Los miembros de las compañías petroleras, el personal ejecutivo y el equipo de exploración sénior se reúnen para revisar la información asociada con un prospecto y comprender el alcance del trabajo involucrado. La investigación y el análisis inicial se realizan teniendo en cuenta las opciones de arrendamiento, las reservas potenciales, los factores de riesgo, las preocupaciones ambientales y los costos.
Durante la planificación, se establecen los objetivos del proyecto, incluyendo dónde y dónde se debe perforar y el potencial para el desarrollo del campo. Los geólogos, geofísicos e ingenieros de yacimientos comienzan revisando los datos de prospectos públicos y privados. El mapeo de registros de pozos y cualquier sísmica existente se evalúa para proporcionar información sobre el potencial de un prospecto. Los registros de pozos se estudian e interpretan para determinar la presencia de petróleo o gas en los pozos circundantes. El mapeo muestra la estructura de la formación, el espesor, los campos cercanos y la actividad del pozo. La Sísmica es similar a una radiografía, pero con el uso de energía acústica para obtener imágenes o ver el área objetivo subterránea y también puede verificar la información que se ve en otros datos prospectivos para determinar si existe un mecanismo de captura de los hidrocarburos dentro de la formación.
Una vez que se ha seleccionado un área de prospectos, se debe garantizar el derecho a perforar mediante el arrendamiento de los derechos minerales de la propiedad deseada a un propietario o propietario de un mineral. En algunos casos, un propietario ya no puede poseer los derechos minerales. Se necesita un hombre de la tierra con experiencia para investigar hechos históricos y negociar contratos de arrendamiento. Una vez que se investigan los títulos, se juntan bloques de tierra para crear el área de arrendamiento. Se debe presentar una solicitud de permiso, la descripción del programa de perforación propuesto, una copia de la plataforma, la tarifa del permiso, una evaluación ambiental, la asignación de agua, las emisiones de aire y el uso de la tierra y la perturbación. A menudo, las empresas requieren información adicional mientras intentan determinar las ubicaciones óptimas para perforar nuevos pozos.
Un Registro (Survey) sísmico 3-D es una de las herramientas más valiosas utilizadas para obtener una mejor comprensión de la formación rocosa a continuación. Un contratista cuyo personal coloca líneas de receptores llamados "Geofonos" en el suelo para grabar las ondas de sonido generadas por un camión vibrador realiza un disparo sísmico. La energía viaja hacia abajo y se refleja de nuevo a la superficie por las diferentes capas de roca. Los Geo Phones graban las ondas de sonido mientras regresan a la superficie. A medida que los camiones vibradores se mueven a través de la superficie, se crean nuevas líneas sísmicas. Con el uso de software avanzado y hardware de computadora potente, se pueden procesar grandes cantidades de datos sísmicos.
Un geofísico luego interpreta esta información para crear una vista tridimensional de las capas de roca debajo. Las características geológicas subterráneas se vuelven mucho más fáciles de identificar y apuntar. Esta información le da a otros miembros del equipo de exploración nuevos datos para estudiar. Esto les permite mapear formaciones y anomalías del subsuelo y predecir dónde puede quedar atrapado el petróleo o el gas en cantidades suficientes para justificar las actividades de exploración. Estos valiosos datos ayudan en la selección de ubicaciones de perforación.
Una vez que se ha determinado que un prospecto tiene potencial, es necesario realizar más estudios. Los geólogos estudian los registros de pozos de compensación y construyen varios mapas y secciones transversales, mientras que los ingenieros de yacimientos determinan las reservas potenciales.
Presupuesto
Cuando un prospecto ha superado los criterios de selección de la compañía petrolera, se selecciona la ubicación del sitio de perforación. Una Autoridad de Gastos o AFE es preparada por un operador de arrendamiento y enviada a los no operadores antes de que pueda comenzar el trabajo.
Es un documento presupuestario que enumera los gastos estimados de la perforación del pozo planificado. Esta estimación de costos requiere aprobación antes del inicio de las operaciones de perforación.
Infraestructura
Una vez que se haya completado el registro, se colocará una estaca donde se perforará el pozo. Se crean caminos de acceso para que los trabajadores y el equipo puedan llegar y venir de la plataforma. El sitio será despejado y nivelado con una excavadora. Para el soporte y la colocación permanente del pozo, los hoyos del contrapozo y del conductor se cavan y se aseguran en su lugar. La plataforma de perforación y el equipo se transportan en camiones a la ubicación donde se descargan y se colocan donde se instalarán. Se puede excavar un pozo de reserva para capturar los fluidos de perforación, los recortes y las descargas de lodo para que puedan reciclarse o desecharse adecuadamente. Instalaciones de alojamiento de la tripulación, líneas de agua y electricidad son traídas para operaciones 24/7.
Instalación del Taladro y Arranque de la Perforación
Una vez que se eleva el taladro, el equipo se mueve al piso del equipo, se ensambla y se conecta a fuentes de energía o sistemas de tuberías presurizadas. Algunos operadores utilizan un método alternativo para administrar los fluidos y sólidos devueltos llamado "Un sistema de circuito cerrado" que puede reducir o eliminar la necesidad de pozos reservados. El sistema de circuito cerrado separa los fluidos y los sólidos de perforación al emplear una serie de agitadores de movimiento lineal, limpiadores de lodo, centrifugadoras y equipos de recolección para acondicionar los fluidos para que puedan reutilizarse o reciclarse.
Los sólidos o desechos se eliminan adecuadamente de acuerdo con las regulaciones estatales. Luego se perfora el agujero para la superficie. Una broca se monta en el extremo de la tubería de perforación mientras la broca retira una mezcla de agua y los aditivos llamados "Barro" se bombean en el hoyo para enfriar la broca y vaciar los recortes en la superficie. Luego se retiran el tubo y la broca y se inserta el revestidor de la superficie en el hoyo. La cubierta superficial sirve para mantener intacto el hoyo del pozo, aislar la zona de agua dulce de la contaminación y es la tubería a la que se unen el BOP y la cabeza del pozo. La carcasa se asegura en su lugar bombeando cemento a través de la carcasa y la zapata en el fondo del agujero. Este cemento también actúa como una barrera para proporcionar una capa permanente para proteger el acuífero de agua dulce. Luego, el Blow Out Preventer o BOP se instala encima de la cabeza del pozo antes de que comience la perforación del pozo. Por lo general se compone de un preventor anular; carnero ciego carnero cortante ciego y el tubo ram.
La función principal de las unidades de BOP es contener presiones erráticas en el orificio inferior llamadas "Kicks" y el flujo incontrolado de fluidos de formación de forma rápida y efectiva mediante el cierre del pozo de varias maneras. Si se pierde el control primario del pozo durante la perforación o la finalización, uno o más de los componentes de BOP se inician para cerrar parte o todo el orificio para igualar las presiones y recuperar así el control del pozo. Sin el BOP, esta presión subterránea puede forzar la liberación de gases, fluidos y equipos que causan explosiones, incendios y pérdidas de vidas. Los dispositivos de prevención de reventones son críticos para la seguridad de la tripulación, la plataforma y el entorno.
En este punto, utilizando una broca y un tubo de diámetro ligeramente más pequeño, la sección intermedia del hoyo se perfora a través del tapón de limpieza, la zapata y el cemento en la parte inferior del orificio. Una vez que se perfora esta sección del orificio, la cubierta intermedia se fija, se cementa y se deja fraguar. La perforación luego continúa hacia la profundidad deseada. Se pueden gastar millones de dólares en la perforación de un pozo petrolero. Por lo tanto, es muy importante recopilar la mayor cantidad de información posible en cada etapa para determinar si tiene sentido comercial continuar perforando y completando el pozo.
Pruebas y Registros del PozoLa prueba de perforación del pozo, también conocida como DST, es un procedimiento utilizado en pozos exploratorios de petróleo y gas para determinar los límites y la capacidad productiva comercial de un reservorio de hidrocarburos. La información obtenida de un DST incluye muestras de fluidos, presión del yacimiento, tasas de flujo y propiedades de formación tales como temperatura y permeabilidad. A medida que se perfora el pozo, el registrador de lodo toma muestras y monitorea los datos entrantes. Cuando el registrador de lodo tiene un buen espectáculo que indica un posible pago, la perforación se detendrá y la tubería y la broca se retirarán del orificio. Luego, la herramienta DST se une a la parte inferior de la sarta de perforación y se introduce en el orificio opuesto a la formación que se va a probar. Se inician uno o más sellos expandibles en la herramienta llamada 'Packers' o Empacaduras para sellar la zona. Luego se abre una válvula hidráulica en la herramienta. Una vez abierto, el fluido fluye hacia la válvula y sube por la sarta de perforación hacia la superficie para su evaluación. Una prueba típica se compone de varios períodos alternativos de flujo de formación y de cierre.
Una vez que el pozo ha sido registrado y considerado un pozo comercial, la cuadrilla inserta la última cadena de envoltura de producción que corre a lo largo del orificio y cementa la envoltura en el hoyo. El cemento llena el espacio entre la carcasa de producción y el orificio perforado llamado "Anular". También agrega estabilidad y resistencia a la tubería y crea una barrera entre la formación y la carcasa. En la superficie ya no se necesita la plataforma de perforación. Una unidad de tubería helicoidal o equipo de reacondicionamiento se coloca en el lugar para perforar la zona objetivo. Un cañon de perforación se baja a la zona de destino; se aplica presión al tubo flexible y al cañon, lo que desencadena una carga que dispara orificios a través del revestidor de acero, cemento y una corta distancia hacia la formación del objetivo. El cañon de perforación se saca del hoyo.
Completación
Se necesita estimulación en la mayoría de los pozos para establecer la producción desde el reservorio. Equipo especializado para fracturar hidráulicamente o frackear la formación se lleva a la ubicación. El agua, una pequeña cantidad de sustancias químicas, arena y otras provincias se bombean al pozo bajo una presión extremadamente alta. Cuando la mezcla llega a la zona objetivo, la presión la expulsa a través de los orificios de perforación y hacia la lutita permeable baja, causando que se fracture o agriete. Esto crea una calle que conecta el embalse con el pozo. La arena y otras provincias mantienen abiertas las pequeñas fisuras y permiten que el aceite liberado fluya hacia el pozo. Este proceso se repite en varias etapas para extenderse a través del pozo. Con tapones colocados entre cada etapa para mantener la presión y obtener los mejores resultados de flujo de la roca fracturada. Una vez que se completa el proceso de fracking, los tapones colocados entre las etapas de frack se perforan para eliminar cualquier restricción en el pozo. El líquido de frack también conocido como 'Flowback Liquid' fluye de regreso a la parte superior del pozo junto con los hidrocarburos. El líquido de frack recuperado se trata y la mayoría se reutiliza en trabajos de fracturamiento hidráulico posteriores. Esto se hace para conservar el agua y también como una medida de ahorro de costos. Lo que no se puede reutilizar se coloca en tanques y luego se transporta en camiones para ser desechados adecuadamente. El equipo de producción luego introduce el trabajo sobre una unidad y lo prepara para preparar el agujero para la producción. La tripulación ejecuta una tubería de diámetro pequeño llamada 'Tubería de producción' dentro de la cadena de la carcasa de producción. Esto sirve como conducto para que el petróleo o el gas fluya hacia el pozo y agrega otra capa de protección para aislar los hidrocarburos de la capa de agua potable.
Producción
El siguiente paso es instalar un pozo permanente. La mayoría de los pozos en algún momento de su vida requerirá un levantamiento artificial para que los hidrocarburos salgan a la superficie. En este caso, un Pumpjack, tanques de almacenamiento de aceite y equipos asociados están instalados en la ubicación.Como una de las muchas medidas de seguridad ambiental, se construye una berma de tierra alrededor del equipo de producción. Durante la fase de producción, el aceite se envía desde el gato de la bomba al calentador-tratador para su procesamiento inicial. La función del calentador-tratador es separar el aceite del agua y el gas. Durante este proceso, los líquidos del pozo se calientan, el aceite se separa y flota hasta la parte superior del agua de sedimentación, mientras que los gases se liberan y ascienden hasta la parte superior del tanque. El gas pasa a través del extractor de niebla en la parte superior del tanque y se envía para ser almacenado o quemado. El agua es eliminada y almacenada para su posterior tratamiento. El aceite se envía a los tanques de almacenamiento para esperar el transporte a la tubería.
Durante el desarrollo de campo, se perforan pozos adicionales en el arrendamiento para maximizar la recuperación de las reservas. El desarrollo del campo ocurre en etapas e incluye a muchos de los petroleros de los mismos equipos de geocientíficos e ingenieros que estudiaron y evaluaron los datos para justificar el pozo inicial. Una vez que la gerencia ejecutiva toma la decisión de seguir adelante, comienza la fase de planificación.
A continuación, se incorporan plataformas de perforación adicionales junto con varias compañías de servicios para ayudar con la construcción, construir infraestructura y ayudar a la compañía de perforación. Un pozo de petróleo puede producir de diez a treinta años durante la fase de recuperación primaria. Una vez que la producción ha disminuido, se pueden utilizar métodos de recuperación secundarios o terciarios para prolongar la vida útil del pozo. Cuando el pozo ya no produce a una tasa económica, los pasos finales en el ciclo de vida de un pozo son el abandono y la recuperación. Se eliminan la cabeza del pozo y el equipo asociado, se llena el pozo con cemento y se tapa y marca el pozo. El área se reclama y el contrato de arrendamiento se devuelve al propietario.
La exploración y producción de petróleo y gas es una tarea compleja pero vital. La energía y los productos creados a partir del petróleo crudo son infinitos y esenciales para nuestro estilo de vida cotidiano. Sin ella las carreteras, los ferrocarriles y los cielos estarían vacíos. La construcción, la fabricación, la tecnología y la entrega de alimentos se paralizarían. El petróleo y el gas y las muchas personas técnicas y capacitadas que participan en la perforación y el pozo petrolero son recursos cruciales de los que dependemos todos los días.
Transcripción en Inglés del Video.
At this point using a slightly smaller diameter drill bit and pipe the intermediate section of the hole is drilled through the wiper plug, shoe and cement at the bottom of the hole. Once this section of the hole is drilled the intermediate casing is set, cemented and allowed to cure. Drilling then continues on toward the target depth. Millions of dollars can be spent drilling an oil well. So it is very important to gather as much information as possible at every stage to determine if it makes good business sense to continue drilling and complete the well.
Drill Stem Testing also known as a DST is a procedure used on exploratory oil and gas wells to determine the boundaries and commercial productive ability of a hydrocarbon reservoir. Information gained from a DST includes fluid samples, reservoir pressure, flow rates and formation properties such as temperature and permeability. As the well is drilling, the mud logger takes samples and monitors incoming data. When the mud logger has a good show indicating potential pay, drilling will stop and the pipe and bit are pulled out of the hole. The DST tool is then attached to the bottom of the drill string and lowered into the hole opposite the formation to be tested. One or more expandable seals on the tool called ‘Packers’ are initiated to seal off the zone. A hydraulic valve is then opened in the tool. Once open the fluid then flows into the valve and up the drill string to the surface for evaluation. A typical test is comprised of several alternating formation flow and shut-in periods.
Once the well has been drilled to its target depth, the drill pipe and bit are removed from the hole and a specialized logging crew and equipment are brought on location. The crew assembles a probe which can be several different logging tools connected together. Each tool performs a different kind of measurement of the rock and fluid properties within the geological formations surrounding the well bore. The probe is lowered down into the wellbore on a wire line until the top of the probe is below the target depth. The process is carefully monitored by the well logging crew and the geologists. As the probe is raised back up the hole the various logging tools are activated by computers on the surface that produce a graph called a ‘Well Log’ which represents the geologic properties of the layers of rock. Lining up the logs, adjusting for variations in the surface elevation of each well the geologist can get a good idea of the rock structure and possible presence of hydrocarbons across the area.
Once the well has been logged and deemed a commercial well, the crew inserts the last string of production casing that runs the entire length of the hole and cements the casing in the hole. The cement fills the space between the production casing and the drilled hole called ‘The Annulus’. It also adds stability and strength to the pipe and creates a barrier between the formation and the casing. At the surface the drilling rig is no longer needed. A coil tubing unit or workover rig is brought on location to perforate the targeted zone. A perforating gun is then lowered to the targeted zone; pressure is applied to the coil tubing and perf gun, setting off a charge which shoots holes through the steel casing, cement and out a short distance into the target formation. The perf gun is then pulled out of the hole.
Stimulation is needed on most wells to establish production from the reservoir. Specialized equipment to hydraulically fracture or frack the formation is brought on location. Water, a small amount of chemicals, sand and other province are pumped into the wellbore under extremely high pressure. When the mixture reaches the target zone the pressure forces it out through the perf holes and into the low permeable shale causing it to fracture or crack. This creates a fairway connecting the reservoir to the well. The sand and other province hold the tiny fissures open and allow the released oil to flow to the well bore. This process is repeated in multiple stages to extend across the wellbore.
With plugs placed between each stage to maintain pressure and get maximum flow results from the fractured rock. Once the fracking process is complete, the plugs placed between the frack stages are then drilled out to remove any restrictions in the wellbore. The frack fluid also known as ‘Flowback Liquid’ flows back up to the top of the well along with hydrocarbons. The recovered frack fluid is treated and most reused on subsequent hydraulic fracturing jobs. This is done to conserve water and also as a cost savings measure. What is not able to be reused is placed in tanks and then trucked to be properly disposed. The production crew then brings in the work over a unit and rigs it up to prepare the hole for production. The crew runs small diameter pipe called ‘Production Tubing’ inside the production casing string. This serves as the conduit for oil or gas to flow up the well and adds yet another layer of protection to isolate the hydrocarbons from the potable water table.
The next step is to install a permanent wellhead. Most wells at some point in their life will require artificial lift to get the hydrocarbons to the surface. In this case a Pumpjack, oil storage tanks and associated equipment are installed on location.
As one of the many environmental safety measures an earthen berm is built around the production equipment. During the production phase oil is sent from the pump jack to the Heater-Treater for initial processing. The function of the Heater-Treater is to separate the oil from the water and gas. During this process the liquids from the well are heated, the oil separates and floats to the top of the settling water while gases break free and rise to the top of the tank. The gas passes through the mist extractor at the top of the tank and is sent to be stored or flared. The water is removed and stored for further treatment. The oil is sent to the storage tanks to await transport to the pipeline.
During field development, additional wells are drilled on the lease to maximize recovery of reserves. Field development occurs in stages and includes many of the oil companies same teams of geo scientists and engineers who studied and evaluated the data to justify the initial well. Once executive management makes the decision to move forward, the planning phase begins.
Next, additional drilling rigs are brought in along with several service companies to help with construction, build infrastructure and assist the drilling company. An oil well can produce for ten to thirty years during the primary recovery phase. Once production has declined secondary or tertiary recovery methods can be used to extend the life of the well. When the well no longer produces at an economic rate the final steps in a wells life cycle are abandonment and reclamation. The wellhead and associated equipment are removed, the wellbore is filled with cement and the well capped and mark. The area is reclaimed and the lease is relinquished back to the landowner.
Oil and gas exploration and production is a complex but vital endeavour. The energy and products created from crude oil are endless and essential to our everyday way of life. Without it roads, railways and the skies would be empty. Construction, manufacturing, technology and food delivery would come to a standstill. Oil and gas and the many technical and skilled people involved in drilling and oil well are crucial resources we are dependent on each and every day.
Reference
YouTube. (2018). Overview Of Drilling Process. [online] Available at: https://www.youtube.com/watch?v=2QlH2fhWEAc [Accessed 15 Oct. 2018].
