conceptos basicos de perforación

5/8/2018 Conceptos basicos de perforacin

1/95


2/95

Conceptos Basicosde PerforaclonporRon Baker

traducido porVivian Carmona Agosto

Publicada parEL SERVICIO DE EXTENSION PETROLERA

La Universidad de Texas en AustinA ustin , T~xas

1979

1/.6'/


3/95

iii

CONTENIDO

Pr61ogo , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ' . , ' vPrefacio .. , . , . , . , . , , , . , .. , , . , v iiIn troducci6n , . , , . , , , , , .. ' , , 1EI Personal . , , , , , .. , , , , , . , 4Las Compaii {as .. , . , , , 4

La Cuadrilla de Perforacion . , , , , , , . , . .5Tu rnos , , , .. , , . , , , , , .. 9Adiestram iento . , , . , , .. , , , , , , , , , , 9

EI A rea de Perforaci6n , . , . , , , . , . , , . , , , .10La Busqueda de Petroleo y Gas. , . , . , . , , , , . , , , .. 12Selecci6n del Punto de Perforaci6n .. , . , . , . , . , , , , , , , , . , . , , , , , , ,17Preparacion del A rea , . , .. , , , , , . " , , , , 17Transporte del Equipo al A rea de Perforacion . , , . , , . , , , , , , .. , . , . , 20Ensamblaje del Equ ipo ..... , . , . , , , ... , , , . , . , , . , , , , , , , . . , , . , , . , , , , , 26

Las P artes del a Torre , , . , , , . , , , , , , . , , .. , , . , . , , , ',' ,29Sistemas de Energfa , , , , , . , . , .. , , . , , , , , . , , .. , . , , ,2 9Gruas y Sistemas de Elevaci6n , , , . , . , , , , , . , , , , , , , " , . , , , , , , . . , , . , ,33Equipo Rotatorio , , , , , . , , .. , .. , , .. , , . , . , . ,37EI Sistema de Circulaci6n , , , . , , , , , , , . .42

Operaciones de Perforacion .... , , , , , , . , , . , , . , , , , , , , , .. , ,50La Perforaci6n del H oyo Superficial , , . , , , , , , ,50La Primera Carrera . , , , , , , , , , , , . , , .. , . ,53Primera Tuberra de Revestim iento , , .. , , . , . , , . ,56Cementaci6n .. , . , , .. , .. , . , , , . , , , , , . , , , , , , . , . , , .59Devolviendo la Sarta al Hoyo , , , , , 62Instalac ion y Cem entac ion de la Tu beria de Revestim iento

I ntermedia , .. , , , . , . , 64Perforacion Final. . , , , , , , , .. , , , , , , , ' .. 64Evaluaci6n de las Formaciones, . , . , , , , . , '.. 65Term inaci6n del Pozo , . , , , . , , , , . , , , , , . , , . , , 68Ope raci on es E spec ia 1es de Perf 0raclon , , , . , , , . , 72

1 Futuro , , , , , .. , .. , , . , , . , , , . , 78Glosario, . , .. , , , , , , , , , , , , , , . , , , , , . , , . , , .. , 80


4/95

Cu rtis K ru se , DlrectorSe rvicio de E xte nsi6n Pe trol era (PE TE X)

PROLOGO

M etod os n u e vos, herram ien tas n uev as y term ina log fa nu eva han creado la necesidad de modern izarA P rim er of Oil -Wel l Dr i ll ing . La traduccion de este libro al espafiol se t (tula Conc ep to s Bu sic osde Pert oracl on y re em pla za e l libro P rim er os E lem en to s d e P erfo ra ci6 n. C on ce pto s B us/c os d ePertoracton c on tle ne la in fo rm a cio n y fotograffas m as recientes d e las opera cion es d e perfora cion .La verdad es que la industria petrol era ha cam biado m uch (sim a desde 1951, cuando se publ leola prim era ed ition de A Pr ime r o f O i l-Well Dr illi ng .

EI proposito de este libro es darle una idea de las operaciones de perforacion , la terrninologtap e tr ol er a , p ro ced im i ent os y problemas relacionadas con la perforacion de pozos al personal de lascom pa f (a s d e p erfora cion y operacion qu e n o tien e con ocim ientos tecn icos. Conceptos Bas/cosde Per iorac ton , com o el tftu lo ind ica, es e l libra basico de la industria petrole ra.

v


5/95

Ron B ak erServiclo de Extension Petrolera (PETEX )

P R E F A C I O

E I proposito de este libro es explicar, en la manera m as sencilla posible, las operaciones y el equipoutil izados para perforar un pozo petro lero. Dar una explicacion sencilla sabre este tema no esuna cosa facil. Primero, la torre de perforaci on es como un g ig an te sco r orn pe ca be za s. C uan dose explica el usc de una parte, casi siempre conlleva una explicacion de otra, y otra y aun otrahasta que las piezas caigan en su sitio en la mente del lector. Otra consideraclon que hace dificil latarea es la terrninologfa especiaiizada. Para explicar una frase, no solam ente se tiene que explicarcada uno de los terrninos, sino tambien hay que discutir como se Ileva a cabo la operaci6n-esfacil ser verbose en esta situaclon, EI glosario al final del libro puede ser m uy util.

Tampoco es facil escribir un libro como este. Los conocimientos de mucho del personal dePETEX (el Servicio de Extensi6n Petrolera) se utilizaron . La artista, Paula Floyd, ilustro 1aportada dellibro. V ivian Carmona Agosto tradujo ellibro al espariol. Jane Sullivan edlto y tuvo asu cargo la produccion del libro. Dan Diener y V ivian Carmona Agosto tomaron muchas de lasexcelentes totograffas, m ientras que Russell H aggard consigulo las fotograffas historicas, despuesde pasar largas horas en la coleccion totografica de La Universidad de Texas en Austin. Las ilustra-clones del glosario fueron hechas por M ark D onaldson.

Agradecemos la ayuda del Ingen lero Carlos Islas Silva de Mexico, por su ayuda tecnica y com entarios valiosos en la preparacion de este libro. Tarnbien agradecemos la ayuda tecnica delos senores Julio Casas y Efrafn Barberii de IN APET, V enezuela; V ictor E.G arda L aredo,Argentina; y Charles R. Shum ate de la cornpafifa Lanzagorta International, lnc., sin cuya ayudano hubiese side posible este llbrc. Tarnbien Ie extendemos nuestro m as profundo agradecim ientoal Sr. Ed M cGhee de la Asociacion Internacional de Contratistas de Perforacion por sus com entariosconstructivos,

vi i


6/95

INTRODUCCION

Una tarde de dom ingo a finales del mes deagosto d ell 859, un herrero conocido como el11'0 B illy Sm ith decidi6 pasear cerca del pozode petr61eo que estaba perforandose en O ilCreek, cerca de Titusville, Pennsylvania, EE.U U. En aquellos tiem pos, los perforadorestomaban los dom ingos libres, y el Tfo B illysegu ramente estaba cu rioso por ver si algoha b ia sucedido m ientras estaba en la iglesia.Habra comenzado la perforacion en abril,trabajando para un conductor de treneslIam ado E dw in L. Drake. D rake, conocidocomo "el Coronel ", habra contratado al Tr'oB illy para hacer algo que nunca antes sehabra hecho en los Estados Unidos:perforar un pozo en tierra con el propositode buscar petroleo. N o se conoce la reacci6ndel T ro B illy cuando encontro el hoyo quee l habra perforado Ilene de petroleo. Loque s( se sabe es que Drake comenzo unanueva epoca: Ia epoca del petroleo.Por supuesto, las operaciones de perfora-ci6n han sufrido grandes cambios desde elpozo Drake (fig. 1). EI pozo Drake llego a unaprofundidad maxima de 69}'2 pies (21.2 m), nouna profu nd idad particu larm ente exhorb itanteau n en 1859. Es mas, el Coron else jactabaque Ilegar (a hasta una profu nd idad de 1,000pies (305 m) si fuese necesario. En 1974,despues de 504 d (as de perforacion, la torrenurnero 32 de los hermanos Loffland,perforando bajo contrato con la compafi (a depetroleo Lone Star en el sud este de 0 kl ahoma,EE. UU ., complete un pozo de 31,441 pies(9,583 m), una profundidad que no se haigualado hasta el dra de hoy (fig. 2). ( iEstaprofundidad es solam ente 239 pies [72.8 m Jmenos de 6 millas [9.65 kmJ!) A diferenciade Drake, los perforadores en Oklahoma

encontraron solam ente azufre derretido.Como Drake, buscaban petrol eo.Ahora la escena cambia a Texas. Es ella deenero dell 901, y un grupo de perforadores-encabezados por un ingeniero nacido enAustria lIamado Anthony Lucas-haterminado de instalar una barrena nueva enla punta de su sarta de perforacion. Hanestado en el area de perforaci6n, un sitioIlamado Spindletop, desde el 27 de octubredell 900. Comienzan a bajar la nueva barrena,y como a los 700 pies (213.4 m) deprofundidad en e[ hoyo de 1,020 pies (31'

Figura 1. Una restauracion del pozo Drake enT it us vi ll e, P en n sy I va ni a


7/95

EI gran pozo Lucas en Spind letop introdujola industria petrolera como la conocemoshoy (fig . 3). Entre otras cosas, estableei6 lautH izaci6n de perforaci6n rotatoria como unmedio de perforaci6n para pozos. Hasta el1900 (a u rique ya se hab (an perfo rad a pozospar media de perforaci6n rotatoria girando laFigura 3. E I pow Lucas, en Spindletop, rnostro lautilidad del metodo de perforacion rotatoria.

Figura 2. La Torre Numero 32 de los hermanosLoffland perfora el pow mas profundo del mundo(9,583 m) en e! sudeste de Oklahoma.

rn}, el pozo comienza a escupir lodo deperforaci6n. EI lodo, un media lrquido usadopara sacar los ripios del hoyo, empapa el pisode la terre y se lanza h acia a rrib a.

Despues de un t iempo corto , el flujo para,y la cuadrilla vuelve ala torre a limpiarla. Derepente, el lodo com ienza una nu eva eru pei 6nque Ilega a una altura de 200 pies (61 m)sobre la altura de 60 pies (18.3 rn) de la torrey se convlerte en un chorro de petr6leo.T ada la sarta de perforacion sale volando delhoyo, choca contra [a torre y cae a[ suelo,N adie es lesionado. iT ados estan j ubilosos lHan consegu ido un pozo que producepetroleo a razon de 84,000 barriles po r dra,Hasta ahora, 50 barriles d iarios se considerabauna cantidad fenornenal, pero aquf hay unoque produce casi 1,700 veees m as!

2


8/95

barrena y sarta de perforaci6n), el rnetodoque predorninaba era el de herram ienta-y-cable 0 pulseta (fig. 4). En el rnetodo deherramienta-y-cable, la barrena no gira, sinoque la barrena se conecta a un cable, selevanta y se deja caer una y otra vez h astaque el hoyo Ilega ala profundidad deseada.Cada vez que la barrena cae al fondo delhoyo, pica un pedaz o mas de forrnacion. Devez en cuando hay que parar la perforaci6n

Figura 4. E! piso de una torre de herram ienta-y-cable cere a del 1951

y s acar los d es pe rd icio s, 0 ripios, del hoyoan tes d e prosegu ir.La perforacion rotatoria utiliza unarnaquina que gira, Ilamada mesa rotatoria, atraves de la cual se inserta tuberra en vez decable. (fig. 5). La barrena se conecta a lasarta de perforacion. Cuando se engrana lamesa rotatoria, la mesa transmite rotacion ala barrena y la sarta, y el noyo se hace con elmovimiento giratorio de la barrena. O traventaja de la perforacion rotatoria es quese puede bombear un fluido de perforaci6na traves de la sarta de perforacion. Estefluido sale par la barrena y sube hacia afueranuevamente. Com o resultado de la clrculaciondel lodo, los d esperd ic ios salen con el lod a yno hay que parar la perforacion para sacarlos ripios. Tambien hay otras ventajas en elusa del lodo de perforacion,

En todo caso, Spindletop dejo su huellaen la historia de la industria petrolera encuanto a cantidades de petroleo producido yen cuanto al establecim iento de laperf'oracion rotatoria. Hoy d (a, casi todos lospozos se perforan utilizando el metodarotatorio au nque au n se u til i za el metod a deherramienta-y-cable. (EI metoda deherram ienta-y-cable es una forma muyeficiente de perfarar un pozo. Desafortu nada-mente, no hay manera de circular fluido deperforaci6n y esto esta causando ladesaparicion de este rnetodo.] Este librocontara la historia de las personas y el equipoque perforan los pozos can el metoda dep erfora ci o n ra ta toria .

Figura 5. U na mesa rotatoria m oderna gira 0 rotapara qu e la barren a pu eda perforar.

3


9/95

E L P ER SO NA LNingdn escrito sobre perforacion rotatoriaesta completo sin alguna discusi6n sobre laspersonas envueltas en la perforaci6n Vproduccion de unas de las fuentes maspopulares de energfa jarnas conocida porelrnundc=petroleo V gas. La industria petroleratiene fa fees dis tin tivarnente norteamericanas.Ha crecido desde suinfaneia con un mirneropequefio de promotores que producfan yvend Ian "aceite de piedra" en Pen nsylvania(compitiendo con la venta del aceite deballena), hasta las mil lanes de personas queahara participanen la exploraclon,perforacion, produccion, reflnaei6n y ventade aceite V gas. Esto es sin mencionar la grancantidad de ciudadanos que son duefios deacciones en cornpan (as de petroleo y otrascompaMas relacionadas. En adiclon, losdescubrimientos cientiflcos y tecnologicosestimulados per las necesidades de la industriapetrolera proveen em p leas para miles depersonas. De heche, todo ciudadano de unpars adelantado es un consumidor depetr6leo.

LAS COMPAr'iJIASEn fa industria petrolera, el perforar pozoses de importancia primordial; sin un pozo-un sencillo y a la vez complejo hoyo en latierra-no hay manera de sacar petroleo nigas . .La fase de perforaci6n es un tema, pues,que se debe considerar en detalle.Basicamente, las personas envueltasdirectamente en la perforacion son empleadaspor compafi (as operadoras, contratistas deperforacion y varias compafuas de servicios

y materiales.Cornpafuas operadoras son las quefinancian la industria y son usuariasprincipales de 105servicios provistos por los

4

contratistas de perforacion y cornpafi (as deservlcio. Una campania operadora, sencilla-mente conocida como una operadora, es unindividuo 0 companra que obtiene el derechode perforar y producir petroleo en un lugaren particular. En los EE. UU., el operadorconsigue e l permiso de perforaci6ncomprando a arrendando el terrene de lapersona 0 personas que sean duerios. Unoperador puede ser una cornpafua de grantarnafio como Exxon, Gulf, Texaco, Shell,Mobil, Atlantic Richfield, Phillips, Conoco,o Standard para mencionar algunas, Unoperador puede ser tambien un "indepen-diente", una compaiila relativamente pequefiaa un individuo que produce y vende petr61eoy gas, pero no esta envuelto en la transpor-tacion, refinacion, 0 venta del producto. Unacornpafija grande, sin embargo, no solamenteproduce el petroleo y gas, pero tarnbien 10transporta del area de prod ucci6 n hasta larefinerfa, 10 refina 0 procesa V vende Iosproductos al consumidor especial y al publicoen general.

Una cornpafira grande usualmen te iniciala secuencia de eventos que resulta en laperforacion de pozos de petroleo y gas enyaci mientos extran jeros, pero com pan (asindependientes pagan par la perforaci6n dela mayor parte de los pozos en los EE. UU.De hecho, el 80 par ciento de todos los pozosperforados en los E E. UU. hoy d (a sonfinanciados por cornpafitas independientes.Compaii (as operadoras, gran des V pequefias,han encontrado que es mas convenienteutifizar los hombres, el equipo, 105conoci-mientos y [a experiencia de un contratistade pertoracion para perforar los pozos. Un98 por ciento de toda perforaci6n hecha en[05 EE .. UU, es Ilevada a cabo por contratistasde perforacion, Como una cornpanraoperadora, una cornpafi (a contratista de


10/95

yacimientos de petr6.leo) rnuchas veces operanbajo contratos diferentes a los del contratistade perforacion. Es mas, luego de firmarcontratos can los muchos contratistas dese rvic ion ecesitad os para p e rfa ra run p oz 0 depetroleo, pueden haber hasta den cornpafifasde servicio y materiales trabajando en unatone durante las operaciones de perforacion,La compaiila operadora tiene a su cargo lacoordinacion y supervision de todos estesservicios, La completa cooperaci6n yasistencia de la compafifa perforadora sonnece sar ias para pod e r IIevar a cabo Ia operac i6 nen la mejor manera posible.

Figura 6. Ayudantes del perforadorpreparan un cargamento de rnaterialespara transferirlos a una plataformade perforaci6n marina.

perforaci6n puede ser grande 0 pequefia. Nolmporta el tarnafio, el trabajo mas impartantedel contratista es perfarar hastala profundidady con lasespecificaciones detalladas par lacornpafira operadora. Usualmente, el operadorenv (a invitac iones para postar a los contratistasque e l sabe tienen el equipo e integridad paraperforar el pozo cuyas especificaciones sondetalladas en la invitaci6n. Los contratistastienen que mantener precios competitlvos yrendir buen servicio para poder mantenerseen el negocio. 5i un contratista recibe elcontrato, es porque hizo la mejor oferta,Puede que no se a la mas baja en cuanto aprecio se refiere, ya que su experienciaanterior y su capacidad para hacer un trabajobien hecho son factores que tambien seconslderan cuando se Ie concede un contratode perforaci6n a u n contratista.

EI contrato de perforaci6n sele concedeal contratista de perforaci6n, pero la cornpafuaoperadora es la que decide a quien Ie va a darlos contratos de servlcios y materiales .. (Debenotarse, sin embargo, que el contratistadependc de las compoiiias de materiales y deservicto para que le provean de herrarnientasy servicios necesarios para mantener e! equipoen orden y poder perforar.) Ya que hay queutilizar varies materiales que hay que reponerde vezen euando, como ellodo de perforaci6ny las barren as 0 mechas, los operadores ycontratistas com pran estos materiales acornpaf i fas que se especializan en un servicioen particular.

Especialistas, tales como geoflsicosexploradores (personas que encuentran

LA CUA DRllLA DE PERFORACIONAunque el nurnero de personas en unacuadrilla de perforaci6n varia de torre a torre,

la rnavona de las cuadrlllas trabajando entierra consisten de un supervisor de torreo jefe de sendee, un perforador, unenganchador (encuellador, torrero, 0 chango)y dos 0 tres ayudantes de perforador uobreros. A vecesla cuadrilla tambien incJuyeun motorista 0 engrasador, un rnecanlco deterre y un electricista, Aunque no formaparte del grupo, la compafua operadoramuchas veces tam bien tiene un representanjeen la torre en todo momento. Se le conocecomo el hombre de 1 0 campania en fa torrey formalmente como el representante dela cornpafi (a.

En plataformas marinas, el contratistaemplea personal adi.cional al nurnero depersonas que emplea en tierra firme debido

5


11/95

Figura 7. Un operador de gnra trabaja en una gruamarina montada sobre una plataforma de perforaelon.ala naturaleza compleja de perforaci6nen alta mar. Por ejemplo, en una plataformamarina, un ruirnero de obreros (fig. 6)trabaiaran bajo la direcci6n deljefe de losayudantes, quien muchas veces tarnbien sirvede operador de grrJa. (fig. 7). Los obrerosse encargan del equipo y materiales queconstantemente se reciben en la plataforma.EI operador de gr~a debe tener los conoci-mientos necesarios para operar las enormesgnias que se utilizan en la rnayorfa de lasplataformas para cargar y descargarmateriales.

Este en tierra 0 en alta mar, e l hombrede la campania es el que esta a cargodirectamente de todas las actividades de la

Figura 8. Un supervisor de torre y el hombre de lacompaiHa discuten un problema en el piso de la terre.

6

cornparifa en la localidad donde se estaperforando el pozo. EI planifica laperforacion, ordena materiales y serviciosy es el responsable de tomar decisionesque afectan el progreso de la perforaci6n.

EI supervisor es el jefe de la torre y esel representante de mas rango del contratistade perforaci6n. Supervisa todas lasoperaciones y coord ina los asu ntos entre lacompaiHa operadora y el contratista deperforaci6n (fig. 8). EI vive en la localidad

Figura 9. EI perforador, desde su posici6n en el pisode la terre, opera la maquinaria de perforacion.donde esta situada la terre, casi siempre en unremolque, al igual que el hombre de lacompaiHa, y tiene que estar disponible lasveinticuatro horas al d (a.

EI perforodor esta d irectamente bajo lasupervision del supervisor de la torre y es elsupervisor de los obreros de piso. EI operala maquinaria de perforaci6n en el piso dela torre. 5 i a cu alq u iera se le pud iera descri b ircomo la persona directamente responsable dehundir el pozo, serra al perforador. Desde suposici6n en la tabla de control en el piso dela terre, el manipula las palancas, losconmutadores, los frenos y otros controlesrelacionados que mantienen la barrena en elfondo del hoyo perforando (fig. 9).

. .


12/95

Figura 10. EI encuellador, 0 torrero, manipula elextremo superior de las secciones de tubo desde suposicion en el piso de enganche.EI enganchador, encuellador, torrero achango trabaja en el piso de enganche, una

pequefia plataforma localizada en la torre aun n ivel (m as 0 menos a 90 pies de altu ra[27.4 mJ) que da acceso fad l al extremo deltubo que se esta un iendo a la sarta ya en elhoyo. Cuando se saca la tuber Ia del hoyo(se hace una carrera}, el encuellador m anipulala pun ta del tubo, Y \0 gu (a desde el equ ipoespecial usado en fa operacion de montartu bos y en Ias carreras (fig . 10). Cuando labarrena esta en el fonda del hoyo perforandoV toda la sarta esta en el hoyo, el encuelladores responsable de mantener el lodo de

Figura 11. Tres ayudantes del perforador manipulanun tubo durante una carrera,

perforacion en su punto y de m antener 0reparar las bombas y otro equipo necesariopara circular el lodo.

Los ayudantes del perforador (al menos dos,usualmente tres y a veces cuatro) sonresponsables de la man ip u lacio n de la pu ntain ferior de la tuberfa de perforacion cuandose hacen las carreras (fig . 11 )?Ellos son losque m anejan las enorm es lIaves conocidascomo tenazas que se u tilizan para conectar

Figura 12. Un motorista lubrica una pieza de uno delos motores de la torre. Note el aparato de proteccionutilizado para proteger los 0fdos del ruido de losmotores.

y desconectar los tubos de la sarta. En adiciona sus tareas en el piso de la torre , los ayudantestambien se encargan de mantener el equiporep arad o, lim pio V pintado V dar ayuda generaldonde se necesite .

EI motorista es responsable de m anteneren orden los motores que proveen energrapara el equipo de perforaei6n de la terre. EI:manten im iento de los motores incluyeafiadirle aceite y l Iquido para enfriar losmotores (fig. 12). No toda torre tiene unmotorista . A veces los ayudan tes delperforador 0del encuellador, bajo la super-v ision del perforador, se encargan del m anteni-m ien to de los m otores.

7 .


13/95

Figura 13. Un registrador de lodo se mantiene alerta a las condiciones del pozo desde su laboratorio portatil.EImecdnico de la torre, si la torre tiene uno,hace todo tipo de trabajo relacionado con el

mantenimiento de cualquier parte rnecanicaen la torre. Puede hacer arreglos menores enlos motores, pequefias bombas y otramaquinaria de la torre 0 sus alrededores.EI electricista de la torre repara y mantieneel equipo generador y de distribuci6n deenergra. Hace arreglos menores a los genera-dores 0 motores electricos, inspecciona ymantiene la cablerfa electrica de la torre ymantiene el sistema de i!uminaci6n de la to rrey otros aparatos electricos. No todas torrestienen un electricista.EI personal que trabaja para las cornpafuasde abastecimiento y servicio tiene trabajosque vanan de acuerdo a la naturaleza delservicio que proveen al operador y contratista.Por ejempJo, cornpafuas de lodo- lascompafi (as que suplen el fluido de perforaci6n-casl siempre tienen un ingeniero de lodotrabajando en la torre. Sus deberes inc!uyenmezclar el lodo a las especificaciones deloperador, mantener las propiedades del lodo,analizarIo regularmente y Ilenar los informessobre el lodo para el hombre de la cornpafifa.Losregistradores del !odo estan constante-

mente en el area de perforaci6n vigilando ellodo y las condiciones que van sucediendoa medidas que se perfora el pozo (fig. 13).En las varias eta pas de perforac i6n, cuadrillasde revestimtento se utilizan para meter tuberfaespecial lIamada tuber/a de revestimiento al

Figura 14. Cuadrillas de revestimiento y cementacion,trabajando en el piso de la torre, lubrican las roscasde una pieza de tuba de revestirniento que va a serinstalada en el pozo,hoyo (fig. 14). La tuberta de revestimientocubre las paredes del hoyo para que no sederrumben y aisla del hoyo varias formaciones


14/95

que pueden producir problemas. Esta tuberratiene qu e cernentarse y para ell 0 sol ici tan losservicios de una campania de servicio decementaci6n. Se util izan muchos otrosse rv icios a d ic io na le s a med id as que seavanza la perforaci6n del pozo.En resu me n, las personas que trabajan en Iastorres de perforaci6n son responsables de laoperacion eficiente y segura de estas. EI tra-bajo no es fadl; sin embargo, la perforacion esun cam po exitante, dinarnico y remunera ti vo .TURNOS

A diferencia del hombre de la cornpaf (a yel supervisor del equipo, en torres que quedane n tie rra , e l p erfora dor, el chango 0 encuelladory los ayudantes del perforador no trabajanveinticuatro horas al d (a. En vez trabajanturnos o quardias de ocho horas. Ya que laoperacion de perforad6n dura veinticuatrohoras al d (a, siete d (as a la semana, casisiempre hay cuatro cuadrillas. EI turnomatutino,o de d (a, generalm ente trabajade 6:00 a.rn. a 2:00 p.m ., el turno de la tardetrabaja de 2:00 p.m . a 10:00 p.m. y el turnode c emen te ri o 0 med ianoch e es de 10: 00 p.m.a 6:00 a.m. Estos turnos pueden variar,dependiendo del contratista que prepara suhorario de acuerdo al personal que tengadisponible. Casi siem pre los tres turnos trabajancinco 0 seis d (as a la semana y toman dos d {aslibres. La cuarta cuadrilla se utiliza cuandocu al qu iera de las tres cuad ri IIas regu laresesta libre. Pero esto tambien puede variar.Por ejem p 10 , en algu nas areas, especial m enteen pi ataformas m arinas, dos cuad rill as trabajantu rn os de doce horas. Las cu ad ri Ilas m ari nascasi siempre trabajan siete d (as corridos ytoman siete libres, alternando con otra cuadrilla,ADIESTRAMI ENTO

Las personas que trabajan en las torresprovienen de una variedad de ambientes. EIsu p ervi sor del a torre casi si em pre IIega a estaposicion despues de largos ar ies de exper ie nci atrabajando en las torres. Muchas vecescomienza como obrero 0 ayudante deperforacion, Ilega a e ncuellador, dee ncuelladora perforador, y despues de trabajar deperforador por afios, a su pervisor de torrecuando la comparua tenga una posicion abierta.El hombre nuevo en la torre comienzacomo ayudante del perforador, y su primeratarea es m irar y escuchar. Si tiene suerte(y hoy dfa casi todos la tienen) trabaja bajo

la supervision de un perforador que Ie expllcapacientemente la operacion y su trabajo ytrabaja con el hasta que se sienta seguro des f mismo. Los ayudantes con mas experienciatamb ien ayudan al novato a ap rend er comohacer su trabajo con seguridad. En adlcion,muchos contratistas han establecido program asde adiestramiento para novatos eli' los cualesse combina el trabajo practice con la teorraen un salon de clase.

La Asociacion Internacional de Contratistasde Perforacion (lADe), con oficinas ceritralesen Houston, Texas, EE. UU., distribuye unnumero de rnateriales dead iestram ien to paraasistir no solamente al novato, sino tarnbienpara los em p leados con experienc ia. Tam bienexisten v arias universidades q ue tienenservicios que proveen adiestram iento para losayudantes de perforacion. Entre estas seencuentran la Universidad del Sudeste deLouisiana en Lafayette; La Universidad delEstado de Louisiana en Baton Rouge; Estadode N icholls en Thibodaux, Louisiana; laU niversidad de Oklahoma en Norman; EIColegio Del Mar en Corpus Christi, Texas;Texas A& M en College Station y el Serviciode Extension Petrolera (PETEX), en LaUniversidad de Texas en Austin. En Canada,el Servicio de Adiestramiento de la IndustriaPetrolera (PITS) ofrece varios cursos paraadiestrar cuadrillas (fig. 15).

Figura 15. El adiestramiento es muy importante para los miembrosde la cuadrilla. Aqu ( la cuadril!a recibe adiestramiento especializadoen tecnicas de control de presion en un pozo .


15/95

E L A R E A D E P E R F O R A C IO NEI area de perforaci6n-la localizacion en

la cual el pozo sera perforado-es seleccionadapor la cornpafifa operadora. La seleccion delpun to de perforaci6n se basa en variosfactores. EI factor m as importan te es elgeologico; la compafi (a tiene que tener razonpara creer que ex isten hid rocarbu ros (petroleoy /0 gas) en el su bsu el 0 d on de se va a come nzarla perforaciori. Estud ios geol6gicos danind ic ios si ex iste n 0 no estos depositos. Para

10

determ inar si existen estos depositos, lacornpafua operadora em plea sus geologos,o a veces la cornpafifa emplea los servicios deuna cornpafifa de geologos cuya especialidades localizar posibles yacim ien tos de petr6leo.

En ad iclon a los facto res geologicos, hayfactores legales y econ6m icos que tienen queser considerados. Por ejemplo, la cornpaf (atiene que obtener derechos para perforar yprod uc ir ace ite y gas en Ia local izaci6n .

Figura 16. Petr61eo y gas se han descubierto en variaspartes del mundo (indicadas por areas blancas).Algunos de los yacimientos mas grandes no aparecenporque aun no han comenzado perforaciones mayores.


16/95

La cornpafu 'a debe tener d inero para comprarl os de re cho s 0 arrendar el sitio y tambienpara pagar el costa de las operaciones deperforacion. Todos estos factores y otrostienen que ser tornados en cuenta antes decornenzar una perforacion,

Pozos de aceite y gas estan siendoperforados en casi todos los parses del mundo,en tierra, en pantanos y en el mar (fig. 16).Estes pozos general m ente son clasificadosen dos categorfas: pozos de exploraci6n ypozos d e d esarrollo.Un pozo de exploraei6n, tam bien con ocid ocomo pozo de cateo a reconocimiento, esaquel que se perfora primordialmente can elp roposito de deterrn in a r si ex iste n depositosde gas 0 petr61 eo en una fo rm ac ionsubterranea. Antes de perforar el pozo, no esmas que una conjetura que existe petroleoen la formac i6n. No se sabe si en real idade xis te p etr 61 eo 0 gas hasta que se ha acabadola perfo rac i6n .

Un pozo de desarrollo es un pozo que seperfora luego de haber term inado un pozo deexploracion que ha confirmado que existenhidrocarburos en la forrnacion. Casi siemprese necesitan varios pozos de desarrollo aprod uccio n para prod u ci r hid rocarbu roseficientemente de una fo rmac ion.

Reservas sustanciales han sido descubiertasen casi todos los continentes del mundo, enlas aguas costaneras cerca de los continentes,en golfos, bah (as, pantanos, junglas y tundra(fig. 17). Cada d e scu brim ien to trae nu evosproblemas que tienen que resolverse. Porejemplo, en Ia j u ng la y tu nd ra hay que Ilevar

Figura 17. Perforaciones se llevan a cabo en areasremotas tales como las junglas de Africa aqu ( rnostrados.equipo y materiales a areas donde no existencarreteras. En el mar, el pel igro de h u racanesy tormentas siempre esta presente . En e!North Slope de A laska, EE. UU ., el frio y las

11


17/95

Figura 18..Esta plataforma marina esra localizada en[a Entrada de Cook en Alaska.

tormentas de nieve tienen que ser vencidos(fig. 18). A veces se necesita disfrazar laslas torres para no dafiar el panorama (fig. 19).A medldas que las reglones van cambiando deexploraci6n a explotacion, el enfasis cambiade perforacion a produccion. Cuando seperforan los pozos de producci6n, se torna encuenta la informacion obtenida cuandolos pozos de exploraci6n se perforaron.Como resultado, el costa de perforaci6n esreducido y los problemas son resueltos,

Figura 19. Torresde perforacien(parte superiorderecha) estancamufladas portorres decoratlvasen islas artificialesconstruldas porlos perforadores.

12

LA BUSQUEDA DE PETROLEO Y GAS

Hidrocarburos-petr6lee crude y gasesnaturales-se encuentran en ciertas capas depiedra que usualmente se encuentran endiferentes profundidades ba]o la superficieterrestre. Para que una capa cualifique comouna buena fuente de hidrocarburos, debeconformarse a ciertos criterios.


18/95

C aracterfsticas d e las Form acion esque Contienen H idrocarb uros

Una de las caracterfsticas de las capas quecontienen un yacim iento de hidrocarburos esque debe ser porosa. La porosidad es lamedida de las aberturasen una roea, aberturasdonde p ued e e xistir el petr6leo. Aunque lapiedra de estos yacim ien tos parezca s61ida ala vista , un exam en rnicroscopico revela laex isten cia de espaeios pequefiisirnos en lap ie d r a (fig . 20). Estos espaeios se Ilam anporos. Es por esto que una roca c on a be rt ur asse dicees porosa.Otra caracterjstica de lia roea donde seencuentra un yacimiento es que debe serpermeable. Es deeir, los paras de la m ismadeben eoneetarse unos con otros para que loshidroearbu ros p uedan moverse de un para aotro (fig . 21). 5 i los hid rocarbu ros no puedenrnoverse de un para a otro, se mantienenencerrados y no pueden salir de la forrnacionhacla e l p ozo .

A dem as de la porosidad y perm eabilidad ,para que una capa pueda contener unya.cim ien to, tiene que ex istir en una maneraespecial. Para com p render esto, hay que hacer

Figura Z O o Una vista microsc6pica simulada d e ro cade formaci6n revela los espacios entre los granosindividuates que forman la roca, Si aceite 0 gasesta presente en Ia misma, ocurre en estos espaciosconocidos como poros.

Figura 21. Si los pores de la roca estanconectados ypermiten el flujo del aceite y gas, la roca es permeable,Las flechas indican e I flu]o de poro a poro ..u n v ia je im ag in ar io hasta lo s tiernpospreh istoricos.

Imaginese parado a la orilla de un mar pre-h i storico, h ace m iIiones de arios. A pocad istancla de la o ri ll a un d inosaurio avanzapesadamente entre la vegetacion profusa,m ien tras en el aire , reptiles voladores se tirancontra insectos gigantescos. En contraste albullicio en la tierra y el aire, la superflcie delmar se ve placida. Sin embargo, la condiciond e su su per fic ie engafia, Debajo del azultranq u i 10 de d i cha superficie una lu c h a entrevida y m uerte se libra con stan tem ente.Millones de organisrnos microscopicos comen,so n cornidos, y rnueren. A medidas que vanm uriendo, sus pequefios restos forman unaIlu via d e m ate ria l organico que se acumulaen cantidades enormes en el fondo del mar.Ah (, los restos se rnezclan can el fango y laarena en el fondo d el o ce an o.

Pasan los m ilenios y capa sobre eapa desedirnento se forma. Las capas mas profundassufren una transmutaci6n; se transforrnaneriroca. O tro cam bia sucede: can el calo r,e!p es o t rem en do , la p res i6 n d e 1 ,0 5se dim en to sque Ie quedan eneima y por otras fuerzas queaun hoy d Ca no se conoeen, el sed imentoorgan ico en la roca se convierte en petr6leo.Pero no h a term i n ado la h istoria .

13


19/95

M ientras el petroleo se estaba formando,eventos catacl Ism icos estaban ocurrie nd 0en otros sitios. Grandes terremotos abrieronenormes grietas, conocidas como tallas, en lacapa de la tierra. Capas de roca se doblaronhacia la superficie y hacia el cen tro de latierra. Roca derretida busco salida de lasentrafias de la tierra, desplazando form acionesde roca mas salida y haciendolas cambiar decontorno. Secclones vastas de terreno seforzaron hacia arriba, se dejaron caer 0 sem ovieron lateralm ente. A lgu nas form acionesse expusieron a 1a atmosfera y e l v ie nto yagua causaron erosion. Luego estasformaciones volvieron a h u ndirse. Golfos yen trad as de agua rodeados por tie rra resu Itaronen mares rodeados por tierra que fueronevaporados por el sol. La forma de la tierraen s( cam bi6.

M ientras tanto, los hid rocarbu ros reciencreados reposaban en su roca madre. Pero elpeso de las rocas y sedimento segu iaempujando hacia abajo; el petroleo se forzabah ac ia a fu er a. E I petroleo as f com enz6 a m igrar.Se m ov (a en tre hend id u ras y grietas, man abaentre fisuras dim inutas, entre las partrculasde la roca, y comenzaba a salir a 1a s uperficie.Eventualmente, el petroleo llego hasta lasuperficie don de se manifest6 en pozos debrea, 0 chapopoteras, para all ( esperar queanimales cayeran dentro de su trampa pegajosa.5 in em bargo , no todo el petroleo IIego a lasuperficie . Su mlgracion hacia arriba fueimpedida por una capa de piedra s61ida eimpermeable. Se qued6 atrapado bajo lasuperficie . Es este el petr61eo buscado par lospetroleros de hoy.Tipos de Trampas de Petroleo

Los geologos han clasificado trampas depetr61eo en des grupos basicos: trampasestru ctu rale s y estratigraficas.Trampas estructurales s on t ramp asformadas por una deform idad en la capa depiedra q ue contiene 1.05 hidrocarburos (fig. 22).Dos ejem plos de tram pas estructuralescomunes son las trampas de falla y lo s a nt i-clinales.

Una tramp a de falla ocurre cuando lasformaciones a cada lado de la falla hancambiado su posicion de manera que el

14

r - o - ' : ~ J Ro ca impe rm e ab le [ ~ : i 5 \ : : ' : : ~ dR oca m ad reFigura 22. Dos tipos de trampas estructurales son latram pa de falla y la tram pa a ntic lin al.petroleo no puede seguir escapando, Por:ej em p 1 0, una form ac ion im permeab Ie qu eforma parte de la falla puede moverse haciaarriba 0 hacia abajo sellando en tre paredesimpermeables la migracion del petroleo.La forrnacion impermeable no perm ite queel petroleo se escape.


20/95

Una trampa anticlinal sucede cuando lasformaciones se dab Ian hacia arriba formandaun areo. EI petr6leo se mueve hacia la partemas alta del plegamiento y es contenido porla capa impermeable que le queda encirna,Trampas estratiqraticas resu ltan cu an dola capa que contiene el y aci rn iento es sellad a

TRUNCADA.... :~! : .... _ .,. :. _ : .. .. . .

por atras capas 0 por un cambia en perrne-abilidad 0 porosidad de la capa misrna(fig. 23). Hay rnuchos tipos diferentes detrampas estratigraficas, En un tip o, una eapainclinada que contiene petr61eo es truncadapar una capa impermeable mas 0 menoshorizontal. En otro tipo de trampa

SEGREGADA

RODEADA1 , - , , : _ = ' = = . . : : : . " " " , , : : 1 Roca impermeable

C AMB IO EN P OR OS ID ADF / ; , : \ \ : : < S l R oca m adre

F ig ur a 2 3. T rampa s e str ati gr afi ca s

15


21/95

estratigrafica, se form an pozos de petr61eosegregados por capas que los cubren. O tratrampa ocurre cuando una capa permeable yporosa es rodeada por roca impermeable. Aunotra trampa ocurre cuando la porosidad e irn-permeabilidad de la misma capa cambian. Lacima de un yacim iento puede ser impermeabley no porosa mien tras que el fondo puede serperm eable, poroso y contener h id rocarburos.

Localizando las T ram pas de Petroleo

De hecho, no v iene mal saber los tipos detram pas geol6gicas que pueden contenerpetr6leo, pero el problema mayor es localizar-las. En los primeros d (as de la exploracion depetr61eo, los geologos ten Ian que conformarsecon buscar caracterrsticas en la superficie dela tierra que indicaban trampas subterraneas.Exam inaci6n m inuciosa de la superficiemuchas veces produjo yacim ientos substan-ciales. Sin em bargo, la m ayor parte del petr6!eoqueda escondido tan profundamente bajo latierra que la superficie no da sefiales de 10que ex iste debajo. Solo hay que pensar enlas vastas areas aridas en el oeste de Texas quequedan encima de algunos de los yacim ientosmas prolfficos de los EE. UU . 0, aun masdificil de comprender para el ne6fito , es quela mayor parte del petr61eo del mundo quedadebajo del mar, cubierto por m iles de metrosde agua y de roca.

A fortunadam ente, la ciencia de exploraci6npara petr61eo ha avanzado rapidarnente co nlos otros descubrim ientos cientfficos deeste sig!o. La ciencia que tiene que ver con Iaexp Ioraci on de depositos de petroleo se llamasismoloqia. Simplificando la explicaci6n de10 que es sismologia, esta consiste en enviarondas sfsrnicas bajo la tierra que penetranlas capas (fig. 24). Cada forrnaclon refleja laonda hacia la su perficie donde instrum entossensitivos registran y miden la in tensidad delos reflejos. A traves de in terpretacioncu idadosa, los g eolog os de ex plo raclo ndeducen el tarnafio y el con torno de laforrnacion subterranea. Ya que las trampasde petroleo casi siempre tienen una formacaracteristica, los resultados de los sisrno-grafos pueden revelar un yacimien to de

16

petrol eo. A un asr, los sism6grafos no siem preson perfectos. Aunque es mejor usar un sisrno-grafo que adivinar, aproximadamente un pozoen nueve resulta con petr6leo, y solamente unede cada cuarenta y ocho resu lta en un yaci-m ien to su bstanci al.

Figura 24. EIcam ion para los estudios slsmoleglcos, ala izquierda, deja caer una plancha pesada de aceropara generar una onda sismica. La onda viaja haciaabajo, choca contra las formaciones y vuelve hacia lasuperficie. Varios geofonos recogen los reflejos de laonda y los registran en el cami6n visto a [a derecha.Un area enorme puede cubrirse mientras el cami6npara estudios slsmolcgicos se mueve de un lugar ~otro.


22/95

SELECCION DEL PUNTODE PERFORACION

La cornpafua operadora tiene que seguirciertos pasos para seleccionar el punto deperforaci6n. Los resultados de las pruebassrsrn icas tienen qu e ser estud iados yanalizados. Los terminos y acuerdos dearriendo 0 compra tienen que ser revisadospor expertos legales para conseguir permisode uso y derechos de paso. Puntos y lindesexactos tienen que ser establecidos 0confirmados por agrimensores. Los fondosnecesarios para pagar al contratista tienen queser confirmados. Estos fondos pueden serfinanciados por la corporacion, prestarnoso del bolsillo de uno 0 mas ciu dadanosprivados.Luego de evaluar la informaci6n yaclararcualquier problema legal que exista, lacompafua selecciona un punto de perforaci6n.En tierra, se espera que el sitio sea bastanteaccesible, plano y situado en tal forma que elambiente sufra 10 menos posib Ie du rante eltransporte de la torre y el equipo al area deperforaci6n. En el mar, se espera que eltiempo permita las operaciones al menos lamayor parte del ario , y que el agua no seamuy profu nda. Au nqu e muchos yac imientosfamosos se descubrieron por casualidad, la(mica forma de asegurar si hay petr61eo 0no es a traves de la perforaci6n. Es ahoraque la cornpafua operadora prepara sus

Figure 25. E!area deperforacion se limpiay se ' nivela.

especificaciones para perforar y convoca avaries contratistas a participar en una puja.Uno de ellos sera seleccionado comocontratista perforador.PREPARACION DEL AREA

Despues que un contratista consigue el con-trato para perforar un pozo en tierra, el arease prepara para acomodar la torre y su equipo.En el mar se marca el area con boy as. En tierra,el area se limpia, se nivela y se construyencarreteras de acceso y para virajes (fig. 25). Yaque el compuesto mayor dellodo de perfora-ci6n es agua, un pozo para agu a se perfora 0se instalan bombas y tuberfa de agua de un

Figura 26. Fosos de reserva se cavan y se forran conplastico para proteger la tierra contra contarnlnacion,

17


23/95

Figura se construve para perm rtransite durante tiempo de lIuvia.rro, quebrada a lago cercano. En el mar seu tilizara agua salada. En tierra, se cavara unapresa grande y se cubrira can plastico (fig . 26).Este tanque de reserva sirve com o un lugarparadesperdicios, para lodo ya usado 0 el que hayaen exceso, para los rip ios del hoyo y para otrosdesperdicios que invariablem ente se acum ulanalrededor del area de perforaci6n . EI plasticono perm ite que la con tam inaci6n de los des-perd icios dane el am b i e nte. Cuand 0se term inala perforaci6n este tanque de desperdicios serarellenad 0 y n ivelado. De h echo, si el area de

18

p erforaci6 n es un area eco l6 gicam en tesensitiva, com o m arinas 0 bosque, casi nadasera desecho en el area. Cam iones 0 lanchonesrecogeran los desperd icios y los transportarana otro lugar donde se puedan desechar sincausar d atlas.

Los materiales usados para preparar lassuperficies de las carreteras y de la localiza-ci6n varian dependiendo del terreno. Cascajoa al mej as se puede n u ti Iizar, pero si hay m uchofango, se utilizan tablas para perm itir el tran-sito duran te tiempa de Iluvia (fig. 27). En e[norte , cerca de las regiones polares dondeex isten areas en las que el suelo siempre estacongel ado, ocu rren pro bl e rnas ad icianales yhay que utilizar aislam ientos para que el calorproducido par el equipo de perforacion noderrita el hielo , as! evitando que la torre y e[equipo se hundan. Una gruesa capa de cascajose echa, a si no se puede conseguir cascajo , seusa un m aterial sintetico,Luego de preparar el area, hay que prepararel punto donde se va a perforar el pozo. Aveces, en tierra se cava un hoyo rectangu lar!!amado un sotano (fig . 28). Despues la torre secoloca sobre el sotano, que proporcionaraespacio adlcional para los accesorios de perfo-racion que van instalados debajo de la torre.En el cen tro del sotano, se com ienza la pri-mera parte del pozo, pero no necesariamentecon la barrena. En vez, una torre de perfora-cion portatil puede utilizarse para comenzar la


24/95

Figura 29. Una torre portitil de perforacien montadaen un carnien perfora la primera parte del hoyo.

perforaci6n (fig. 29). Esta prim era parte delhoyo es d e gra n diarnetro pero de poca profun-didad (fig. 30). Se reviste can una tuberfaancha conocida como cano conductor, caiiogu/a a tubo conductor. (A veces si la tierra esblanda, el tube conductor senclllarrrente seclava can un rnartlnete 0 rnaquina para clavarpilotes.O tro hoya se cava al lado del sotano ..Estehoyo tam bien se reviste can tuba y se l lamaratonera (fig. 31). La ratonera si rve de alm a-cenaje temporal para la pieza del equipo deperforaci6n conocida como el cuadrante.Ahara es tiempo de comenzar a trasladar elequipo y la torre del contratista de perfora-ci6n al lugar de la perforaclon,

F.igura 31. La ratonera se forra con un tubo (a laizquierda] y el cafio guia se instala en el hoyoprincipal (a la derecha],

Figura 30. La prirnera parte del hoyo se perfora en elcentro del sotano.

19


25/95

TRANSPORTEDEL EQUIPOAL AREA DEPERFORACION Figura 32. Las partes de la torre se Ilevan por hellcoptero

a un area remota en Alaska.

T orres 'en T ierraEn areas que tienen acceso de carreteras y

au topistas, carniones transportan el equipo alarea de perforacion, Los componentes de laterre so 0, espec ia l mente d iseriados para se rtrasladados de un sltio a otro y son faciles deinstalar y desmontar. La verdad es que puedese r frustrante viajar detras de un cam i6n queesta transportando una torre (carn lones decargo son hechos para fuerza, no para rapidez).Aun asr, el equ ipo de perforaci6n es portatil.Luego de term inar un pozo, la torre tiene quese r d esm an te lad a, tr aslad ad a y reconstruidapara comenzar otro pozo, muchas veces akil6m etros del prim er pozo.Pero su pongamos que no ex istan carreteras;supongamos que el area de perforaci6n estelocalizada en una jungla, este precariamenteposada sabre una montana; 0 supongarnos queel sitio sea el artico. lAhora que?Ya que 1.05 petroleras nunca han perrnitidoque alga tan mundano como la logrstica lo sderrote , han inven tado solucio nes: hell-copteros y av iones grandes de carga, Una gruade helic6ptero no encuentra obstaculo algunopara depositarequ ipo en una montana 0 en la

20

jung!a. Igualmente, un avian de carga conesqu (es colocados en lugar de las ruedas noencuentra problemas en aterrizar en las Ilanu-ras nevadas del artico (fig. 32).

T orres M arinasEn el mar (0 en cualquier ex tension de agua

donde se perfore), la forma en que se trans-porta la torre al pu nto de perforacion d ependede l proposito de la terre: se es de cateo 0 esp ar a p ro du cc i6 n. Si el pozo es de cateo, alguntipo de torre marina portatil se usara, Torresm 6viles in cluyen las elevables, su merg ib les,sernisurnergibles y barcos de perforaci6n .Una torre elevoble es constru rda de talmanera que flote mientras seesta Ilevando allugar de perforaclon Ifig. 33). Cuando Ilega allugar indicado, sus largas patas se bajan pa rmedic de gato s hasta que 'Ilegan al fonda delm ar. E nto nc es la plataforma se sube en la smismas patas para que quede encima de lasuperficie del agua (fig ..34). L as torres eleva-b les e sta n lim itad as a aguas no m as profundasde 300 pies (91 .4 r n } ,


26/95


27/95

Figura 34. Una plataform a elevable en posici6n paraperforar tiene la s paras en el fondo y el casco sobreel nivel del agua.

22

Una terre sumergible tiene un casco sabrecual flota m ientras se traslada hasta ellugarperforaci6n. Cuando llega al punta , el cascoinunda con agua y se hunde al fonda (fig. 3L a plataform a de perforac i6n, a veces canoecomo una cubierta 0cubiertade Texas, sestruve sabre largas columnas de hierro que seextienden hacia arriba desde el casco. Es po resto que la superficie de la plataforma detrabajo queda a bastante altura del nivel delm ar. L as torres surnerglbles, como las elevablesestan lirnitadas a perforaciones en aguas rela-tivam ente poco profundas. Sin embargo,ambos tipos proveen una plataforma muyestable desde donde se puede perforar.

Una torre semisumergible es parecida a lasumergible en que tiene dos cascos sabre loscuales flota hasta el s1t10 de perforaci6n (fig.3 6). (A lg un as tortes coma esta son capaces deser u t il izadas com o sum ergible a sem isurner-gible.) La diferencia mayor estriba en que,wando Ilega al punta de perforaclon, loscascos se inundan pero son dise iiados de talmanera que no se hunden hasta cl fonda.Solamente se hunden poco debajo de la super-ficie d el agu a. E n realid ad , u na sem isu mergible(a sencillamente "sem i") flora , pero no en lasuperficie del agua. En sitios donde el tiempopu ed e s er to rrn en to so , sernlsurnergtbles se


28/95

: ; . 1

Figura 36. Una plataforma semisumergible flota sobre la superficie del agua rnientras se esta rernolcando hastael punto de perforacion (arriba). Cuando Ilega allugar, los cascos se inundan de agua y se sumergen poco debajode la superficie del agua como esta plataforma localizada en el Mar de! Norte (abaio).

23


29/95

24

se!eccionan rnuchas veces por su estabilidadexcelente en aguas turbulentas y hondas.

Un barco de perforaci6n tarnbien flota(fig. 37). Esencialmente un barco de perfora-cion tiene la m isma forma de cualquier otrobarco; sin embargo, equ ipo de perforaclon votras mod ificaciones convierten un barco deperforaci6n en algo especial. Barcos de perfo-raclon contienen las torres mas moviles yse util izan a me nu do para perforar pozos deexploracion en aguas profundas, remotas ylejanas a fa costa.

Cuando una torre rnovil descubre un yaci-miento (a traves de pozos de exploraci6n)grande de gas 0 aceite, pozos de producciono desarrollo tienen que ser perforad os. Paraperforar pozos de prod ucci6 n, una plata-forma marina tiene que construirse y armarseen un sitio conveniente en las aguas sobre elyac im iento (fig. 38). Estas plataform as puedenser enormes-tan grandes que se construye lamayor parte en tierra firme, y Iuego s e f lo ta nhasta el sitio de perforacion. Esta es la u nic avez que la plataforma es movible. Una vez queIlega a su posicion final, se coloca firmementeen el fondo del mar con pilotes que se clavanprofundam ente al fondo. Gruas gigantescas

- ----- -- -- ----


30/95

montadas en lanchones se emplean para elevarel equ ipo de perforaci6n hasta su posici6n finalen la plataforma. Cuando la plataforma estaIista para comenzar a perforar, varios pozos seperforan de una sola plataform a.B arc az as d e P erfo ra cio n

En pantanos donde el agua es poco profundapero el suelo no es 10 suficiente firme parasoportar u na torre de perforacion de las que seu tilizan en tierra, lanchones 0 barcazas sumer-gibles se utilizan para perforar pozos de explo-racion y de producci6n (fig. 39). Como sunombre indica, el equipo de perforaclon semonta en barcazas. Para mover el equ ipo de un

lugar a otro, se remolca la barcaza con botes.Cuando Ilega al sitio de perforacion, la barcazase hunde hasta el fondo y se clavan pilotes enel fon d 0 para mante nerlo in rnovil.

Ya que las torres tie nen q ue 11egar al sitiodonde se encuentra el petr6leo, y ya que elpetroleo se encuentra en tan ta variedad delocalidades geograficas, hay que estar inven-tando metodos de transportacion para lastorres y equipo. EI rnetodo puede ser tan sen-cillo com o un cam ion, 0 tan com plicado comoun enorme helic6ptero con varias toneladas deequipo colgandole debajo. Dondequiera quee xista p etr6 1e o 0 gas, siem pre se encon trarala manera de Ilegar a ellos con una torre.

25


31/95

ENSAMBLA)E DEL EQUIPO

Figura 40. La infraestructura para una torrese trae basta el area de perforaclon en un carnien y seensambla en el punto de perforaclen.

Figura 41. Esta es una torre comun de perforaclon,ensamblada pleza a pieza en el area.

Figura 42. Un mastil de perforaclon, como este,se ensamble por el fabricante y se trae allugar deperforacion, A primera vista no se notan las diferen-cias entre la torre y el mastil, pero una examlnacionminuciosa revela rnuchas diferencias.

26

Una vez que el contratista ya ha trasladadosu to rre hasta ellugar de perforac ion, el proxi-mo paso es rnontar los componentes de la torrepara poder comenzar la perforacion. Paratorres que se van a utilizar en tierra, primero setiene que montar la intraestructura, un arrna-zen de metal que descansa sobre la tierra j u s t aencima del hoyo (fig. 40). La infraestructuraaguanta el peso del masti! a de la torre,los kilometres de tuberra que se usaran en elhoyo y el malacate que soporta el peso de lasarta de perforacion durante las carreras. Aveces, dependiendo del diseiio de la torre, losmotores tambien van sobre la plataforma.

Can la infraestructu ra en su sitio y armada,y can los motores y malacate en su sitio, elproximo paso es montar la torre. La torre esuna estructura que se manta pieza a pleza canpernos por una cuad rilla de construccion detorres (fig. 41 ). EImdsttt es una estructu ra quese arma una sola vez en el sitio de manufacturay nunca se vuelve a desarmar. EI rnastil esportatil y muchas veces le Ilaman "torre,"aunque en realidad no 10 es (fig. 42). Larnayorra deras perforaciones modernas utilizanrnastiles, aunque todavra existen unas cuantastorres, especialmente en las plataformas


32/95

marinas que tienen que ser montadas y des-montadas cada vez que se cambian de lugar.

Un rnasti] se pone en posici6n en una cunaespecial en !a infraestructura (fig. 43). En suposici6n original el rnastil esta horizontal.Usando el ma!acate y cable, el mastil se su bepoco a poco hasta que Ilega a su posici6n finalv ertica l (fig . 44). Esta operaci6n pued e serdificil. Primero, varias gruas montadas sobrecamiones se utilizan para poner el mastil en lacuna. Ya que un rnastil puede medir hasta 200pies (61 m) y pesa muchrsimo, y su base tien eque montarse encima de la infraestructura, laoperaci6n tiene que ser calculada y coordinadade cerca por los operadores de gruas y los cho-feres de cam iones. Otra consideraci6n es quehay que tomar precauciones de seguridadcuando se esta elevando algo tan pesado comoun m astil, para evitar accidentes.

M ientras tanto, otras operaciones de ensam-blaje continuan. Tanques de acero, que alojaranel lodo de perforaci6n, se Jlevan al area de per-foraci6n y se conectan unos a otros. Paseos yescaleras se instalan para permitir que los em-ple ad os te nga n acceso a 105 diferentes com po-nentes de la torre. B arandas se montan (fig.45). Equipo auxiliar para suplir electricidad,aire comprim ido y agua se ponen a funcionar.Las bombas dellodo qu e circularan el lododentro del hoyo se colocan. Rastrilleras para

Figura 43. EImastil descansa sobre su cuna especialen la infraestructura antes de ser levantado.

Figura 44. EI mastil es levantado hasta su posicionfinal vertical.

Figura 45. Otras operacionesde ensamble incluyen lainstalaci6n de barandasde seguridad. Aquf seinstalan barandasalrededor de lostanques de lodo.

27


33/95


34/95

L A S P A R T E S D E L A T O R R ELa funci6n mas importan te de una torre

rotatoria es hacer el hoyo. Perforar con unatorre rotatoria requiere no solamente personalcualificado, sino mucho equipo tarnbien. Paraaprender como funciona la perforacion rota-toria , se deben dividir los componentes de latorre en cuatro sistem as m ayores: energfa,gruas y elevaci6n, rotacion y circulaci6n. Losultirnos tres sistem as tienen varios cornpo-nen tes, pero todos requieren energfa parafuncionar.

Figura 47. Cuatro motores de gasolina estan localizadosen la infraestructura de csta torre.

_ .SISTEMAS DE ENERGIA

Casi todas las torres u tilizan motores decombustion intern a para la mayor parte de suenerg (a 0 su tuente prima. Los motores de unatorre son parecidos a los de un autom6vilaunque son mucho mas grandes, por supuestoy no utilizan gasolina como combustible . Las 'torres necesitan mas de un motor para proveer-se de energfa. La mayorla de los motores hoydfa son Diesel, aunque aun quedan motoresque utilizan gas natural 0 I (quido como com-bustible. M otores de gas utilizan bujfas paraencender la mezc!a de combustible y aire ensu s carnaras de combusti6n para producirenergja (fig. 47). Los motores D iesel no tienen

29


35/95

Figura 48. Los motores Diesel u sen esta torreestan local izados en la tierra, a alguna distancia de latorre.

bujras (fig. 48). En estes, la mezcla de aire ycombustible se prende can el calor generadopar la compresi6n den tro del motor. Cuandoun I (quldo 0 gas flam able se com prim e 10su ficien te (co mo se hace en un motor D iesel),se calien ta hasta su punto de inflamaci6n. Espor esto que a los motores D iesel tambien seles conoce como motores de ignici6n parch ispa. Los mota res D iesel casi han su plan-tado los motores de gas par 10 facil que esconsegu ir com bustible D iesel.U na terre, dependiendo de su tamafio yeltamafio del hoyo que tiene que perforar, puedetener de dos a cuatro motores. N aturalmente,m ientras mas grande sea una torre, mas pro-fundo puede hacer el hoyo y mas energfautiliza. A s:' que una torre grande tiene tres 0cuatro motores que jun tos producen 3,000 amas C .v. (caballos de vapor) (fig. 49). Dehecho, una vez esta fuerza se desarrolla sedebe transferir hacia los componentes de latorre para que estes trabajen. Dos metodoscomunes de transferir la energra son elelectrico y e l r ne ca ni co .

30

;:I:IIU

MOW oj~ ~oo coltJiklClSde ' . ..~rlll

" O ' O ' " " '0 0 " ' '' '' 'O ' J ' "I"II!III ' 1 ' 1 : I de fU~r7~ t:i'li -- ---jl~II"I"-..~: . , ':\ I f)' ...... ,' - T(8n~I 1u;iQr>r>


36/95

Transrnision Mecanica de FuerzaHasta hace poco la rnavorra de las torres

e ra n me ca nic as , 0 sea, la fuerza del motor setransmitla a los componentes a traves deelementos mecanicos, Hoy d r a , la s to ne sDiesel-electricas predominan, pero aun se en-cuentran las torres mecanicas. La fuerza quesale de los motores se une, 0 sea, 105motoress e j un tan 0 unen a traves de uniones hidrdu-ficas a convertidores de torsion y con cadenaso poleas. Las uniones hidraulicas y converti-dores de torsi6n igualan la fuerza desarrolladapor cada motor, porque la fuerza del motor setransmite a traves de fluido hidraulico (casisiempre un aceite Iiviano) para girar un eje quesale de la uni6n 0 convertidor (fig. 50).

Los ejes de transm isi6n se u n en rnecan ica-mente con poleas y cadenas. Las cadenas tienenla m isma funci6n que una correa de goma entredos poleas y se parecen a las cadenas de bicl-cleta aunque mucho mas grandes. Este arreglode cadena y po lea se conoce com 0 una centralde distribucion porq ue com pone 0 conecta lafuerza de varios motores para que toda lafuerza generada se pueda utilizar conjunta-mente (fig. 51). La central de distribuci6n, asu vez, transm ite la fuerza de 105 motores atraves de una transmisi6n de cadenas adicionalhasta la mesa rotatoria y el malacate. Correasenormes se utilizan para mover las bombasde lodo (fig. 52).

Figura 50. Un motorista exam ina el nivel de f1uido enuno de los convertidores de torsion utllizados paratransmitir energfa de los motores hasta el compuesto.EIcompuesto transmite la energfa hasta el malacate,el ensamble rotatorio y bornbas de lodo.

Figura 51. Tres motores estan unidos con esta trans-misi6n de cadena, Las cadenas y poleas que formanparte del compuesto estan totalmente encerradasdentro de un aparato de metal para la protecci6n yseguridad de los individuos. La parte trasera delmalacate se ve al frente.Figura 52. Varias correas, protegidas par grandesrnallas de acero salen del compuesto (arriba izqulerda]para transmitir energfa a las bombas de lodo (frente),

31


37/95

Transm isi6n de Energfa Electrica

Figura 53. Un motor Diesel (derecha) transmiteenergia a un generador electrico montado directamenteal motor para producir energfa para la torre.

32

EI motor mas usado hoy dfa para energfaelectrica en las torres de perforaci6n es elmotor D iesel. Estos rnotores D iesel Ie danenergia a grandes generadores electricos, ycasi slernpre estan localizados a cierta distan-cia de la torre (fig. 53). Los generadores a suvez producen electricidad que se transmite atraves de cab les al engranaie electrico de con-mutadores y control (fig. 54). De este pun to,la electricidad fluye a traves de cablerfaad icional hasta motores electricos que estandirectamente conectados al d iverso equipo-el ma!acate , las bombas de lodo y la m esarotatoria (fig . 55).

E I sistema D iesel-electrico tiene un nu merede ventajas sobre 105 sistem as rnecanicos. Estesistema elimina la transm isi6n por cadenas yla transm isi6 n compuesta que son tan co rnpli-cadas y pesad as. Ya que no se necesita u n corn-puesto, no ex isten problem as de alineam iento,o sea, la cuadrilla no tiene que ocuparse deal inear el compuesto con los motores y mala-cate . O tra consideraci6n que se debe tener enmente es que los motores se pueden colocarle] os del p i so de fa to rre para que el ru idoproducido par estes este reducido en la torre.


38/95

Figura 55. Motores electricos le suplen energia a las bornbas de lodo, Note 105 sopladores encima de losmotores que se utilizan para enfriar los motores.

GRUAS Y SISTEMAS DE ELEVACIONNo importa si la torre es mecanica a D iesel-

el ectrica, su fu nc i6n es perforar y, para llevara cabo su fu nci6n, debe tener eq u ipo para ele-var otras piezas (fig. 56). B asicarnente, el sis-tema de elevacion esta compuesto par el mala-cate, un rnastil 0 una torre, el bloque decorona, el bloque de aparejo y el cable de acero.

EI MalacateEI malacate es una pieza de maquinaria

grande y pesad a (fig. 57). Consiste de unci Ii n-dro alrededor del cual el cable Ilamado el cablede perforacion 0 cable de aparejo s e d ev an a.O tra pieza del malacate es el cabezal de tric-ci6n que contiene el carrete/ de desenroscaren un extremo y e Ide enroscar en la otra. Elm alacate tarnbien coritiene otros engranajes,cabezales y transm isiones para cambiar dedirecci6n 0 de velocidad , EI freno principal esotro componente del malacate cuya funci6nes parar el carretel y agu an tarlo. Cuando cargaspesad as se estan lev antan do 0 bajando, el frenaprincipal es asistido por un freno auxiliar hi-draulico 0 electrico, tarnbien conocido comoun frena de emergencia, que ayuda a absorberla inercia creada par la carga pesada.

Bloque de corona

Unea muerta

ncla de la linea muerta

reservaFreno del Tambor

Figura 56. EI sistema de elevacion de una torre deperforaci6n rotatoria.

33


39/95

Figura 57. E I malacate consiste de un carretel que davueltas, alrededor del cual seenvuelve el cable de acero.

Figura 58. E I cabezal de frlccion y su soga se utilizanpara levantar equ ipo.

34

Los Cabez ale sA am bas ex tremos del mal acate se extiende

un eje en cuyos extremos se encuentran dostipos de cabezales (un cabezal es un pequefioaparato cihndrico que tiene varios usos). Untipo de cabezal se conoce como el cobezal defricci6n (fig. 58). Este cabezal uti! ita una sagaque se enrosca varias veces alrededor del ear-rete! para levantar equipo que se tiene quemover en el piso de la torre. Muchas tones seequipan hoy dta ca n pequefias cabrias neuma-ticas que se utilizan en vez de los cabezales defricci6n. Estas cabrias neumaticas s on a pa ra to sseparados del malacate y son mucho masseguras que los cabezales de fricci6n.

O tro tipo es el cabezal mecanico empleadopara enroscar y desenroscar la sarta de perfo-raci6n cuando se esta sacanda a metienda alhoyo 0 cuando una pieza de tuba se afiade amedida que el hoyo se va profundizando.E I Bloque y Cable de Apareja

EI cable de aparejo a cable de perforaci6nes un cable de acero con un espesor entre 1 %y 1% pulgadas (apraximadamente 3.8 ern). EIcable de acero es parecido a la saga de fibracornun, pero este cable es hecho de alambre yes bastante complejo (fig. 59). EJ cable usado


40/95

Figura 59. E.Icable de aparejo se mantiene nftidamenteenrollado en el carretel suplidor.

para operaciones petroleras se parece al cablede acero cornun pero es especialmente disefia-do para soportar los pesos form idables que seencuentranen una torre.

Para poder u til izar el cab Ie como cab Ie deaparejo 0 perforaci6n, hay que enhebrarlo , yaque IIega a la torre en un carretel en orrne engrandes cantidades. EI primer paso es Ilevar lapunta del cable del carretel suplldor 0 tamboralirnentador y Ilevaria hasta la parte mas altade 1.1torre donde una polea multiple de grantamafio se instala. Este juego de poleas esconocido como el b/oque de corona 0 coronade ro/danas (fig. 60). EI cable de aparejo seen h ebra por enci ma de I b l.oque de corona (entrelas poleas) y asf Ilega hasta el piso de 1.1torre ..En eJ piso de la torre se encuentra temporal-mente el bloque viajero 0 bloque de aparejo(fig. 61). Este aparato esta compuesto de unconjunto de poleas multiples al igual que elbloque de corona. La punta del cable se enhe-bra a traves de una del as poJeas del bloq ue deaparejo y sube nuevamente hasta el bloque decorona. EI cable se enhebra por otra polea delbl oque de corona, lu e go se Ileva hasta el bloquede aparejo y aSI sucesivamente hasta que sehan conseguido el ruimero de enhebradasn e ce si ta d a s.

Figura 60. La polea grande multiple esel bloque corona.

III

Ii

Figura 61. E I bloque de aparejo tiene cablesenhebradas en sus canales.

3 5


41/95

Figura 62. La linea muerta se enroll a alrededor deeste ancla de linea muerta y se conecta firmemente.EI cable en la parte inferior va hasta el carretelsuplidor.

I

Aunque hay un solo cable, da la irnpresionde haber mas cables par 10 mismo que el cablesube y baja tantas veces entre los bloques decorona y de aparejo. EI nurnero de enhebradasdepende del peso que los bloques tengan quesoportar. Par ejem pia, si se va a hacer un hoyoprofunda, se enhebran los bloques mas veces(d igamos de diez a doce veces}, que si se va ahacer un hoyo rnenos profundo.

Una vez que se term ina de enh eb rar el cable(Ia ultima vuelta va alrededor del bloque decorona) J la punta del cable se baja hasta el pisode la torre y se envuelve alrededor del tambordel m alacate. Se Ie dan variasvueltas alrededordel carretel del mal acate. La secc ion de cab Ieentre el bloque de corona y el malacate sellama linea viva porque es la parte del cableque se mueve cuando el bloque de aparejo su beo baja en la torre. La punta del cable que bajadel bloque de corona al tambor de reserva seasegura. Esta parte de la linea se llama lineamuerta 0 cable muerto porque una vez estaconectada al tambor alimentador, no se mueve(fig. 62). La punta del cable muerto se conectafirmemente al ancla del cable muerto entre eltam bor de reserva y el bloque de corona. (Estaancla va colocada en el piso de la torre.) Ahorase precede a Ievan tar el b loq ue de aparejo delpiso de Ia torre hacia su posici6n sabre el hoyo.

36

Esto se logra enrollando cable can el malacate.Para bajar el bloque de aparejo, se suelta cablecan el m alacate.Los bloques de corona y de aparejo casisiempre parecen mas pequefios de 10 que enrealidad son porque casi siempre se yen desdela distancia. Los canales en las poleas (a travesde las cuales pasan los cables en los bloques d eaparejo y corona) pued en te ner un d iametrohasta de 5 pies (1.5 m); eI eje de la polea puedetener un dlametro de 1 pi e (30.5 em) a mas.EI nurnero d e hen di du ra s 0 can ales n ece si-tados en el bloque de corona siempre serauno mas de los contenidos en el bloque deapare]o , Par ejemplo, una linea de d iez vuel tasnecesita seis canales en el bloque de corona ycinco en el bloque de aparejo. EI canal adi-donal en e! bloque de corona se necesita paraenhebrar el cable muerto. Piezas que se Iep ueden a n ad ir al bloque de apare jo inc lu yenun muelle que sirve como amortiguador y ungancho gigantesco que sirve para sostener elequipo que a su vez sostiene la sarta deperforacion (fig . 6 3).M astiles y T orres

Lo s r na st ile s y las torres tienen que ser 1 0mas fuertes posible y a la vez ser portatiles.Hay que tamar en consideracion que en unFigura 63. De arriba hacia abajo Sf! pueden ver el bln-que de aparejo, el gancho y la cabeza de inveccion. Lamanguera grande a la izquierda es la manguera'delcuadrante 0 la manguera de inveccion.


42/95

EQUIPO ROTATORIO

pozo profundola sarta puede pesar hasta250 toneladas (254 tm ). Sin em bargo, despuesque se term ina un pozo, la torre a rnastil setraslada a un area nueva para comenzar otraperforaci6n. Los fabricantes de las torres ym astiles usualm ente clasifican sus productosdependiendo del peso vertical que puedansostener y la velocidad de vienta que puedan

EI equipo rotatorio, de arriba hacia abajo,consiste de la union giratoria 0 cabeza deinveccion: una pieza de metal hexagonal a cua-drada conocida como e! cuadrante; la mesa ro-tatoria; la sarta de perforaci6n, compuesta dev aria s p ieza s de tuba y la barrena a mecha.Oficialmente se Ie llama barra de carga a barramaestra al ensamble entre la uni6n giratoria yla barrena, incluyendo el cuadrante, la sartade perforaci6n y los portamechas. EI terrninosarta de perforaci6n se refiere simplemente alos tubos de perforacion que estan conectadosunos a otros, sin embargo, muchas veces seutil iza este term i no por barra de carga.

La C abeza de lnyecci6nLa cabeza de inyeccion es real mente extra-

ordinaria ya que:

Figura 64. Aqui, el gancho en la parte inferior delbloque de aparejo se va a conectar al gancho de lacabeza de inyecci6n.

soportar de lado. Las capacidades de lastorres y mastiles en euanto a peso verticalvarian de 0.25 m illon es hasta 1.5 millonesd e lib ra s (113,400 a 680,400 kg). La rnavorrade Ias torres y rnasti les pueden sop orta r v ie ntosde 100 aBO millas por hora (161 a 209 kmpor hora). iNa esta mal para un esqueletoflaco de metal!

(1 ) sostiene el peso de la sarta dep erforaci on ;(2 ) permite que la sarta gire y

(3 ) provee un med io de rotacion, u na fo rm ade sellar el lodo dentro del sistema deperforacion y un pasadizo para bombearel lodo por el interior de la sarta depe rfora c i6 n.

La cabeza de inyecclon tarnbien tiene unmango parecido al mango de un cubo, peromucho mas grande, que se in serta en un ganchoque queda en la punta del bloque de aparejo(fig. 64). La manguera de inyecci6n 0 man-

guera de lodo esta conectada allado de lacabeza de inveccion. Es a traves de esta man-guera que el lodo entra al hoyo.E I Cuadrante y la Mesa Ro ta to ri aJusto debajo de la cabeza de inveccion se

encuentra una p ieza de tu bo cuad rado 0 hexa-gonaillamada el cuadrante (fig. 65). EI cua-drante, al igual que la cabeza de inveccion,Figura 65. Este cuadrante de cuatro lados pasa a traves delbu]e del cuadrante que esta sentado dentro del buje maestro.


43/95

es una unidad a traves de la cual se bornbeaellodo en su viaje hacia el hoyo. La configura-ci6n del cuadran te tiene un proposito: trans-ferir el movim ien to giratorio de la mesa rota-torla a [a sarta de perforacion, EI cuadranteentra en una apertu ra cuadrada 0 hexagonalen una pieza Ilamada el buje de transmisionque va sentado dentro de otro buje Ilamado e!buje maestro 0 buje de rotacion. Luego,mientras el b uje m ae stro gira, el buje de trans-mision gira ca n el , aS I dandole rotaci6n a lasarta de perforaci.6n (fig . 66). La mayorla delo s cuadrantes m id en a pr ox im a damen te 40pies (12.2 m].

La mesa rotatoria, de hecho, es ;1 0 que Ie dael nombre a! sistema de perforaclon rotatorioo r ot at iv o . Su energfa proviene de su propio

Figura 66..EI buje maestro y el buje detcuadranteen r ot at io n

motor 0 de un sistema electrico fuera de latorre. EI bu je maestro Ie da empuje al bu je detransm ision y acornoda u n os aparatos cono-cidos como las cutias.Una cufia es un aparato que d ism inuyegradualmente en tamario y tiene unos dien tesfuertes que aguantan !a tuberfa d e per fo ra ci oncuando se ajustan alrededor de esta para man-tenerla suspend ida en el hoyo m ientras sehacela conexi6n del cuadrante (fig. 67). EIcuad ran te tiene que ser d e seonectado cu andose va a afiad ir una pieza de tuba ala sarta a

38

Figura 67. L os a yu da nte s d e.1 p erforad or m eten la scufias alrededor de una section de tube. Las cufiasmantienenel tubo suspendidoen el hoyo.medida que se va profundizando el hoyo. EIcuadrante tarnbien tiene que desconectarsecada vez que se hace una carrera.L a Sarta de Perforacion

La sana de pertoracion esta compuesta po rtubos de pertoracion y una tuberfa especial d eparedes gruesas conocida com o portabarrenasa portamechos (fig. 68). E[ Iad 0 ci reu la atraves de 105 portarnechas al igual que a travesde la tu berfa de perforacion . Los portamechasso n mas pesados que la tu ben'a de perforaciony sc u til izan en la parte mas p rofu nda del hoyo

Figura 68. Dom inandola fotograffa se pueden verv a ri es p or ta ba rr en a s; d e tr as d e l os p or ta ba rr en as sepueden ver tubes de perfo rac i6n .


44/95

I

/..-- . . .Figura 69. Com enzando en la esquina derecha inferior y siguiendohacia arriba se ven cuatro portam echas. Los portam echas son muypesados y se utilizan para m antener peso sobre la barrena.

para darle peso a Ia barrena. Este peso presionala barrena para perforar (fig. 69). La cornpafuaoperadora especifica el tamafio y tipo de tu-be ria que se va a u til izar para perforar, pero eltipo de formaci6n que se esta perforando yotros factores determ inan el tam ario y numerode portamechas que se van a utilizar.

Una pieza de tuba de perforaci6n mideaproximadamente 30 pies (9 m) (fig. 70). Cadaex tremo del tu bo ti ene roscas, un extrema Iastiene en el interior y el otro en el exterior. Losextremos de roscas exteriores se Ilaman espigay los de roscas interiores se llaman caja.Cuando un tuba se conecta a otro, la espigase inserta en la caja y la conexion se enrosca(fig. 71). Estos extremes enroscados se cono-cen como uniones de maniobra 0 uniones detuber/a vdstaqo, Estas uniones de maniabra sonpiezas de tubo que se soldan al cuerpa del tubapar el fabricante. Luego el fabricante corta lasroscas en Ias un iones sigu iendo las especifica-clones de la ind ustri a.

Figura 70. Piezas de tuberia de perforacion se montansabre las rastrilieras antes de rneterse O Ilhoyo.

39


45/95

Uniones de maniobra no se les afiaden a losportamechas. Las paredes de 105 portamechasson tan gruesas que no es necesario . Las roscasse co rtan en las m ismas paredes del os po rta-mechas. Como la tuberra de perforaci6n, losportamechas tambien tienen un extremohembra y otro macho (fig. 72). Los porta-mechas se d istinguen facilmente de la tuber tade perforaci6n en que no tienen las protube-rancias caracterrsticas de 105 ex tremos de latuberfa de perforaci6n (fig. 73).

Figura 72. Los extremos enroscados del portamechasse conocen como lacaja (izquierda) y espiga (derecha).

40

Figura 71. Ayudantes del perforador centran unapieza de tuberfa de perforacion dentro de otra parahacer una conexi6n.

Figura 73. Tuberia de perforaclon se pone en posicionen el piso de la torre. Note la protuberancia caracte-rfstica de las uniones de maniobra en la parte inferiorde los tubos.


46/95

Figura 74. La mayor fa de las barrenas tienen tresconos. Cada cono tiene nurnerosos dientes.

BarrenasLas barrenas para perforaci6n rota toria son

fascinantes. A fios de investigaci6n han culrni-nado en los disefios de las barrenas. EI trepan 0,barrena a rnecha de rodillos tiene piez as coni-fo rm es in se rta da s 0 cortadas en los m ismosrodillos. La mayon 'a de las barrenas tienentres rod illos (tric6nicas) aunque algu nas tienendos y otras cuatro (fig. 74). Cuando los dientesson insertados, muchas veces se usa carburode tungsteno para e llos. Estos dientes de loscones son los que cortan y rasp an la forrnacionm ientras la barrena gira (fig. 75). Todas las bar-renas tienen pasad izos que las atraviesan y per-m iten la circulaci6n del flu ido de perforaci6n.

Barrenas de tobera tienen boquillas quedirigen un chorro de flu ido de perforaci6n hacialos lados y puntas de los cones y que arrastralos desperdicios hacia la superficie a medidaqu e se va perforan do (fig. 76).

Las barrenas de diamante no tienen conesn i d ientes. En Iugar de d ientes, varios d iam an-tes se incrustan en la punta y los lados de labarrena (fig. 77). Las barrenas de diamante sonmuy efectivas para perforar formaciones duraspero tarnbien sirven para cualquier otra forma-cion por blanda que sea.

Figura 75. Una barrena nueva se prepara para meterseal hoyo.

Figura 76. E!f1uido de perforaci6n seexpulsa con granfuerza por las boquillas de la barrena de tobera.

Figura 77. Varios diamantes industriales pequenosson insertados en los [ados y en la parte inferior deuna barrena de diamante.

41


47/95

EL SISTEMA DE CIRCULACION

Fluido de Perforati6n

EI fluido de perforaci6n-lodo- es unarnezcla de agua, barre, material para darle pesoa J a mezc la y unos cuantos agentes qu I'mleas(fig. 78). A veces se util iza ace ite en vez deagua 0 se Ie afiade un poco de aceite al aguapara darle ciertas propiedades deseables. EIlodo de perforaci6n tiene varias funcionesimportantes. EI lode se utiliza para arrastrarlos desperdicios hasta la superficie para dese-charles. Otra funci6n igualmente irnportantees la de mantener la presi6n de las forma-ciones bajo control, ya que un hoyo Ilene delodo ejerce presi6n sabre las formaciones queforman sus paredes y par 10 tanto iguala lapresi6n de las formaciones. Mientras mas pe-sado el lodo, mas presi6n ejerce. Es por estoque se usan rnateriales para darle peso allodo. Entre estes materiales, baritina es el masusado para afiadirle peso al lodo hasta queiguale Ias presiones del. hoyo (fig. 79). Barrase Ie afiade al lodo para mantener los desper-dicios en suspension mientras van saliendo del

Figura 78. Ellodo de perforacion se rnantiene listoen los tanques de lodo para ser circulado,

42

hoyo. Ellodo tarnbien sirve para cubrir lasparedes del hoyo para que no se derrumben.Hay numerosos agentes qu (rn icos que se Ieafiaden al lodo para facilitar la perforacion.

Figura 79. EI torrero 0 encuellador Ieafiade al lodo barroy materiales para darle peso.

Equipo de Circulaci6nEJequipo del sistema de circulaci6n consiste

de un gran numero de piezas (fig. 80). La


48/95

43

ni6n giratoria

Tubo vertical

Cuadrante

Portabarrenas

Figura 80. En este diagrama que no contiene la torre, se ve la relaci6n entrelos ccrnponentes del sistema de circulaci6n.


49/95

Figura 81. La bomba de lodo saca lodo de los tanques y 10 bombea a presion par la sarta de perforacion.bomba de lodo recoge Iod 0 de los tan q u es y 10envra a traves de una lrnea de descarga hastaun tuba (fig. 81). Este tuba va conectadovertical mente a una pata del rnastil 0 torre . EIlodo sube poreste tuba y pasa a una m angu eraflexible pero surnamente fuerte . Hecha degoma reforzada esta manguera se conoce comola manguera del cuadrante, manguera de /odoa manguera de inyeccion (fig. 82). La man-

guera de lodo esta conectada a la cabeza deinyecci6n. Ellodo entra a la cabeza de inyec-ci6n , baja por el cuadrante, Ilega a la tuberrade perforacion y los portamechas y sale por labarrena. C uando llega al fondo del hoyo, viray sube hacia la superficie por el espacio anular.Este espacio anular no es mas que el espacio q u equeda en tre el hoyo y la sarta de perforacion,

Figura 82. Una manguera de lodo se curva entre la cabeza de inyecci6n y eJ tuba verticalque Ia conecta a las bombas de lodo.

44


50/95

Finalrnente el lodo sale a la superficie atraves de la linea de descarga y cae sabre uncedazo vibratorio lIamado el tamiz separadoro vibratorio 0 la zaranda separadora a vibra-tor!a (fig. 83). En operaciones en tierra, estazaranda deposita los ripios en una de las fosasde reserva que fue cavada m ientras se p r epa-raba el lugar para la perforacion E n p lata-formas marinas, la zaranda tarnbien separa losdesperd ic ios del Iod 0 pero los echa a un lan-ch6n que los transportara a tierra para dese-charles. En cualquier caso, el lodo vuelve alo s tanques de lodo y repite el cicio de cir-cu la cio n . El sistema de c irc u la c io n esenc l al -mente es un sistema cerrado. EI mismo lodocircula una y otra vez durante la perforacion.De h echo, de vez en cuando se Ie afiade agua,barro u otros agentes qurrnicos para reern-plazar lodo perdido 0 para ajustar las cuali-dades del lodo a las necesidades de la forma-cion que esta siendo perforada.E qu ipo A ux iliar

Los requisitos estrictos del lodo de perfo-racion hacen necesario equipo auxil iar impor-tante para mantenerlas especificaciones dellodo (fig. 84). Par ejemplo, los agitadores so nFigura 84. EI degasificador, desarenador y desaluvia-nador casi siempre se instalan de manera que el lodopase a traves de ellos despues de salir por la zarandavibratoria.

))Figura 83. La cuadrllla examina la zaranda vibratorla.EI tuba grande que se ve en la parte inferior de lafotograffa y que Ilega hasta la zaranda vibratoriaes la linea de descarga.

45


51/95

instalados en los tanques de lode para mant-tenor una mezcla uniforme de los I (quidos Ys61idos conten idos en el lodo (fig. 85). 5iarena 0 aluvi6n se esta perforando, se usa undesarenador (fig. 86) un desaluvionodor (fig.87). Ya que la zaranda vibrato ria no tiene lacapacidad de separar las partlculas mas pe-quefias del lodo, puede utilizarse un desarena-dar en adici6n. Cuando se utiliza este metodo,los desarenadores se montan sobre los tanquesde lodo y luego se desechan. Muchas veees noes deseable circu lar estas part Ieulas finas con ellodo porque desgastan la sarta de perforaci6ny otros componentes con su fricci6n y hacenal lodo mas pesado de 1 0 que debiera ser.Otra pieza auxiliar del sistema de circula-ci6n es e! deqasiticador (fig. 88). A veces,pequefias cantidades de gases de la formaci6nlogran entrar al Iodo rnientras se esta perfo-

46

Figura 85. Este agitador que recibe energ(a de un motorpaletas sumergidas en ellodo de perforacien que dan vuel1aspara mantener la mezcla unitorme,

rando. No es deseable volver a circular estelodo "entrecortado" con gas porque el gashace que ellodo sea dernasiado liviano y menosdenso. 5i no se rernueve el gas con un degasi-ficador, ellodo se vuelve tan liviano que per-mite la entrada de la presion de la formaclon,asf permitiendo que pueda oeurrir una erup-ci6n a revent6n. (EI pozo en Spindletop fueuna erupci6n.)Otros componentes del sistema cireulatorioincluyen una tolva que se utiliza para afiadirlemateriales solldos como barro seeo y baritlrraa los tanques de lodo. Una pequeiia bodega seutiliza como deposito 0olmacen para mante-ner el barre seco y fuera del medio hasta quese vaya a utilizar. Grandes tanques sirven dedepositos para otros rnateriales necesitados enla preparaci6n del lodo.


52/95

E I f l u i d 0 de perfo racion que fl u ye por elsistem a de ci rcu laci6 n p r ovee el sistema p r inci-pal para prevenir una erupci6n. Una erupci6n,brote, 0 reventon pu ed e se r im pre sio na nte(fig. 89). G as, aceite 0 agua salada surge desdeel fondo de la tierra con un tremendo rugido.Si hay gas presente, es muy probable que seenc iend a todo y Ia torre se vuelva un cascoquemado. V idas humanas corren peligro enuna erupci6n; contam inaci6n puede ocurrir;petr61eo y gas de gran valor se pierden al igualque una torre costosa. Obviamente es impera-tivo tratar de evitar erupciones y afortunada-mente pocas ocurren. Como las erupciones sontan espectaculares y a veces se pierden vidashumanas, se les da mucha publicidad las rarasveces que ocurren. Desafortunadamente, sequeda la impresion que esto es una ocurrenciacornun. La realidad es que las cuadrillas deperforaci6n siempre estan alertas a cualquierindicia de la posibilidad de una erupcion parato mar med id a s de precau ci6 n ad icio nales.

Un hoyo que tiene lodo con el peso ade-cuado y densidad adecuada no se descontrola.Perc hay veces que 10 inesperado ocurre.Siendo humana, la cuadrilla puede cometer unerror y flu idos de la formaci6n tales como gas,agua salada, aceite 0 una comb inacion de lostres e n tra al hoyo. Cuand 0 estos flu idos dela forrnacion entran al hoyo, la cuadrilla seencuentra can una situacion conocida comocabeceo. Cuando un cabeceo ocurre, dejaconocer su presencia par ciertos cambios en elsistema de circulaci6n. Par ejemplo, el n ivelde lodo en [05 tanques sube sobre 10 normal alodo puede seguir saliendo del hoyo auncuando se suspende el bombeo. Una cuadrillaalerta puede darse cuenta de estas condicionesanormales par sutiles que sean y tomar accionpara evitar una erupcion. Es aquf que la se-gunda defensa del pozo com ienza-los preven-tares de reventones apre vento res de erupci6n.En operaciones en tierra y acuaticas, estospreventores se conectan encima del pozodebajo del piso de la torre (fig. 90). Los pre- Figura 89 . Una erupci6n y fuego en una plataformavento res so n valvu Ias gigan tescas para con ten er marina

Control del Pozo

- ,~. ..

47


53/95

presi6n, capaces de ser abiertas 0 cerradas porcontroles localizados en un lugar separado dela torre. Cuando se cierran, forman un selloalrededor del pozo y no permiten escape defluidos. En operaciones marinas, especrfica-mente cuando se util izan plataformas flotan-tes tales como las semisumergibles y barcosde perforaci6n, 105 preventores de erupci6n seconectan al pozo en el fondo d

conceptos basicos de perforación

Documents