Curso técnico sobre atrapamiento de tubería (Stuck Pipe)
El atrapamiento de tubería es uno de los problemas operacionales más costosos y complejos en la perforación de pozos petroleros. Este fenómeno ocurre cuando la sarta de perforación pierde movilidad dentro del pozo, ya sea por causas mecánicas, geológicas o por prácticas operativas deficientes. Este documento presenta una clasificación detallada de los mecanismos de atrapamiento, métodos de diagnóstico, técnicas de liberación y estrategias de prevención.
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🧩 Clasificación de mecanismos de atrapamiento
1. Atrapamiento mecánico por geometría del pozo
- Key seating: Formación de ranuras estrechas en doglegs o zonas de contacto lateral prolongado, donde la tubería se encaja.
- Doglegs severos: Curvaturas abruptas que generan puntos de fricción excesiva.
- Ledges o salientes: Proyecciones de litología dura que interfieren con estabilizadores o componentes del BHA.
- Undergauge hole: Secciones del pozo con diámetro menor al esperado, que impiden el paso de la tubería.
- Pack-off o puentes de sólidos: Acumulación de detritos, ripios o sólidos que bloquean el espacio anular.
2. Atrapamiento por condiciones geológicas
- Formaciones plásticas (e.g., sal): Se deforman bajo presión y cierran el pozo sobre la tubería.
- Shales reactivos: Se hinchan, colapsan o desprenden al interactuar con fluidos de perforación no inhibidos.
- Formaciones fracturadas o sobrepresionadas: Colapso de paredes por pérdida de soporte estructural.
- Cavings y acumulación de ripios: Por limpieza deficiente del pozo, especialmente en secciones verticales.
3. Atrapamiento por prácticas operativas o condiciones del equipo
- BHA rígido: Configuraciones con contacto en tres puntos que dificultan el paso por zonas curvas.
- Tubería doblada o torcida: Por caída libre, esfuerzos excesivos o deformación mecánica.
- Tuberías entrelazadas: En pozos con completación dual o múltiples sartas.
- Obstrucciones por sólidos no perforados: Barita sedimentada, arena, cemento endurecido, corrosión interna.
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🔍 Diagnóstico inicial del atrapamiento
El artículo propone un enfoque basado en dos preguntas clave para identificar el tipo de atrapamiento:
1. ¿La tubería estaba en movimiento cuando se atascó?
- Si estaba en movimiento descendente: posible atrapamiento diferencial o pack-off.
- Si estaba en movimiento ascendente: posible atrapamiento mecánico o colapso de formación.
2. ¿Cambió la hidráulica del pozo (flujo, presión)?
- Si hubo pérdida de circulación o aumento de presión: posible colapso, pack-off o formación reactiva.
- Si no hubo cambio hidráulico: probable atrapamiento mecánico.
Este análisis permite diferenciar entre atrapamiento por presión diferencial, mecánico, por geometría o por colapso geológico.
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🛠️ Técnicas de liberación
- Jarring (golpeteo controlado):
- Si el atrapamiento ocurrió durante movimiento descendente, se recomienda jarring hacia abajo.
- Si ocurrió durante movimiento ascendente, se recomienda jarring hacia arriba.
- Back-off / corte de tubería:
- Se aplica torque y se utiliza explosivos o herramientas de corte para liberar la sección superior y convertir la inferior en “fish”.
- Milling (fresado):
- Si no se puede liberar la tubería, se procede a fresar la sección atrapada para permitir la pesca o desviación.
- Herramientas de diagnóstico:
- Free Point Indicator: determina el punto donde la tubería está libre.
- Noise/Temperature Survey: detecta zonas de fricción o flujo.
- Pipe Recovery Log: evalúa condiciones de recuperación.
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🧪 Prevención del atrapamiento
- Diseño geométrico adecuado del pozo (evitar doglegs severos).
- Selección de fluidos inhibidores para formaciones reactivas.
- Control de propiedades del lodo (densidad, reología, inhibición).
- Limpieza eficiente del pozo (velocidad de ascenso, caudal).
- Monitoreo continuo de parámetros de perforación.
- Uso de sensores de torque, peso y presión para detección temprana.
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📊 Impacto operativo
El atrapamiento de tubería puede generar:
- Pérdida de tiempo y costos por operaciones de pesca.
- Necesidad de desviación o abandono del pozo.
- Riesgo de pérdida de herramientas costosas.
- Interrupción de la continuidad operacional.
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Curso de Tubería Atascada (Stuck Pipe)
La Problemática de la Tubería Atascada en Operaciones de Perforación
El atascamiento de la tubería (stuck pipe) es una de las fallas más críticas y costosas en la industria de la perforación de petróleo y gas. Se define como la situación en la que la sarta de perforación (o cualquier tubería en el pozo) no puede rotar, moverse hacia arriba, o moverse hacia abajo. Este incidente interrumpe significativamente las operaciones, resultando en la pérdida de tiempo de perforación, altos costos asociados a la liberación o recuperación del equipo, y en el peor de los casos, la pérdida total del fondo de pozo (BHA) o la necesidad de desviar el pozo (sidetracking).
Mecanismo General y Fuerzas Involucradas
El mecanismo de atascamiento ocurre cuando la fuerza requerida para mover la sarta supera el límite de tensión o compresión que el equipo puede manejar con seguridad (el Máximo Sobretensión o Maximum Overpull - MOP).
* Fricción Normal: La sarta está sujeta a fuerzas de fricción normales. Al subir, se requiere el peso de la sarta más la fricción (overpull); al bajar, la fuerza de soporte es el peso menos la fricción (setdown weight).
* Mecanismo de Atascamiento: Un atascamiento se produce cuando el mecanismo activo en el pozo genera una fuerza adicional que hace que la fricción total supere el MOP, según la relación:
FB + FBHA > MOP
Donde:
* F BHA es la fuerza de fricción ejercida por el mecanismo de atascamiento sobre el Ensamblaje de Fondo de Pozo (BHA).
* F B es la fricción de fondo generada por la fuerza lateral en el pozo.
* MOP es el máximo tiro que puede manejar el sistema de izaje o la tubería de perforación.
Las principales preocupaciones al trabajar en una tubería atascada son la presión de la formación, el tipo de lodo de perforación y, crucialmente, el tiempo, ya que la situación se vuelve progresivamente más difícil de resolver a medida que pasa el tiempo.
Categorías de Atascamiento de Tubería
Los mecanismos de atascamiento se clasifican en función de su origen:
1. Atascamiento por Geometría del Pozo (Mecánico)
Este tipo está relacionado con la forma física del pozo:
* Asiento de Llave (Key Seating): Se produce cuando la tubería de perforación (de menor diámetro) bajo tensión desgasta un surco en la pared del pozo en una zona de alta curvatura. Las herramientas o collares de perforación (de mayor diámetro) se atascan al intentar pasar por este surco.
* Curvatura del Pozo (Doglegs): Ocurre cuando se atraviesa una sección de pozo con alta severidad de pata de perro (cambio rápido de dirección), especialmente con ensamblajes de fondo de pozo (BHA) rígidos. Las fuerzas laterales y la fricción aumentan hasta inmovilizar la sarta.
* Repisas (Ledges): En formaciones con capas duras incrustadas en material blando que se erosiona (lavado), quedan repisas o salientes que pueden atrapar los estabilizadores al sacar la tubería.
* Atasco de Barrena Nueva / Agujero Subcalibrado (Undergauge Hole): Una broca nueva (de diámetro completo) se atasca al correr en una sección de pozo perforada previamente por una broca desgastada (subcalibrada).
* Empaquetamiento / Puente (Pack-Off / Bridge): Grandes o pequeños fragmentos de formación, recortes o cemento se asientan alrededor de la sarta, restringiendo o deteniendo completamente la circulación y el movimiento de la tubería. Esto a menudo está asociado con el desmoronamiento (sloughing) de la pared del pozo.
2. Atascamiento Relacionado con la Formación (Geológico)
Se debe a las características litológicas o la inestabilidad de la roca:
* Formaciones Plásticas: Rocas como la sal, al ser penetradas con una presión hidrostática insuficiente (menor a la sobrecarga), se deforman y cierran el pozo, atrapando la tubería.
* Lutitas (Shales): La inestabilidad de la lutita se debe a su reacción química con el fluido de perforación, lo que puede causar desmoronamiento o hinchazón y, por ende, el atascamiento.
* Formaciones Fracturadas y Falladas / Formaciones con Alto Estrés: Estas zonas son propensas a colapsos o a que los fragmentos de roca caigan en el pozo.
* Recortes Sedimentados y Desprendimientos (Cavings): Una limpieza deficiente del pozo permite que los recortes se acumulen en el fondo o en las zonas de baja inclinación, empaquetando la sarta.
3. Atascamiento Diferencial (Differential Sticking)
Ocurre cuando la sarta está en contacto con una formación porosa y permeable, y la presión hidrostática del lodo es significativamente mayor que la presión de poro de la formación. Esta diferencia de presión presiona la sarta lateralmente contra la pared del pozo, y el área de contacto genera una fuerza de fricción que inmoviliza la tubería.
4. Otras Categorías de Atascamiento (Relacionadas con el Equipo/Prácticas)
* Geometría del Equipo: Ensamblajes demasiado rígidos, tubería torcida o doblada (a menudo por caídas o exceso de peso), o cuerdas envueltas entre sí (común en pozos de doble terminación).
* Sólidos Distintos a Recortes: Asentamiento de arena o barita (en pozos productores o con lodo de baja capacidad de acarreo), sólidos finos, chatarra (junk) caída al pozo, o cemento.
* Corrosión: La corrosión del equipo puede llevar a fallas estructurales y al atascamiento.
* Empacadores de Pozo / Tubería de Producción: Atascamientos que ocurren dentro del revestimiento durante operaciones de reacondicionamiento o completamiento.
Acciones Inmediatas al Atascamiento (Open Hole)
Una vez que la tubería se atasca, la prioridad es liberarla:
* Primera Acción: Intentar el movimiento opuesto al que se estaba realizando y aplicar torsión suave (si es posible), manteniendo la circulación.
* Uso del Martillo (Jarring): Si la tubería no puede liberarse con tensión o rotación, se utiliza un martillo de perforación (jar) para aplicar impactos.
* Si se atascó subiendo, se jarrea hacia abajo.
* Si se atascó bajando, se jarrea hacia arriba.
* Si se atascó en reposo, se aplica torsión y se jarrea hacia abajo (a menos que la broca esté en el fondo, en cuyo caso solo se jarrea hacia arriba).
* Convertir la Sarta en Pez (Turn It To A Fish): Si no es posible liberarla, la sarta se convierte en un "pez" (fish) al cortarla o desenroscarla (backing off) justo por encima del punto de atasco. Esto permite conectar herramientas de pesca especializadas (que incluyen el jar) para aplicar impactos efectivos o, si el jarring falla, fresar (milling) la tubería para recuperar el pozo.
Medidas de Prevención
La prevención es la mejor estrategia. Las medidas preventivas se centran en:
* Control del Fluido de Perforación: Utilizar fluidos con propiedades de lubricación adecuadas y una densidad correcta para contrarrestar la inestabilidad de la formación (especialmente lutitas y formaciones plásticas).
* Control de la Geometría del Pozo: Evitar cambios bruscos de dirección (doglegs) al controlar la tasa de construcción y usar ensamblajes (BHA) adecuados.
* Manejo de Recortes: Asegurar una limpieza eficiente del pozo con caudales y propiedades de lodo óptimos.
* Buenas Prácticas de Maniobra: Inspeccionar la broca desgastada (Bit Dull Grading) y escariar (reaming) las secciones subcalibradas antes de correr una broca nueva.
El atascamiento de la tubería es un problema complejo que requiere una comprensión exhaustiva de los mecanismos del subsuelo y una acción rápida y bien planificada en superficie.
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