PERFORACIN DE POZOS *Luego de realizar una exploracin ssmica, la prospeccin geofsica para la determinacin de hidrocarburos en el subsuelo; se procede a la perforacin de pozos de exploracin.*Muchas destrezas especiales se requieren para perforar un pozo de manera segura y econmica. *Compaas de servicios, contratistas y consultores, cada uno con su propia organizacin, proveen servicios necesarios. *Existen grupos especializados de ingeniera de perforacin en las grandes compaas petroleras.TECNOLOGAS DE LA PERFORACINLa Tecnologa de la Perforacin de Pozostoma en cuenta diferentes aspectos como son:desarrollo, investigacin, modernizacin, etc.El Objetivo de esta Tecnologa de Perforacin es: Lograr perforar pozos petroleros en forma eficiente, segura, econmica y que permita la explotacin adecuada de los hidrocarburos. El objetivo anterior nos indica que se debe estar renovando continuamente esta tecnologa de acuerdo a las situaciones que se vayan presentando, por lo tanto se necesita de una optimizacin que tiene que contar con su propio objetivo, este objetivo de la Optimizacin de la Perforacin es Incrementar la eficiencia de las operaciones involucradas en la Perforacin de PozosFACTORES PARA LA PLANIFICACIN DE UN POZO PETROLEROLa planeacin de la perforacin del pozo es una de las etapas importantes, en donde se establecen como premisas en el proceso los siguientes factores:Economa:* La estimacin del costo de perforacin para determinar la factibilidad econmica de la perforacin del pozo.*Control del costo para la minimizacin de losgastos totales de la perforacin a travs de unprograma apropiadoEquipo adecuadoSeguridad del personalproteccin al medio ambientePOZOS DE DESARROLLOUn pozo es exploratorio (wildcat), si su propsito es descubrir un nuevo yacimiento de petrleo o gas. El propsito de un pozo de desarrollo es explotar un yacimiento conocido.Usualmente, el grupo de geologa de la empresa recomienda las localizaciones de los pozos exploratorios, mientras que el grupo de ingeniera de yacimientos recomienda las localizaciones de los pozos de desarrollo.El primer pozo que se perfora en un yacimiento para encontrar gas o petrleo se denomina pozo exploratorio. Si ste es exitoso, se perforan pozos de avanzada para determinar el tamao del yacimiento. Por ltimo, se perforan pozos de desarrollo cuyo nmero depende del esquema recomendado para dicho yacimiento FACTORES QUE SE DEBEN TOMAR EN CUENTA PARA LA PERFORACIN DE UN POZO PETROLEROEvaluacin geolgica, perspectiva geofsica, exploracin de perforacin, evaluacin de perforacin y desarrollo de perforacin.TIPOS DE INSTALACIONES DE PERFORACINSe pueden clasificar ampliamente en 6 tipos diferentes: Equipos de Tierra. Equipos Sumergibles. Plataformas Auto Elevables. Plataformas Fijas en el Mar. Equipos Semi-submergibles. Barcos de Perforacin EQUIPOS PARA PERFORAR EN TIERRA FIRMETpicamente se fabrican en configuraciones liviana, mediana y pesada Se movilizan empleando camiones de carga pesada y gras Los equipos livianos slo pueden perforar unos pocos miles de pies Los grandes son capaces de perforar por encima de los 20,000 piesEQUIPOS DE PERFORACIN SUMERGIBLESIdeales para perforar en aguas muy someras. Pueden navegar o ser remolcados. Se sumergen cuando los compartimientos del casco son inundados con agua.El equipo se apoya en el lecho del agua y parte del mismo queda por encima del nivel del agua para permitir el trabajo de la cuadrilla de perforacin.Estos equipos son apropiados para pantanos poco profundos, ros y aguas interiores Construidos especialmente como sumergibles.Pueden operar tambin en reas con fro extremo. Profundidades tpicas del agua son de 20 piesPLATAFORMAS MVILES AUTO-ELEVABLESPoseen patas estructurales que se pueden subir y bajar a voluntad. Cuando las patas son levantadas el equipo flota en el agua y puede ser remolcado o transportado por barco a otra localizacin. Al llegar a la nueva localizacin se bajan las patas hasta que penetren y se afiancen sobre el lecho marino. La plataforma se eleva entonces sobre el nivel del agua. Las plataformas Auto Elevables pueden perforar en aguas hasta de 400 piesPLATAFORMAS FIJAS AUTOSUFICIENTESY PLATAFORMAS FIJAS CON BARCOS DE APOYO Permanecen inmviles una vez construidas. Pueden perforar varios pozos desde una misma localizacin. Pueden ser autosuficientes o asistidos por barcazas (chalanas) de servicio.EQUIPOS SEMI-SUMERGIBLESTienen patas y apoyos huecos. Como los sumergibles, las patas son inundadas. Sin embargo, se requieren anclas y / o impulsores y posicionadores para mantener el equipo en posicin. Cuando se emplean impulsores, se llaman de Posicionamiento Dinmico (controlado por computador). Con este sistema se mantiene el equipo estable sobre el pozo a perforar. Utilizan instalaciones sub marinas para control del pozo fluyendo BOPs BARCOS PERFORADORESSon unidades flotantes costa afuera auto-propulsadas, Emplean sistema para control de reventones similares a los Semi-Sumergibles. Una Placa-Base de acero con hueco central se posiciona en el lecho marino para indicar el sitio en donde se perforar el pozo. Los equipos Semi-Sumergibles y Barcos Perforadores se posicionan sobre la placa para comenzar la perforacin del pozo a travs de ellas.MTODOS DE PERFORACINPERFORACIN A PERCUSIN:Es un mtodo lento y de profundidad limitada, que rara vez se utiliza. Se basa en triturar la roca elevando y dejando caer una pesada barrera cincel con vstago sujeto al extremo de un cable. Cada cierto tiempo se extrae la barrera y los fragmentos de roca triturada se suspenden en agua y se eliminan sacndolos a la superficie lavado a presin o bombeo. PERFORACIN ROTATORIA:Estos equipos se caracterizan porque trabajan girando o rotando la broca, trcono o trpano perforador.El sentido de la rotacin debe ser el mismo usado para la unin o enrosque de las piezas que constituyen la sarta de perforacin. Todas las brocas, trpanos o trconos, son diseados para cortar, triturar o voltear las distintas formaciones que pueden encontrarse a su paso. Estas herramientas son diseadas para cada tipo de formacin o terreno. COMPONENTES BSICOS DE UN EQUIPO DE PERFORACINCorona, Lnea de Levante, Cable de perforacin, Polea viajera, Sistema de izaje, Unin hidrulica giratoria, Manguera, Malacate, Mesa rotaria, Conexiones superficiales de control, Cabezal, Tubo conductor, Tubera de revestimiento, Tubera de perforacin, Estabilizadores, Barrena, Sistema de almacenamiento de fluido de control.PRINCIPIOS BSICOS DE LA PERFORACIN ROTARIAEn el mtodo de perforacin rotaria el agujero es perforado por la accin combinada de Rotacin y Peso aplicado a un trepano.Ciclo de la perforacin:*El trepano gira por efecto de rotacin de la mesa rotaria y el peso es ejercido por la columna de perforacin.*El trepano avanza debido a que constantemente perfora roca nueva.*La remocin de recortes producidos durante la perforacin, es constante para perforar roca nueva.ETAPAS DE LA PERFORACIN1. Involucra el armado, Instalacin y puesta en marcha del Equipo de Perforacin.2. Perforacin del pozo e instalacin de la Caera Gua, cuyo objetivo es consolidar el primer tramo del Pozo.3. Se continua con la perforacin y se instala la caera superficial cuyo objetivo es servir de base para las instalaciones de seguridad. En esta etapa comienza el control de la Verticalidad del Pozo.4. Comprende la perforacin de acuerdo al programa, involucra la instalacin de las caeras intermedia cuyo objetivo es sellar y aislar zonas que puedan contaminar el lodo, aprisionamiento. Etc.5. Perforacin del ltimo tramo y su entubacin con la caera de produccin. Posteriormente se baja herramienta de produccin y el pozo pasa a organismos de produccin. PLANEACIN DE LA PERFORACIN Tecnologa De La PerforacinIntroduccin: Durante mucho tiempo, la Industria Petrolera consider a la Perforacin de Pozos como un arte o labor artesanal y no como una ingeniera.En los inicios de la perforacin esto era justificable, a partir de los 40s se desarrolla la Tecnologa de la Perforacin de Pozos en forma acelerada (desarrollo, investigacin, modernizacin, etc.).Para tener el estado actual de desarrollo se incorporan varias ramas de la ingeniera petrolera generando la tecnologa propia de perforacin, haciendo ms que nunca verdadera ingeniera.Lo anterior no significa que el arte involucrado haya dejado de existir, sino que se ha conjuntado dentro de las diferentes disciplinas de ingeniera (Len Loya).Objetivo de la Tecnologa de Perforacin:Lograr perforar pozos petroleros en forma eficiente, segura, econmica y que permita la explotacin adecuada de los hidrocarburos.Objetivo de la Optimizacin de la Perforacin:Incrementar la eficiencia de las operaciones involucradas en la perforacin de Pozos.La operacin de perforacin, puede ser definida tan simple como el proceso de hacer UN AGUJERO, sin embargo es una tarea bastante compleja y delicada, por lo que debe ser planeada y ejecutada de tal manera que sea efectuada en forma segura, eficiente y produzca un pozo econmico y til.Las prcticas y procedimientos empleados durante el diseo y la operacin del pozo, son determinadas usualmente por prcticas comunes y costumbres en el rea, experiencia y habilidad del personal, procedimientos y polticas de la empresa.Todo esto debe ser revisado, estudiado y comprendido por todo el personal, a fin de cumplir con los objetivos esperados.La seguridad del pozo (personal, instalaciones y medio ambiente), es un factor de primordial importancia.PERIODO DE ORIGEN(1888-1928)Mquina de vapor, energa ms utilizada.Equipo rudimentario, torres de madera.Principio de la perforacin rotatoria.Primeras trpanos de conos (Sharp & Hughes 1908).Diseos de TR y cementaciones (Halliburton 1904).Primeras bombas de lodos (1910).Fluidos de perforacin (Nat. Lead Co. 1914).En Mxico se perfor el pozo La Pez No.1 (1904).PERIODO DE DESARROLLO(1928-1948)Equipos de perforacin de mayor potenciaMejores diseos de trpanosEn Alemania (1935) se fabrican las primeras trpanos con carburo de tungsteno.Prcticas de cementacin mejoradas.Uso de bentonita en los fluidos de perforacin (1935)Fluidos especialesPERIODO CIENTFICO(1948-1968)Logro principal, el incremento de la perforacin (31,000 pies en 1974, en EUA)Investigacin sobre la perforacinIntroduccin de la hidrulica de la perforacinMejoramiento en la trpanosInicio de la perforacin automatizadaInicio de la tecnologa de fluidos de perforacinSe introducen las turbinas en la perforacinPERIODO DE AUTOMATIZACIN (1968-1995)Se incrementa la profundidad y velocidad de perforacinSe introduce el motor de fondoAutomatizacin del equipo y manejo del fluido de perforacinControl de las variables de perforacinPlaneacin de la perforacinEn los fluidos se incorporan los polmeros, nuevos productos qumicos, aditivos, etc.Se aplica la tecnologa por computadorasProceso de la Perforacin RotatoriaEl proceso de perforacin rotatoria consiste en perforar un agujero mediante la aplicacin de movimiento rotatorio y una fuerza de empuje a un elemento de corte denominado trepano que ataca a la roca convirtindola en ripios (recortes).El movimiento rotatorio se genera en la superficie y se transmite a la trepano por medio de la sarta de perforacin o en forma hidrulica accionando un motor de fondo conectado a la trepano.La fuerza de empuje se genera con el peso mismo de la sarta de perforacin (aparejo de fondo).Los ripios son sacados del pozo mediante la circulacin de un fluido el cual se inyecta por el interior de los tubos y se regresa por el espacio anular. En la superficie son separados del fluido.COMPONENTES DEL SISTEMA DE PERFORACIN ROTARIA Sistema de izaje Sistema circulatorio Sistema rotatorio Sistema de control Sistema de monitoreoSISTEMA DE IZAJEFuncin:Aportar los medios para levantar y bajar la sarta de perforacin, revestimiento y otros equipos subsuperficiales, para realizar conexiones y viajes.Componentes:Torre (mstil) y subestructura.Bloque viajero y polipasto.Malacate.Torre mstil. Aporta la altura vertical (y el soporte) requerido para levantar secciones de tubera del pozo o hacia el pozo. La longitud ms comn es de 27 a 30 pies (9 m), lo correspondiente a la altura de una lingada o tres tubos unidos.Subestructura. Es el soporte de la torre, tiene el espacio para colocar los preventores, a su vez soporta todos los equipos instalados sobre el piso de perforacin. El API ha publicado especificaciones estndares para torres y mstiles, as como para subestructuras.Bloque viajero. Compuesto por el gancho, polipasto y cable, aportando el movimiento que permite manejar las cargas. El cable en especial debe tener continua supervisin, para evitar rupturas que provoquen dao al personal, al equipo o prdida de la sarta.Malacate. Aporta la fuerza requerida para levantar o bajar la sarta. Compuesto por: tambor, freno, transmisin y cabrestantes. SISTEMA CIRCULATORIOFuncin. Su funcin principal es la de remover los recortes de roca del agujero durante el proceso de perforacin.Circuito: de los tanques el lodo es absorbido por las bombas, pasa por el interior de las tuberas y regresa por el espacio anular nuevamente a los tanques.Componentes:Presas de lodosBombasEquipo superficialInterior de TP Interior del aparejotrepanoEspacio anularLnea de descargaZarandaEquipo de control de slidosDesgasificadorSISTEMA ROTATORIOFuncin:Genera y transmite la rotacin a la trepano.Partes:Unin giratoria.- Soporta el peso de la sarta y permite el movimiento de rotacin.Flecha.- 1ra. Seccin de la sarta, transmite a travs del buje el movimiento rotatorio aportado por la mesa rotatoria.Mesa rotatoria.- Genera el movimiento rotatorio.Sarta de perforacin.- Transmite el movimiento rotatorio a la trepano.trepano.- Elemento de corte.SISTEMA DE CONTROLFuncin. Proveer el control del flujos de fluidos de la formacin (brotes).Permite: detectar brotes, cerrar el pozo, circular bajo presin, mover sarta bajo presin, diversificar el flujo.Partes:Detectores de flujo.Conjunto de preventores.Tablero de control remoto.Sistema de acumuladores.SISTEMA DE MONITOREOFuncin. Aporta la seguridad y eficiencia, permitiendo detectar rpidamente cualquier anomala. Para esto, se tienen una serie de consolas que despliegan:Profundidad, Ritmo de perforacin, Carga al gancho, Velocidad de rotacin, torque, gasto de bombeo, Presin de bomba, Densidad del lodo, Temperatura del lodo, nivel de presas, flujo de lodo, etc. Planeacin De La Perforacin Diseo Del PozoFormular un programa donde se involucren todas las variables para la perforacin de un pozo, persiguiendo las siguientes caractersticas: Seguridad Mnimo costo UtilidadSeguridad.- Mxima prioridad en la planeacin (principal: proteccin al personal). El plan debe ser tal que minimice el riesgo por brotes de la formacin y otros factores que generen problemas.Mnimo costo.- Sin afectar la seguridad, el plan deber pretender minimizar costos.Utilidad.- Se pretende perforar pozos donde:El dimetro sea el adecuado.La formacin no quede con dao. Programa De PerforacinEl programa de perforacin es el documento en donde se encuentra toda la informacin del pozo: Informacin del rea. Caractersticas del pozo. Diseo del pozo. Operacin para realizar el pozo. Documentos de solicitud y aceptacin. Etc. Programa Operativo Informe Final Del Pozo Evaluacin De La Perforacin OPTIMIZACIN DE LA PERFORACINOptimizacin es el proceso para encontrar el conjunto de condiciones requeridas con el fin de obtener los mejores resultados para una situacin dada. Sus caractersticas esenciales son: objetivos, factores conflictivos y restricciones.la perforacin optimizada consiste en emplear los datos y experiencias obtenidas en el primer pozo perforado, como base para determinar y aplicar tcnicas adecuadas para la perforacin de los pozos subsecuentes; de tal manera que el costo total de perforacin sea reducido al mnimo en el menor tiempo y con el menor nmero de pozos posibles. CONSIDERACIONES PARA LA OPTIMIZACIN DE LA PERFORACINConsideraciones en la optimizacin de la perforacin.1) Fluido de perforacin.2) Hidrulica.3) Seleccin del tipo de trepano. 4) Condiciones de operacin de la trepano. 5) Seleccin del equipo.6) Adquisicin de datos (correlacin de pozos vecinos).7) Programa de tubera de revestimiento.8) Sarta de perforacin.9) Control de presiones subsuperficiales (brotes).10) Planeacin de la perforacin.