5-PERFORACION

5-G NERALIDADES DE PERFORACION

TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPL TACION

DOCENTE ING. FABIAN CAMILO YATTE GARZON MATERIAL DE TRABAJO EXCLUSIVO PARA LA ASIGNATURA SIN NINGUN VALOR VALOR COMERCIAL COMERCIAL

JUNIO DE 2010

TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION

CONTENIDO

INTRODUCCION ................................................................................................................................................................................. 4 1.

GENERALIDADES GENERALIDADES Y PERSONAL DE PERFORACION........................... .............. .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... ................. .... 6 1.1 PERFORACION ROTARIA ......................................................................................................................................................... 6 1.2 PERSONAL DE PERFORACION .............................................................................................................................................. 6

2.

SISTEMAS DE PERFORACION ROTARIA ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... ........................ ........... 9 2.1 SISTEMA DE POTENCIA (MOTORES) ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... ................. 9 2.1.1 Transmisión mecánica de fuerza: ............................................................................................................................ 10 2.1.2 Transmisión de energía eléctrica ............................................................................................................................ 11 2.2 SISTEMA DE LEVANTAMIENTO ....................................................................................................................................... 12 2.2.1 Torre (Derrick) ............................................................................................................................................................ 13 2.2.2 Subestructura ............................................................................................................................................................ 13 2.2.3 Polea Corona (CROWN BLOCK) ................................................................................................................................ 14 2.2.4 Polea Viajera (TRAVELING BLOCK) .......................................................................................................................... 14 2.2.5 Malacate (DRAW WORK)......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... ....................... .......... 15 2.2.6 Cable de perforación ................................................................................................................................................ 15 2.2.7 Gancho (HOOK) ........................................................................................................................................................... 15 2.2.8 Encuelladero ............................................................................................................................................................... 16 2.3 SISTEMA DE CIRCULACION ................................................................................................................................................. 16 2.3.1 Tanques de lodo (MUD TANK) .................................................................................................................................... 17 2.3.2 Bombas de lodo (MUD PUMPS) ............................................................................................................................... 17 2.3.4 Tubería parada (STAND PIPE) ......................... ............ .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... .......................... ......................... ............ 18 2.3.5 Cuello de cisne (GOSENEEK) .................................................................................................................................... 18 2.3.6 Swivel ........................................................................................................................................................................... 18 2.3.7 sarta de perforación................................................................................................................................................. 18 2.3.8 Boquillas ...................................................................................................................................................................... 18 2.3.9 Línea de retorno del lodo (MUD LINE RETURN) .................................................................................................... 18 2.3.10 Zaranda del lodo (MUD SHALE SHAKER)............................................................................................................... 19 2.3.11 Eliminador del lodo (DESILTER) ............................................................................................................................... 19 2.3.12 Desarenador (DESANDER) ...................................................................................................................................... 19 2.3.13 Depósito de lodos (MUD DISPOSAL) ..................................................................................................................... 19 2


2.4 SISTEMA ROTATORIO ........................................................................................................................................................... 19 2.4.1 Sarta de perforación ................................................................................................................................................ 20 2.4.2 Unión Rotaria (SWIVEL)............................................................................................................................................ 20 2.4.3 Cuadrante (KELLY) .................................................................................................................................................... 20 2.4.4 Tubería de perforación (DRILL PIPE) ..................................................................................................................... 21 2.4.5 Collares (DRILL COLLAR) .......................................................................................................................................... 21 2.4.6 Buje de transmisión (KELLY BUSHING) .................................................................................................................. 21 2.4.7 Buje maestro (MASTER BUSHING) .......................................................................................................................... 21 2.4.8 Mesa Rotaria (ROTARY TABLE) ................................................................................................................................ 21 2.4.9 Cuñas (SLIPS) ............................................................................................................................................................ 22 2.4.10 Brocas (BIT).............................................................................................................................................................. 23 2.5 SISTEMA DE CONTROL ....................................................................................................................................................... 24 2.6 SISTEMA DE EQUIPO MISCELANEAO ................................................................................................................................ 25

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INTRODUCCION

La única manera de saber realmente si hay petróleo, es mediante la perforación de un hueco o pozo. En Colombia la profundidad de un pozo puede estar normalmente entre 2,000 y 15,000 pies, dependiendo de la región y de la profundidad a la cual se encuentre la estructura geológica o formación seleccionada por los geólogos, con posibilidades de contener petróleo. El primer sistema perforatorio fue mediante cable. Con este sistema se perforó el primer pozo de petróleo en los EEUU en 1859, los primeros en usarlos fueron los chinos para perforar en busca de agua salada como fuente de la industria salina. En este sistema la broca es alternadamente bajada y levantada por medio de un cable de acero, golpeando sucesivamente en el fondo del pozo; la técnica consiste en perforar 5-8 pies, sacar la herramienta y remover los ripios del fondo f ondo del pozo con la ayuda de un bailer o canasta; cuando ya no se recuperan cortes se repite la operación, El método de la perforación rotativa ha evolucionado evolucionado hasta ser más seguro, eficiente y potente; sus sistemas sistemas son debidamente explicados en este documento; este método rotatorio es el más difundido y estandarizado alrededor del mundo. Para entender un poco más lo que significa el perforar un pozo, puede observarse la clasificación LAHEE de pozos de petróleo en donde son identificables las características básicas o finalidad de cada pozo dentro de un área. En esta se identifica el pozo según lo que se pretende antes de finalizarlo o conforme a lo que se haya encontrado ya una vez perforado y probado. Es decir, especifica los pozos de acuerdo al objetivo por el cual se condujo en un principio para posteriormente según el resultado, redenominarlo según su comercialidad e importancia.

Básicamente el extraer petróleo, es una tarea interdisciplinaria en sus tres partes básicas exploración, perforación y explotación; considerando considerando la que compete aquí, la perforación; perforación; la tecnificación y procedimientos procedimientos han hecho que el perforar un pozo dependa de diferentes prácticas y sistemas.

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No se procura dar una explicación a fondo de todos los tópicos, abordados, debido a la complejidad que presenta cada uno por su desarrollo individual en la industria,no obstante, se pretende esbozar las principales consideraciones que implica implica cada práctica, técnica o sistema.

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 1.

G NERALIDADES Y PERSONAL DE PERFORACION

1.1 PERFORACION ROTARIA

Se utilizó por primera vez en 1901 en el campo Spindletop (Texas). (Texas). El encargado de este trabajo fue el capitán Anthony Lucas. Lucas. La profundidad alcanzada fue de 1100 pies. Las innovaciones más sobresalientes fueron: Sistema de levantamiento, sistema de circulación de fluidos de perforación, elementos componentes de la sarta de perforación. El método de la perforación rotativa ha evolucionado hasta ser más seguro, eficiente y potente. Este método método s el más difundido y estandarizado alrededor del mundo. El primer pozo que se perfora en un área geológicamente inexplorada se denomina pozo exploratorio y en el lenguaje petrolero se clasifica A-3. De acuerdo con la profundidad proye ctada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforación más indicado.

1.2 PERSONAL DE PERFORACION

Una compañía operadora, encargada del proyecto (Ecopetrol, Petrobras, BP, entre otras), su vez contrata una compañía de perforación, que op ra taladros, como Compañía operadora servicio del proyecto; los proyectos pueden estar divididos por sucursales regionales, para Colombia esto equivale a Compañía de las gerencias, cada una responsable de todas las perforacion operaciones, en este caso de los tal dros que operan en su área geográfica. Una posible escala de mando Superintendente Geologo de p rforación generalizada podría ser la mostrad en la figura de la izquierda. Ing niero de perforacion

Supervisor de turno

En esta organización a partir del supervisor de turno se encuentra el personal elemental par mantener activo el taladro, además del personal de l s demás servicios: lodos, registros eléctricos, direccional, casino, etc.

Perforador

Encuellador

Encuellador

Ayudante de perforador

Ayudante de

Comúnmente en Colombia el geren te regional o de la división, encargado de las relaciones con los altos mandos junto con el superintendente de perfo ración, encargado de las operaciones en campo en cu nto a yacimientos,

perforador

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producción, perforación etc. mantienen coordinadas las faenas diarias de los taladros activos; en el caso de ECOPETROL esta figura del superintendente ya no se emplea. Descendiendo en esta escala de mando, en un taladro activo se encuentra por parte de la compañía operadora el Company man (ingeniero de operaciones o jefe de pozo) y por parte de la perforadora el Toolpusher o jefe del taladro, quien es el individuo con muchos años de experiencia, que posee los conocimientos y el sentido común para lograr exitosamente, económicamente y con seguridad el proyecto que se le encomienda. Encargado de gerenciar el recurso humano a su cargo, supervisando y motivando para trabajar en los tiempos fijados por el cronograma, sin accidentes. Además está encargado de recoger los informes diarios de perforación llenados por cada perforador durante las tres horas anteriores ordenando la información en el informe matutino diario; este informe incluye información básica, como la profundidad alcanzada al final de cada turno, pies perforados, fluido de perforación, tuberías utilizadas, formaciones atravesadas y demás acciones durante el turno registrado para transmitirla al superintendente de perforación o a la gerencia, pues todo detalle recogido permitirá programar mejor las operaciones de los campos, además de servir de base para la facturación emitida por la operadora. Este jefe de taladro, a su vez tiene a cargo tres supervisores en turnos de doce 12 horas, lo que supone uno en descanso y dos activos, comisionados para coordinar la cuadrilla que opera en la torre, constituida por: el perforador, el encuellador y los tres ayudantes (cuñeros) En esta cuadrilla, el perforador estará encargado de considerar los problemas antes de que ocurran y tomar las acciones correctivas inmediatamente, según su experiencia, además de manejar cualquier emergencia que pueda surgir, desde su puesto en la cubierta del taladro donde tiene acceso a toda la instrumentación y controles del trabajo. En cuanto al personal encargado del trabajo físico aparece en primer lugar el encuellador o Derrickman, que trabaja en lo alto de la torre y recibe la responsabilidad de almacenar la tubería al sacar la sarta del hoyo y desenroscarla. Su trabajo es el más riesgoso dado el sector donde se acomoda: el Encuelladero (Monkey board), zona de difícil evacuación. En la parte baja del taladro, la plancha del taladro, Los obreros (ayudantes del perforador, en el organigrama), colaboran a enroscar y desenroscar las conexiones, y también rutinariamente trabajan las cuñas y realizan los trabajos pesados, sucios y ruidosos necesarios para mantener el taladro a vanzando. En general las perforadoras en esta escala de mando permiten por méritos que un ayudante de perforación, dependiendo del interés y la capacidad que demuestre, pase a encuellador, de la misma manera que un encuellador puede pasar a perforador, hasta eventualmente llegar a Toolpusher, pues en este trabajo la experiencia es altamente valorada. El trabajo en un taladro de perforación en tierra sigue las 24 horas del día, 7 días a la semana, y cada día se divide usualmente en turnos de 8 horas denominados tours, lo que significa que se necesitan 3 cuadrillas disponibles por taladro. La cantidad de taladros, así como su organigrama varía según el tamaño de la compañía perforadora. Esencialmente este es el personal necesario para el funcionamiento del taladro, no obstante todo lo que un taladro moderno abarca, va más allá que lo que sucede en la torre, el personal aumenta gracias al progreso, 7


pues ahora, en esta época un pozo no está solo para obtener energía, es también una fuente de información valiosa. Un pozo puede y debe llegar lle gar a reunir un personal multidisciplinario; con sus reemplazos este puede ser: En campamento

Suministrado por la Compañía: 1 Company man 1 Ingeniero de perforación 1 Ingeniero de lodos 1 Geólogo- 2 geólogos mud loggers 1 Ingeniero ambiental- 2 supervisores - 4 operadores Empresa dueña del taladro que suministra: 1 Toolpusher-jefe de equipo 1 Mecánico 1 Electricista 1 Jefe de bodega 1 Enfermera 3 Maquinistas 3 Encuelladores 3 Aceiteros 9 Cuñeros 3 Recoge muestras •

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 2. SISTEMAS DE PERFORACION ROTARIA

Los equipos básicos en un taladro para perforar un pozo de petróleo, pueden ser divididos en sistemas, cada cual encargado de una función diferente y que en conjunto logran la puesta en marcha del taladro.

2.1 SISTEMA DE DE POTENCIA (MOTORES)

Sistema encargado de generar energía aprovechable por el taladro, especialmente para las operaciones de levantamiento y circulación. Posteriormente a la segunda guerra mundial las máquinas a vapor fueron remplazadas por motores diesel y hoy en día siguen siendo muy utilizados a pesar de existir sistemas 9


alimentados con gas natural o energía eléctrica. Su S u medida de referencia es el caballo de fuerza “horse-power” o fuerza aplicada a un objeto durante un tiempo determinado y es equivalente a 550 lb-pie / segundo o 33,000 lb-pie /minuto, muchos taladros modernos se encuentran en el rango de 1.000 a 3.000 caballos de fuerza y superiores para los taladros que alcanzan a lcanzan profundidades mayores a los 20.000 pies de profundidad, además de los requerimientos extra para alumbramiento auxiliar, suministro de agua, a ire comprimido y demás exigencias. Motor de Combustión Interna

En taladros más recientes la transmisión de energía se realiza mediante convertidores de torque o acoplamientos hidráulicos, con transmisión por fluido en lugar de cadenas (hasta el malacate y mesa rotaria) y correas (hacia las bombas) como en los primeros taladros, incluso algunos derivan su energía de motores generadores (eléctricos) de velocidad variable. Equipo: 33 Plantas generadoras generadoras (Electric (Electric set generators) generators) 34 Tanques de combustibles (Fuel tank) 34ª Tanques de agua (Water tank)

2.1.1 Transmisión mecánica de fuerza:

La fuerza que sale de los motores se une, une, a través de uniones uniones hidráulicas o convertidores de torsión y con cadenas o poleas. Las uniones hidráulicas y convertidores de torsión igualan igualan la fuerza desarrollada por cada motor (la fuerza del motor se transmite a través del fluido hidráulico, casi siempre siempre un aceite liviano) para girar un eje que sale de la unión unión o convertidor. convertidor. Los ejes de transmisión se unen mecánicamente mecánicamente con poleas y cadenas, (central de distribución) para utilizar conjuntamente la fuerza generada.

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2.1.2 Transmisión de energía eléctrica

El motor más usado hoy día para energía eléctrica en las torres de perforación es el motor diesel. Estos motores diesel le dan energía a grandes generadores eléctricos, y casi siempre están localizados a cierta distancia de la torre. Los equipos equipos mecánicos mecánicos eléctricos están provistos provistos de generadores generadores de corriente alterna, casi siempre con combustible diesel. Generafor de enrgia electrica

No importa si la torre es mecánica o diesel eléctrica, su función es perforar perforar y, para llevar la acabo, debe tener equipo para elevar otras piezas y finalmente la energía proporcionada por ellos es la encargada del movimiento de estas.

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 2.2 SISTEMA DE LEVANTAMIENTO

Debido al desgaste, la necesidad de sacar la sarta del hoyo la cubre el sistema de levantamiento, que es el componente del taladro que levanta y baja lo que se introduzca en el pozo, que además suministra la tensión torsional para enroscar o desenroscar las conexiones. Eleva la tubería para sacarla o introducirla en el pozo, cuando se requiere cambiar la broca. Esta operación, llamada “viaje completo” requiere requiere la utilización del sistema de elevación para mover cientos o miles de pies de tubería en el pozo. Controla la presión que siente la broca al estar “aprisionada” entre la roca (en el fondo del pozo) y la tubería de perforación. Taladros con mayor capacidad existen y permiten colgar del Encuelladero paradas hasta de cuatro juntas (120 pies aprox.); el siguiente componente en importancia es el malacate que debe ser capaz de levantar secciones de tubería de cientos de miles de libras, detener y sostener con su freno principal, la sarta, que es suplido con un freno auxiliar eléctrico eléctr ico o hidráulico. Quien transmite la fuerza tensional es un cable de acero de 1 1/8 de pulgada de diámetro en adelante, según los requerimientos de las operaciones. Por seguridad se mantiene un registro detallado de su uso en forma de toneladas-milla (1 tonelada trasladada una milla de distancia), al exceder su límite de uso (según el manufacturante del cable) se elimina o degrada. El bloque corona se ubica en el tope de la torre, sus poleas ranuradas pueden tener un diámetro de hasta 5 pies o más. El bloque viajero es más pequeño y se ubica justamente por encima del gancho, y se traslada arriba y abajo al meter o sacar la sarta. El bloque corona tiene una polea más que el bloque viajero. Por lo tanto un arreglo de 10 cables requiere el uso de seis poleas en le bloque corona y cinco en el bloque viajero, así la capacidad del levantamiento del sistema de cable puede aumentarse agregando más poleas. Equipo: 15 Corona (Crown (Crown block) block) 16 Encuelladero (Monkey (Monkey board) board) 17 Torre (Derrick) 18 Polea viajera (Traveling (Traveling block) 19 Gancho (Hook) 20 Elevador y brazos (Elevator and arms) 21 Malacate (Draw (Draw work) 22 Cabeza de gato (Cat head) head) 23 Freno (Brake) 24 Indicador de peso (Weight indicator) indicator) 12


25 Consola del perforador perforador (Driller console) console) 26 Subestructura (Subestructure) 27 Cable de perforación perforación (Drilling line) 2.2.1 Torre (Derrick) La parte principal del sistema es la torre, definida por la cantidad de carga vertical que pueden aguantar, además de la fuerza del viento horizontal que aguanta, su altura indica su poder, una torre de perforación moderna puede ser capaz de soportar 1.5 millones de libras y resistir vientos de hasta 130 millas por hora con su tarima llena de tubería. Una torre regular tiene cuatro patas que bajan por por las esquinas de la subestructura subestructura y llegan hasta el bloque corona.

2.2.2 Subestructura

Es el cimiento sobre el cual el mástil o la torre descansan y donde usualmente el malacate va montado. La infraestructura contiene espacio para almacenaje y equipo de prevención de reventones.

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 2.2.3 Polea Corona (CROWN BLOCK)

La polea corona hace parte de un aparejo de poleas formado por: Bloque corona, Bloque viajero y Línea de perforación. Se utilizan para obtener la mayor ventaja mecánica para manejar más fácilmente grandes cargas. El cable del malacate a las poleas fijas se denomina cable vivo o móvil que se enrolla o desenrolla del malacate al subir o bajar el bloque viajero. Cuando por razones de uso hay que cambiarlo se procede a desenrollarlo del malacate, cortarlo y correrlo de tal manera que se use cable nuevo. Una polea corona es un eensamblaje de poleas en una estructura abierta y localizadas en la cima de la torre. Este bloque posee una polea más que las del bloque viajero, dicha polea extra es la polea de la línea muerta, polea que guía a uno de los extremos del cable hacia abajo por el lado de la torre hasta el suelo en donde se conecta con el ancla de la línea muerta. Algunas veces el bloque corona es equipado con poleas extras para acomodar una “sandline” “sa ndline” (es una correa de diámetro pequeño para levantar y bajar instrumentos livianos) y una “catline” (cuerda fibrosa para levantar equipo más pesado)

2.2.4 Polea Viajera (TRAVELING BLOCK)

Conformado por una especie de caja metálica en donde se acomoda y protege el cable que viene del Bloque Corona, con el fin de lograr su propio desplazamiento, de allí su nombre de “Viajero”. Posee en su parte inferior un gancho que sostiene le Swivel cuando se perfora o cuando se saca la sarta de perforación del pozo. El funcionamiento del bloque viajero depende de:

El peso del centro del bloque. Su masa hace que el bloque viajero suba y baje verticalmente sin ladearse. En caso de que el bloque se ladeara, el cable rozaría repetidamente con los orillos de las poleas y se desgastaría rápidamente. La función principal de este conjunto llamado bloque viajero es la de tener una una gran capacidad para para cargar. La capacidad capacidad de de rodamiento es la principal función del eje.

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 2.2.5 Malacate (DRAW WORK)

Es una pieza de maquinaria grande y pesada. Consiste de un cilindro alrededor del cual el cable de perforación se devana. Está ubicado entre las dos patas patas traseras de la torre. Suministra el levantamiento y la potencia potencia para el freno requeridos para subir y bajar las sartas. Las partes principales son: Tambor, Freno, Transmisión, En el tambor se encuentra enrollado el cable de perforación que permite el movimiento del bloque viajero. El freno posee la capacidad de tener y sostener las cargas impuestas cuando se va bajando la tubería. La transmisión suministra el medio para el cambio de dirección y velocidad del bloque viajero. El torno auxiliar se mueve continuamente y se usa para asistir en el levantamiento de equipos que se encuentran en el piso. Las dimensiones dimensiones del malacate varían según su potencia. potencia. Su peso puede ser desde 4,5 4,5 hasta 35,5 toneladas de acuerdo con la capacidad de perforación del taladro.

2.2.6 Cable de perforación

Se encuentra en el carrete del malacate, enlaza los otros componentes del sistema de levantamiento como lo son las poleas fijas y el bloque viajero. Consta generalmente generalmente de 6 ramales torcidos. Cada ramal está formado a su vez por 6 o 9 hebras exteriores torcidas que recubren otra capa de hebras que que envuelven el centro del ramal. Finalmente los los ramales cubren el centro o alma del cable que puede ser formado por fibras de acero. La torcida de los ramales puede ser izquierda o derecha pero se prefiere la derecha. derecha. Los hilos de de los ramales pueden pueden ser en el mismo sentido o contrario al de los ramales. r amales. La función fundamental es el de sostener a la todos los instrumento que se encuentran trabajando en la perforación como lo es la swivel, la Kelly, la sarta de perforación y la broca. Transmite la fuerza tensional. El equipo coloca este alambre entre el bloque corona y el boque viajero. Ellos enrollan de un lado a otro, del bloque corona al bloque viajero en varios instantes. Para que tenga una mayor resistencia el cable es repartido por medio de unas poleas en el bloque corona, para nivelar la capacidad que tiene que levantar y luego el cable es transmitido al bloque viajero donde efectúan el mismo trabajo. 2.2.7 Gancho (HOOK)

La función del gancho es sostener sostener el conjunto la Swivel y la la Kelly. El Gancho es un un artefacto largo para ensamblar, éste se s e suspende del bloque viajero.

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 2.2.8 Encuelladero

Pequeña plataforma de trabajo desde donde el encuellador engancha o desengancha los elevadores de la tubería durante un viaje. Se localiza sobre un lado de la torre o mástil.

2.3 SISTEMA DE CIRCULACION

Ssistema por donde circula el fluido de perforación. Se ubica su inicio en el lugar del almacenamiento de materiales para el fluido de perforación; continúa a través de las bombas y equipos mezcladores de lodo, hasta llegar al extremo final que serán los tanques ta nques de lodo . Así la trayectoria del lodo comienza en el tanque de lodo y se conduce a la tolva donde se mezcla con las arcillas y otros ingredientes que vienen en sacos. De ahí pasa por las bombas que lo envían por el tubo conductor y la manguera de la Kelly hasta la unión giratoria; luego se lo bombea a través de la broca, el lodo retorna con los cortes de la formación por el espacio anular, cuando llega a la superficie, pasa por los preventores; la línea de retorno de lodo lo lleva a la zaranda ubicada por encima del tanque asentador. La porción de lodo que se puede usar de nuevo será la filtrada a través de la zaranda, después pasará al tanque para su reciclaje. Los ripios (lutita) se llevan a través de la bandeja de lutita hacia el tanque de reserva que se utiliza para almacenar los desechos. Los agitadores en los tanques de lodo mantendrán una mezcla uniforme de líquidos y sólidos; además el sistema incorpora un des-arenador y un eliminador de lodo para remover las partículas finas que no se registraran en el tanque asentador, y un desgasificador al vacío para sacar rápidamente r ápidamente el gas atrapado. También hace alusión a las piscinas de cortes o depósitos de lodo, donde se le limpia y elimina el agua, proceso llamado dewatering, para verterla o usarla según las especificaciones ambientales del área, Equipo: 1 2 3 4 5

Tanques de lodo (Mud tanks) Bombas de lodo (Mud pumps) Tubería elevada (Stand pipe) Manguera de lodo de perforación (Drilling (Drilling mud hose) Línea de retorno de lodo (Mud return flow line) 16


6 Zaranda de lodo lodo (Mud shale shaker) shaker) 7 Eliminador de lodo (Desilter) 8 Des-arenador (Desander) 9 Des-gasificador (Degaser) 10 Depósitos de lodo (Mud disposal) Depósitos de agua salada (Salt water disposal)

2.3.1 Tanques de lodo (MUD TANK)

A través de los tanques el lodo de perforación se circula para permitir permitir que que la arena y sedimentos se asienten. Permite la mezcla de aditivos con el lodo. El fluido se guarda temporalmente allí antes de bombearse nuevamente al pozo.

2.3.2 Bombas de lodo (MUD PUMPS)

Es una bomba bomba recíproca grande grande utilizada para circular el lodo lodo en una una instalación de perforación.

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 2.3.4 Tubería Tubería parada (STAND PIPE)

Luego de salir de la bomba, el lod viaja por una tubería, a nivel del piso, hasta que llega a la base de la torre de perforación. Allí, la tubería se inclina y lleva el lo o hacia arriba de la torre, a través de la tubería parada, la cual se encuentra fija a una de las bases o “patas” de la torre de per oración.

2. .5 Cuello de cisne (GOSENEEK)

Pe ueño dispositivo, que debe su nombre al parecido de su forma con la del cuello de un cisne, permite introducir el lodo de perforación en la swivel, para iniciar su de censo. (Izquierda) 2. .6 Swivel

Otra de las funciones de este versátil elemento es la de añadir el fluido de perforación al pozo, po medio de la sarta. 2.3.7 sarta de perforación

Esta conduce el lodo hacia abajo, h asta la broca en el fondo del pozo. 2.3.8 Boquillas

El lodo sale de la broca a través de unos pequeños orificios, llamados boquillas, que le dan al lodo una gran velocidad, la cu al se traduce en potencia hidráulica 2.3.9 Línea de retorno del lodo (MUD LINE RETUR N)

Este es un pequeño tubo inclinado que se encuent ra en superficie y al que el lodo debe llegar con una presión cero, pues e l hecho de que exista presión en este punto significa que la bomba est á entregando mayor presión de la requerida, lo que se raduce en un gasto de energía – y por ende, de dinero– ayor.

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 2.3.10 Zaranda del lodo (MUD SHALE SHAKER)

Una serie de bandejas o pantallas que vibran para quitar las cortes del fluido circulante. 2.3.11 Eliminador del lodo (DESILTER)

Un dispositivo centrífugo, similar a un desander, quitaba las partículas muy finas de los fluiidos de perforación. 2.3.12 Desarenador (DESANDER)

Un dispositivo centrífugo para quitar arena del fluido de perforación para prevenir abrasión de las bombas. Puede Puede operarse mecánicamente o por centrifugación de fluido dentro de un vaso cónico especial, a veces se llama un hydrocyclone.

2.3.13 Depósito de lodos (MUD DISPOSAL)

Es una caseta encerrada. Normalmente se encuentran al lado de los tanques de succión y los depósitos grandes. Se almacenan los sacos de aditivos secos ordenadamente.

2.4 SISTEMA ROTATORIO

El sistema de rotación permite suministrarle a la broca el torque necesario para perforar el pozo. Es decir, permite hacer girar la broca para que ésta triture, corte o raspe las diferentes capas de roca que se encuentran entre la superficie y el yacimiento. En el sistema de perforación convencional este giro es proporcionado por la mesa rotaria, transmitiéndole la rotación a la broca por medio de bujes y tubos, cada uno con una determinada geometría, diseñada de acuerdo con su función. No obstante la mesa rotaria puede ser reemplazada por un sistema denominado: Top Drive, que permite aminorar el e l tiempo de maniobra, pues permite levantar, rotar, roscar y desenroscar tubería y componentes de la sarta, sin necesidad de toda una cuadrilla, en unos pocos segundos, con la posibilidad de continuar la circulación de fluidos. Equipo: Sarta de perforación 11 Unión rotatoria (Swivel) 19


12 Vástago de de rotación (Kelly (Kelly drill stem) 13 Buje de transmisión transmisión (Kelly bushing) 14 Mesa rotaria (Rotary tabl )

2.4.1 Sarta de perforación

Las tuberías que componen la sart a son: la tubería de perforación, hechas de acero, fabric adas bajo las especificaciones del American Petroleum Institute (API), es la tubería menos pesada,, con una gran resistencia y capacidad d flexión, que las hace importantes en pozos direcciionales u horizontales, a las cuales se conecta la unión giratoria encargada de sostener el peso d la sarta mientras rota y mientras se bom ea el fluido de perforación a través suyo. Los collares (también llamados, botellas, cuellos de perforación) son las tuberías más pesadas y menos flexib les de la sarta, se colocan justo encima de la broca, para suministrar peso y control direccional. A stas dos tuberías se les suma la existenci de una intermedia, denominada: tubería de perforación de alto peso (Heavy Weight Drill Pipe), que sirve como sección de transición entre tuberías de poco diámetro y de gran diámetro. En cuanto al componente penetrante-cortante (denominad broca o mecha) se encontrará en el fondo del hueco al final de la sarta, Dentro de las principales unciones e encuentra: •

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Transmite el sentido de r otación a la broca. Ppermite la circulación e los fluidos. Le da el peso necesario la broca.

2.4.2 Unión Rotaria (SWIVEL)

Sostiene el peso de la sarta de perforación. Es una herramienta que facilita la conexión hidráulica del lodo que viene desde las bombas hacia la sarta. Provee sello hidráulico mientras permite que roten los tubulares tubulares Bombea el lodo por el interior de la sarta de perforación

2.4.3 Cuadrante (KELLY)

La Kelly cumple las siguientes s iguientes funciones: •

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Es una unidad a través e la cual se bombea el lodo en su viaje hacia el hoyo. Transfiere el movimiento giratorio de la mesa rotaria a la sarta de perforación, entonces produce también, la rot ción de la broca y por tanto la perforación.

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 2.4.4 Tubería de perforación (DRILL PIPE)

Hechas de acero o aluminio, el diámetro exterior de estos tubos se encuentra en general entre 3 ½ y 5 pulgadas y su longitud promedio es de 9,45 m. Se conectan conectan a la Kelly y se ubican sobre el drill collar, son tubos huecos para permitir el paso del lodo y dan el giro de rotación a la columna.

2.4.5 Collares (DRILL COLLAR)

También llamados botellas, es la tubería más pesada y menos flexible de la sarta, son tubos de acero de diámetro eterior casi similar al de la broca usada y su longitud promedio es de 9,45 m.

2.4.6 Buje de transmisión (KELLY BUSHING)

Es un aparato que va sentado dentro del buje maestro; transmite rotación a la Kelly y simultáneamente permite su movimiento vertical. Tiene un rodillos en el interior que permiten que la Kelly Kelly se adapte a el y que ésta se mueva de arriba abajo y que rote para transmitirle la rotación proporcionada por la mesa rotaria.

2.4.7 Buje maestro (MASTER BUSHING)

Es un aparato que va sentado dentro de la mesa rotaria para proveer un adaptador que acomoda el buje de transmisión. Este buje también achica la apertura de la mesa rotaria para acomodar las cuñas cuñas 2.4.8 Mesa Rotaria (ROTARY TABLE)

Es el componente principal de un equipo rotario de perforación, utilizada para girar y soportar la sarta de perforación. perforación.

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Tiene una abertura dentro de la cual se asientan bujes para girar y soportar el ensamble de perforación. Su energía proviene de su propio mot or o de un sistema eléctrico fuera de la torre.

Internamente, la mesa rotaria tiene un arreglo de engranajes e ngranajes cónicos que producen el impulso rotatorio

2.4.9 Cuñas (SLIPS)

Se colocan alrededor del buje mae stro, para poder suspender la sarta dentro del hueco pe forado.

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 2.4.10 Brocas (BIT)

La broca es el dispositivo encargado de raspar, romper, triturar... en fin, de realizar r ealizar la acción de perforar propiamente, dichoo de este modo, el equipo de perforación siempre trabajará con el fin de que la broca funcione eficazmente. Se utilizan al comienzo de la perforación y en formaciones blandas. A medida que la superficie cortante de una broca con dientes de acero se desgasta, es recomendable aumentar el peso para mantener la mejor tasa de penetración. Brocas de acero:

Brocas con dientes de carburos: se combinan las incrustaciones de

carburo de tungsteno tungsteno con las aleaciones aleaciones de acero forjado. forjado. Estructura cortante con alta resistencia al desgaste por la abrasión y una alta resistencia a las cargas de de compresión. compresión. Los insertos cilíndricos se introducen a presión dentro de los orificios receptores para formar los dientes.

Brocas de diamante: Brocas cuyas superficies de contacto están

dotadas de diamantes relativamente gruesos dispuestos en una capa, Garantizan la desagregación eficiente de rocas no abrasivas y poco abrasivas de dureza media y duras, especialmente a grandes profundidades profundidades

Formas de superficies: superficies: espiral, radial y radial-escalonada. Partes: una cabeza cabeza moldeada portadora portadora de diamantes y de un cuerpo de acero con c on rosca para uniones. Las cabezas se fabrican, fa brican, aglomerando en caliente y prensando una mezcla pulverulenta de aleaciones duras especialmente seleccionadas. Formas de superficies: espiral, radial y radial-escalonada. Partes: una cabeza moldeada portadora de diamantes y de un cuerpo de acero con rosca para uniones. Las cabezas se fabrican, aglomerando en caliente y prensando una mezcla pulverulenta de aleaciones duras especialmente seleccionadas.

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TOPICOS DE EXPLORACION Y EXPLOTACION 2.5 SISTEMA DE CONTROL

Sistema encargado del control de presión, procura un período de tiempo para controlar las presion s, que guardan las formaciones f ormaciones atravesadas, transmitidas por los fluidos que contienen y los amagos de reventón que se gener en. Obteniendo su potencia de la Unidad acumuladora, con la p sibilidad de eliminar el gas indeseado por el Separador de ga . Equipo: 28 Preventor anular de reventones (Anular (Anular blowout preventers) 29 Preventor de ariete (Pipe ram BOP´s) 30 Unidad acumuladora hidráulica o neumática (Pressure acumulator) 31 Válvulas del del estrangulador estrangulador (Sh ke manifold) 32 Separador de gas (Gas separa or) Se usa principalmente para prevenir el flujo descontrolado de los fluidos de formación hacia el wellbore. Cuando se desplaza fluido de la formación hacia el wellbore, mezclado con el lodo se define como amago de reventón (kick). El sistem de control permite: Detectar amagos de reven ón Cerrar el pozo en superficiie Circular el pozo presionad para desalojar estos fluidos e incrementar la densidad del lodo Mover la sarta de perforación bajo condiciones de presión Desviar el flujo fuera del e uipo y del personal de perforación El Equipo de control de pozo o reventoras, proceden a cerrar el pozo, para evitar l salida de fluidos a superficie. una vez exista un amago de reventón. Se encuentran en superficie, en el borde mismo del pozo, bajo el piso de la torre. •

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Las preventoras son válvulas gig antescas para contener presión, capaces de ser abiertas o cerradas por controles localizados en un lugar eparado de la torre. Cuando se cierran producen un sel lo alrededor del pozo y no permiten escape de fluidos. E operaciones marinas, las preventoras se encuentran e el fondo del mar.

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2.6 SISTEMA DE EQUIPO MISCELANEAO

Sistema que como su nombre lo indica contiene los equipos de operaciones varias que de alguna manera apoyan o albergan los demás grandes sistemas como el caso del contrapozo que es la caja de concreto que sella la boca del pozo y que sostiene parte del sistema de control de flujo (BOP´s); el s apo o Totco recorder que registra la información de las operaciones de perforación; o las herramientas de manejo como la llave aguantadora, las llaves de apriete, las cuñas y elevadores entre los más significativos, que permiten manejar los componentes de la sarta. Este sistema incluso contiene los instrumentos de medición de las variables del taladro (presiones, torque, RPM, WOB, flujo de gas, cantidad de cortes y otros) ubicados ubicados dentro de la casa del perro, donde también puede ubicarse la unidad de geología, (o en caseta aparte, cerca de la torre o cerca a la del lodero) donde mediante sensores, las monitorea paralelamente, incluso otras más (sensores en el gancho, nivel en tanques y piscinas, cantidad de sólidos, etc.). También aunque no sean mostrados, los equipos de rigor en seguridad, empezando por los de uso personal: casco, botas, guantes, gafas; así como los del equipo, extinguidores, mascarillas, lava-ojos, alarmas (según lo ocurrido: disparos de pozo, incendio, llamada del perforador, atentado terrorista, presencia de H2S, entre otros) y de manera menos tangible pero de excesiva importancia: los procedimientos de abandono, contra incendio, charlas de seguridad programadas. Equipo: 25


48 Casa del perro (Dog (Dog house) house) 49 Corredor de de paso (Walk (Walk road) 50 Contrapozo (Cellar) 51 (casing head head housing) housing) 52 Escaleras (Stains) 53 Línea de levante (lifting line) 54 Polea de suspensión suspensión (Suspension (Suspension pulley) 55 Unidad de línea rápida (Slick wire line unit) 56 Sapo (Totco (Totco recorder) recorder) 57 Registrador de perforación perforación (Drilling recorder) 58 Herramientas de manejo (Handling (Handling tools)

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5-PERFORACION

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