TEMA II
Planificación de la Perforación
TEMA II: PLANIFICACIÓN DE LA PERFORACIÓN.
En este tema, se explicará cómo se desarrolla la planificación de la perforación, que en un principio nace como la necesidad de convertir una idea en un producto; para lo cual es conveniente cumplir con una serie de fases o etapas dentro de las que se encuentra la planificación de todas las actividades a realizar para llevar a cabo el proyecto, conocido con el nombre de planificación de proyectos. Cuando el proyecto que se plantea es la extracción de hidrocarburos, se debe planificar la perforación de los pozos, que servirán de conducto entre la formación y la superficie para la extracción del mismo, en un tiempo estimado y con costos que garanticen su rentabilidad. La planificación de pozos ha sido tradicionalmente un proceso lento e iterativo, el cual requiere de varias disciplinas, en particular, de geocientíficos e ingenieros en perforación, además de otras especialidades involucradas en la perforación y construcción de pozos. Bajo esta perspectiva, el Tema II le permitirá al lector conocer las metodologías que ha utilizado la industria petrolera venezolana en la planificación de la perforación de pozos; además de las modalidades de contratación existentes para la adquisición de equipos y personal encargado de operarlos, las condiciones de seguridad, higiene y ambiente que deben existir para garantizar la eficiencia de las operaciones y del personal que en estas intervienen; y por último, las tecnologías existentes en la actualidad para facilitar la planificación de perforación.
81
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.1 Proyectos [3] Un proyecto, en principio es visto como un proceso destinado a transformar una idea en un producto; cuyo objetivo se debe alcanzar en cierto tiempo y con un presupuesto determinado. La importancia radica, en que el proyecto representa una propuesta concreta de inversión, adecuadamente caracterizada en términos de sus componentes técnicos, económicos, financieros, organizacionales, institucionales y legales, los cuales se conciben como una secuencia de actividades tendientes a buscar, analizar y coordinar un conjunto de datos que justifiquen, según ciertos criterios su ejecución. Cada proyecto está constituido por ciertas características, tales como: •
Son entidades complejas compuestas por elementos físicos: materiales, máquinas,
personas; y abstractos: datos, informes, procedimientos, entre otros aspectos.
•
Los elementos que integran el proyecto están relacionados entre sí, estructurados
de manera que el sistema constituye una unidad diferente a las partes.
•
Son sistemas activos, en el sentido de que todo proyecto realiza una función o
efectúa un proceso, que opera sobre ciertas entradas o insumos del proyecto, dando por resultado determinadas salidas o productos del mismo.
•
Todo proyecto obedece a un propósito, que determinan la composición, estructura
y acción del sistema, es decir, estos son diseñados, construidos y operados con vista a objetivos bien específicos y sus salidas o productos deben responder a los mismos.
•
Debe ser limitado para ser susceptible al análisis. Las fronteras quedan definidas al
especificarse los componentes, bien sea, enunciándolas explícitamente o dando características distintas. 82
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.2 Componentes de un Proyecto Las partes que intervienen en la realización de un proyecto o que de alguna manera afectan y tienen relación con el mismo, son:
•
El Dueño: es aquella persona u organización a la cual le pertenece legalmente el
proyecto.
•
El Cliente: conjunto de personas u organizaciones que utilizan los bienes o
servicios obtenidos como resultado de la ejecución del proyecto.
•
El Estado: es aquel que a través de entes gubernamentales y disposiciones legales
se encarga de regular las actividades propias del proyecto, además del aprovechamiento de los recursos generados por el mismo, a través del cobro de impuestos.
•
Consultores: son asesores externos especializados en áreas técnicas de interés en
el desarrollo del proyecto.
•
Financistas: son las personas u organizaciones que se encargan de proporcionar el
capital necesario para la ejecución del proyecto.
•
Suplidores: son las empresas o compañías encargadas de abastecer o suministrar
los materiales y equipos necesarios para cumplir los objetivos del proyecto.
•
Contratistas: son empresas o compañías que mediante contratos de servicios,
forman parte del apoyo tecnológico necesario para llevar a cabo los objetivos del proyecto. 83
TEMA II
•
Planificación de la Perforación
Sindicatos: son agrupaciones formadas para la defensa de los intereses de los
profesionales involucrados en el proyecto.
Como se mencionó anteriormente, todo proyecto se realiza con el propósito de convertir una idea en un producto, para lo cual todos los elementos que lo conforman se encargan de garantizar el buen uso de los recursos, siguiendo un cronograma de actividades ajustado a un presupuesto determinado para la ejecución del mismo, con la finalidad de optimizar el tiempo y los costos, asegurando la calidad integral del producto. La Figura 2.1, muestra la relación que existe entre las partes que intervienen en la realización de un proyecto. DUEÑO
Estado
TIEMPO
COSTO
IDEAL
ADECUADO
Cronograma Consultores
Suplidores
Presupuesto Buen uso de los recursos
Contratistas
limitados Financistas
CALIDAD INTEGRAL
Sindicatos
Especificaciones
CLIENTE
Figura 2.1: Partes Involucradas en la Realización de un Proyecto [6].
84
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.3 Fases de un Proyecto [2] Todo proyecto cumple con diversas fases de desarrollo, por lo que un claro entendimiento de éstas permite mejorar el control de los recursos en el camino hacia el logro de los objetivos. Un proyecto se divide en cuatro (4) fases principales: •
Fase Conceptual.
•
Fase de Planificación.
•
Fase de Ejecución.
•
Fase de Completación.
2.3.1 Fase Conceptual Es la etapa previa destinada a la preparación del proyecto, la cual tiene una gran influencia en la buena marcha del mismo y que deberá ser especialmente cuidada; debido a que en ésta nacen las principales características del proyecto. Una gran parte del éxito o fracaso del mismo se basa principalmente en estas fases preparatorias, junto con una buena etapa de planificación [29]. En esta etapa del proyecto es donde: •
Nace la idea.
•
Se formula el proyecto al analizar los puntos claves.
•
Se toma la decisión de iniciar las actividades del proyecto.
•
Se establecen las metas.
•
Se hacen los principales nombramientos y asignaciones de recursos.
•
Producto: Características del Proyecto. 85
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.3.2 Fase de Planificación Es aquella en la cual se llevan a cabo diversos pasos con la finalidad de precisar el Plan de Ejecución del Proyecto (PEP); caracterizado por ser la herramienta por excelencia que permite asegurar que todas las actividades y tareas necesarias en la completación exitosa del proyecto, se ejecuten dentro de las metas de tiempo, costo y calidad; mediante una ejecución rápida pero ordenada de las tareas, que garanticen cumplir con la fecha estimada de completación del proyecto, tomando en consideración el análisis cabal de todos los aspectos importantes. El PEP es un documento que se elabora, por primera vez durante la fase de visualización, y se va enriqueciendo con la información generada en el proyecto a medida que éste progresa, y el mismo debe ser periódicamente actualizado para considerar cambios en las estrategias corporativas [6]. Un plan de ejecución detallado da consistencia al proyecto y evita sorpresas que nunca son bien recibidas. En esta fase, se trata de establecer cómo el equipo de trabajo deberá satisfacer las restricciones de prestaciones, planificación temporal y costo; por medio de planteamientos en los cuales: •
Se define el tipo de organización.
•
Se constituye el equipo del proyecto.
•
Se definen los objetivos, actividades, tareas y recursos del proyecto.
•
Se precisa el plan de proyecto y el programa para la fase de ejecución.
•
Producto: Plan de Ejecución del Proyecto (PEP).
86
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.3.3 Fase de Ejecución Esta fase representa el conjunto de tareas y actividades que suponen la realización propiamente dicha del proyecto. Responde, ante todo, a las características técnicas específicas de cada tipo de proyecto, poniendo en juego y gestionando los recursos en forma adecuada para desarrollar la obra en cuestión, por lo cual se ejecutan los trabajos principales del proyecto [29]. •
Diseño.
•
Desarrollo.
•
Construcción.
•
Producción.
•
Pruebas.
•
Producto: Activo (bien) o Servicio.
En esta fase se consume la mayor cantidad de recursos del proyecto.
2.3.4 Fase de Completación Como ya se ha dicho, todo proyecto está destinado a finalizarse en un plazo predeterminado, culminando en la entrega o la puesta en marcha del proyecto, comprobando que funciona adecuadamente y responde a las especificaciones en su momento aprobadas. Esta fase es también muy importante, no sólo por representar la culminación de la operación, sino por las dificultades que suele presentar en la práctica [29]. La fase de completación se caracteriza por: •
Terminación de las actividades.
•
Cierre de los contratos. 87
TEMA II
Planificación de la Perforación
•
Transferencia de recursos y compromisos a otras organizaciones.
•
Se hace puesta en marcha.
•
Producto: cierre administrativo del proyecto e informe post-mortem.
Cuando se abordan proyectos grandes y complejos, la consecución del resultado final depende de la realización armónica del conjunto de las etapas pertinentes con ayuda de los medios materiales y humanos requeridos en cada momento. La concepción de las fases que han de ejecutarse, el orden de encadenamiento lógico de las mismas y la estimación de la naturaleza y cantidad de recursos a emplear en cada momento, precisan de un conocimiento profundo de las tecnologías que concurren en el proyecto y de una experiencia que permita prever y superar las dificultades que en la práctica suelen aparecer, en el tiempo preestablecido para su ejecución [6]. La Figura 2.2, muestra de manera general el esfuerzo necesario para llevar a cabo cada una de las fases durante el tiempo estimado para la realización de un proyecto. Dependiendo del tipo de proyecto que se plantee, generalmente la fase inicial (fase conceptual) es aquella que se desarrolla en el menor tiempo posible abarcando sólo un 5% del tiempo y el esfuerzo del equipo de trabajo; por otro lado, la fase de planificación, por ser una etapa de análisis, definición de objetivos y constitución del equipo del proyecto, cubre alrededor del 20% sólo para la creación del plan, más sin embargo, ésta fase está sujeta a modificaciones a lo largo de toda etapa de ejecución. La fase de ejecución es quizá la más importante por ser ésta en la que se desarrolla prácticamente todo el proyecto, abarcando aproximadamente un 60% del tiempo total del proyecto, aunque dependiendo de las situaciones que se presenten, ésta puede alargarse excesivamente, provocando retrasos y costos imprevistos; y por último la fase de completación que por ser la etapa de cierre del proyecto se toma un 15% de todo el tiempo y esfuerzo del mismo. 88
TEMA II
Planificación de la Perforación
Z O R E U F S E
L A U E T S P A C E F N O C
5%
N IÓ C E A S C I A IF F N A L P
N Ó E IC S A C U F E J E
20%
60%
N IÓ C E A S A IN F M R E T
15%
TIEMPO Figura 2.2: Fases de un Proyecto en Función del Esfuerzo vs. Tiempo [6].
Una vez estudiadas las fases por las que está constituido un proyecto; y con el propósito de cumplir el objetivo de este tema, es conveniente conocer las bases y desarrollo de la planificación de un proyecto para estudiar posteriormente y enfocar la atención en la planificación de la perforación.
2.4 Planificación de Proyectos [29] La planificación de proyectos, es el proceso mediante el cual se realiza el análisis de todas las actividades que se deben llevar a cabo para cumplir con el objetivo planteado, de manera de lograr la estructuración del proyecto indicando todos los productos solicitados y asignando responsabilidades en función de las estrategias de ejecución acordadas, con el fin de completar el proyecto en tiempo, costo y calidad. No se trata de una etapa independiente abordable en un momento concreto del ciclo del proyecto; es decir, no se puede hablar de un antes y un después al proceso de 89
TEMA II
Planificación de la Perforación
planificación, puesto que según avance el proyecto será necesario modificar tareas y reasignar recursos, entre otros aspectos; cada vez que se intenta prever un comportamiento futuro y se toman las medidas necesarias, se está planificando. La planificación de proyectos debe estar influenciada por un notable grado de agilidad y dinamismo, puesto que no es razonable planificar un proyecto y pensar que esa planificación es ya definitiva e inmutable. En casi todos los casos, la realidad no coincide exactamente con lo previsto, por lo que es necesario ir haciendo ajustes periódicos. La planificación es solo una herramienta para la gestión y la toma de decisiones, no para imaginar en un primer momento una evolución que posteriormente el tiempo se encargará de demostrar que estaba equivocada. El proceso de planificación le permite a la empresa y a las partes involucradas en el proyecto [2]: •
Organizar y decidir el trabajo.
•
Asignar y definir responsabilidades.
•
Integrar los trabajos de las organizaciones involucradas en el proyecto.
•
Establecer sistemas eficientes de comunicación.
•
Estimar tiempos de iniciación y terminación.
•
Manejar sucesos y cambios inesperados.
•
Proporcionar bases para la delegación de actividades.
• •
Establecer fundamentos para el auto análisis y el aprendizaje. Facilitar las bases para el control presupuestario y financiero.
90
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.4.1 Ventajas de la Planificación de Proyectos [6] • • •
Proveer acciones consistentes, integradas y definidas. Ayudar a prevenir crisis y evitar errores. Garantizar la economía del proyecto con acciones definitivas que permiten evitar
dificultad alguna. •
Proveer las bases para el control físico y financiero.
2.4.2 Limitaciones de la Planificación de Proyectos •
Seguridad en las previsiones, debido a que los planes se basan en condiciones
supuestas, y solo serán útiles a medida que éstas demuestren ser correctas. • Repetición de problemas similares; las políticas y procedimientos son útiles siempre y cuando una actividad se repita una y otra vez; por tal razón, no se adaptan bien a la ejecución de proyectos, por lo que es necesario utilizar vías alternas ante situaciones cambiantes, desde el punto de vista operativo. •
Costo de la planificación; pues si bien es cierto, la planificación es costosa y a
veces, sus ventajas no justifican el gasto atribuido a las mismas.
2.5 Planificación de la Perforación. Garantía Razonable de Éxito [30,31] La planificación de la perforación de un pozo que proporcione un 99% de probabilidades de que se logren todos los objetivos planteados, es por lo general un plan poco realista y antieconómico. Es por ello que la ingeniería, el manejo de los riesgos y la experiencia operativa desempeñan un papel invaluable en la construcción del pozo. Se deben examinar los posibles fluidos de perforación a utilizar, los 91
TEMA II
Planificación de la Perforación
taladros, la geometría del hoyo, los métodos de completación y pruebas, el diseño de la cementación, la extensión de la evaluación y otros factores como: la oferta y demanda de crudo, precios, conflictos bélicos/terrorismos, estaciones del año, reservas, crecimiento económico, entre otros aspectos, con lo cual el diseño final deberá alcanzar un nivel razonable de garantías para cumplir las metas y objetivos del pozo. Es necesario tener en cuenta varios diseños preliminares que cumplan las metas y objetivos del pozo, como también la salud, la seguridad, el medio ambiente, y los requisitos técnicos. Todos los diseños preliminares tienen ventajas y desventajas inherentes. Cada diseño debe ser evaluado en base al mérito operativo, el riesgo/recompensa y los aspectos económicos. El proceso de construcción de pozos requiere la más moderna tecnología, equipos y herramientas especiales, que aunque facilitan las operaciones de perforación, sus costos representan a su vez grandes inversiones; por lo que una operación tan compleja y tan costosa, donde entran en juego tantos factores, requiere una planificación sumamente elaborada y fuertemente respaldada por una profunda investigación que garantice una mejor defensa contra problemas de hoyo; debido a que los objetivos de cualquier proyecto de perforación son, además de garantizar la seguridad del personal, también se requiere asegurar el logro de los objetivos planteados al menor costo posible, en el tiempo planificado y con un potencial inicial, económicamente rentable. Para llevar a cabo tal propósito, se debe anticipar o planificar los problemas potenciales que pueden ocurrir y abastecerse de las provisiones necesarias para la evasión de problemas mayores; por lo que, la logística de transporte de personal, equipos y de todos los otros servicios y materiales son de primordial importancia. 92
TEMA II
Planificación de la Perforación
Para entender la importancia de una buena planificación, se plantean las perspectivas de dos de los objetivos más resaltantes durante el proceso de perforación [25,32].
•
Lidiar con los Problemas de Perforación
Este tipo de problemas son conocidos como cualquier ocurrencia o condición que se presente en el camino hacia los objetivos; para lo cual la industria petrolera ha invertido esfuerzo y dinero en entender qué fenómenos ocurren durante la perforación de un pozo. De esta forma se ha identificado una variedad de fenómenos que van desde la composición del material rocoso, el tiempo de exposición del material con el fluido de perforación, el régimen natural de esfuerzo y presión, el comportamiento mecánico de la roca, el mecanismo térmico, hasta retrasos de transporte y reventones. Cada fase del proceso de perforación, desde la mudanza de taladro hasta las actividades de terminación, deben ser diseñadas para predecir y controlar estos problemas; para lo cual el ingeniero debe usar todas las fuentes de información disponibles con el fin de identificar y planificar las operaciones desde esta perspectiva, que garantice la seguridad durante el proceso de construcción de un pozo.
•
Optimizar las Operaciones del Proceso de Perforación
Se basa en analizar los diferentes factores que intervienen en la composición de los diseños que constituyen la arquitectura de un pozo y realizar estudios comparativos de las fases de la perforación para establecer mejores rendimientos, con el objetivo de optimizar su construcción para el aprovechamiento máximo los recursos financieros y técnicos disponibles, con una minimización de los riesgos y pérdidas asociables. Por 93
TEMA II
Planificación de la Perforación
tal razón, una buena planificación requiere tanto de una investigación como de recolección de información; que abarque todos los aspectos involucrados que garanticen la eficiencia del proyecto, tales como condiciones geológicas, estudios sísmicos, registros de mechas, registros de fluidos de perforación, historia de pozos vecinos, bases de datos o archivos de compañías de servicio, etc. Un aspecto fundamental de la planificación, consiste en simular la respuesta de las mediciones para varios escenarios posibles, de manera que cuando éstos ocurran durante la perforación se puedan tomar las decisiones necesarias con mayor facilidad.
2.5.1 Desarrollo de un Prospecto Al planificar el proceso de perforación y elaborar el programa de un pozo, es recomendable seguir un diagrama de flujo como el que se presenta en la Figura 2.3; el cual muestra de manera esquemática y en forma general la manera en que se debe desarrollar un prospecto en un tiempo determinado y con el menor costo posible.
94
TEMA II
Planificación de la Perforación
Desarrollo del Prospecto Recopilación de Información y Datos Análisis de Presión de Poros Predicción del Gradiente de Fractura
Selección de Profundidades de Asentamiento de Tuberías y Revestidores Selección de la Geometría del Hoyo
Planificación de la Terminación
Diseño de Revestidores
Programa de mechas
Fluidos de
Programa de
Programa de
Hidráulicas
Perforación
Cementación
Perfilaje
Diseño de Tuberías de Producción Diseño de Tuberías de Perforación Tamaño y Selección del Taladro Proyección de Tiempos de Perforación Estimaciones de Costos
Figura 2.3: Diagrama de. la Planificación de la Perforación y Elaboración de un Programa de de Flujo Pozo [2]
Cuando se procura perforar un pozo, resulta de vital importancia desarrollar dicho prospecto mediante una profunda investigación del área, que consiste en primera instancia en la recopilación de información y datos de la misma; la cual debe ser llevada a varios departamentos operacionales de la empresa, entre los que se 95
TEMA II
Planificación de la Perforación
encuentran el departamento legal, exploración, producción y perforación, que se encargarán de conducir dicha investigación. Una vez que cada departamento haya completado la búsqueda de información, el resultado debe ser evaluado y discutido conjuntamente por todos los departamentos hasta que al final se obtenga un plan bien elaborado. Posteriormente, se lleva a cabo el análisis de formación de presiones de poro y aunado a esto se predice el gradiente de fractura de la formación, con la finalidad de facilitar la selección de las profundidades de asentamiento de las tuberías y revestidores y de igual forma definir la geometría del hoyo, para realizar la planificación de la terminación del mismo. El primer plan a ser completado, después de obtener la información geológica y los datos de presión, es el diseño de revestidor, el cual debería ser elaborado de manera de permitir que el pozo sea perforado a la profundidad deseada con óptima seguridad y condiciones de hoyo que permitan alcanzar los objetivos con un mínimo costo. El programa de revestidores, generalmente es la parte crucial del diseño de planificación, pues puede que no sea posible alcanzar el objetivo planteado aunque no se hayan cometido errores [33]. Una vez finalizado el programa de revestidores, se determina el tamaño del hoyo, luego el plan de mechas hidráulicas, cuyo objetivo es maximizar la limpieza de recortes desde lo más profundo del hoyo y arrastrarlos a la superficie mientras se minimizan las pérdidas de fricción en la sarta de perforación y el anular; seguidamente, se diseña el plan de fluidos de perforación para obtener las condiciones óptimas del hoyo y protección de la formación a un costo aceptable, para lo que se debe tomar en cuenta que el tratamiento del fluido de perforación normalmente aumenta con la profundidad y formaciones de alta presión, lo cual puede requerir un 96
TEMA II
Planificación de la Perforación
fluido de perforación con propiedades más sofisticadas y definitivamente más costoso. El siguiente plan a diseñar es el de cementación, cuya función es la de evitar que el fluido de perforación circule fuera de la tubería de revestimiento y srcine la erosión de la superficie de la misma; y por último se realiza el programa de perfilaje, el cual suministra información que permite realizar mapas estructurales de subsuelo, identificación de litología, profundidad y espesores de zonas productoras; además de informar sobre la interpretación cuantitativa y cualitativa de las características del yacimiento y de los fluidos de perforación [1]. Una vez ya acordados los diferentes programas para el desarrollo del prospecto, se procede al diseño de la tubería de producción, cuyo tamaño será el mínimo que se ajuste a las demandas de las terminaciones múltiples, que requieren la instalación de diferentes tuberías separadas unas de otras por empacaduras; al tipo de método de terminación que se va a usar, bien sea a hoyo desnudo o revestido; o a las posibilidades de profundizar el pozo en fechas posteriores. Después de esto, se realiza el diseño de la tubería de perforación, para el que se debe tener mucho cuidado, debido a que muchos de los problemas de hoyo pueden ser el resultado de un diseño inapropiado de esta tubería; luego se define el tamaño y se selecciona del taladro; y para finalizar se realiza la prospección de tiempos de perforación y estimación de costos. El desarrollo de un prospecto a través de un proyecto adecuado y anticipado puede producir grandes economías en tiempo y dinero; y una planificación correcta es el principal requisito para asegurar que no se perderá tiempo por falta de equipos o servicios necesarios. Toda operación de perforación es en realidad una serie de 97
TEMA II
Planificación de la Perforación
actividades coordinadas y el plan anticipado de ellas, resultará en una operación más fácil y uniforme con un mínimo de retrasos [33].
2.5.2 Equipo de Trabajo de Perforación en Campo [5] Generalmente, el trabajo en torres de perforación requiere un equipo mínimo de 6 personas, conformado por: el perforador y su segundo, tres ayudantes o auxiliares de perforación, bajo las órdenes de un supervisor de taladro que es responsable del correcto avance del trabajo de perforación. El perforador y su segundo, tienen la responsabilidad general de las operaciones de perforación y la supervisión del equipo de perforación durante sus turnos respectivos. Todos los perforadores deben conocer la capacidad y las limitaciones de sus equipos, ya que el trabajo sólo puede avanzar al ritmo del miembro más lento del equipo. Los ayudantes de perforación se sitúan en la plataforma para manejar el equipo, leer los instrumentos y realizar trabajos generales de mantenimiento y reparación, mientras uno de ellos, tiene que trepar casi hasta la cima de la torre de perforación cuando se está introduciendo o extrayendo del pozo la tubería de perforación y ayuda a introducir y extraer los tubos en el árbol de válvulas; durante la perforación, maneja también la bomba de lodo y ayuda a la cuadrilla de perforación. El personal encargado de montar, colocar, disparar y recuperar los cañones, debe estar correctamente adiestrado, conocer los riesgos de los explosivos y estar calificados para manipular los explosivos, cables de cebo y cápsulas detonadoras. Otros miembros del personal que trabajan en los campos petrolíferos o los frecuentan son los geólogos, ingenieros mecánicos, de petróleo, conductores, personal de mantenimiento, electricistas, operarios de oleoductos, entre otros. Los pozos se perforan las veinticuatro horas del día, en turnos de 8 ó 12 horas, y los trabajadores 98
TEMA II
Planificación de la Perforación
deben poseer considerable experiencia, destreza y energía para afrontar las duras exigencias físicas y mentales de su trabajo. La perforación requiere un estrecho trabajo en equipo y una gran coordinación para poder realizar las tareas de forma segura y en el momento oportuno. Todo el personal encargado de la perforación y construcción de pozos, está constituido por empleados propios de las compañías operadoras, de las empresas contratistas de perforación y de las compañías de servicio que prestan apoyo para la realización de las actividades que se llevan a cabo en el proceso de perforación. Los esquemas que se muestran en las Figuras 2.4 y 2.5, especifican cuál es el personal que generalmente conforma el Departamento de Perforación de una Compañía Operadora y aquellos que constituyen una Mesa de Trabajo de Perforación.
99
TEMA II
Planificación de la Perforación
Legal
Gerencia
Compras y Suministros
Administración
Contratación y Licitaciones
Investigación
Ing. de Diseño y Planificación
Departamento de Perforación
Cuadrillas
Ing. de Operaciones
Finanzas
Compañías de Servicios, Contratistas
Ing. de Fluidos de Perforación y Cementación Seguridad, Higiene y Ambiente
Ing. de Mechas Direccional, Registros, etc.
Figura 2.4: Mesa de Trabajo del Departamento de Perforación de una Compañía Operadora [2].
100
TEMA II
Planificación de la Perforación
Legal
Geología, Geofísica, Petrofísica
Gerencia
Infraestructura y Construcción
Ing. de Yacimientos
Tierra
Finanzas
Perforación de Pozos
Ambiente
Ing. de Perforación
Servicios
Ing. General Ing. de Producción
Investigación y Desarrollo Ing. de Gas
Figura 2.5: Mesa de Trabajo de Perforación de un Pozo [2].
101
TEMA II
Planificación de la Perforación
Como se mencionó anteriormente, el primer paso para llevar a cabo el desarrollo de un prospecto y su programa de perforación, bajo el cual el equipo de trabajo de perforación realizará las operaciones de construcción de un pozos, se basa en una profunda investigación del área, la cual se realiza por medio un conjunto de modelos que constituyen los estudios geológicos previos del área donde se supone existe una acumulación de hidrocarburos.
2.5.3 Estudios Geológicos Previos a la Perforación de un Pozo [34,35] Para proponer la construcción de un pozo en un yacimiento, se requiere un proyecto base, elaborado mediante estudios geológicos existentes, registro de datos de pozos perforados en el entorno y prospección geofísica de superficie, con la finalidad de determinar las características de las formaciones que se pretenden perforar. El punto elegido para la perforación de un pozo deberá ser el resultado de un estudio geológico regional y local, que debe incluir la evaluación de la estratigrafía, de las condiciones estructurales predominantes, sedimentología, tipo de fluido y otros aspectos petrofísicos que puedan alterar las características locales.
•
Modelo Estructural: el objetivo de éste modelo es definir la orientación, fallas,
geometría de los elementos estructurales y la delimitación areal del yacimiento. Dicho modelo parte de un marco regional, de la integración de pozos, la correlación de datos sísmicos 2D y 3D y de la historia tectónica. La coherencia estructural del modelo se valida mediante herramientas de visualización 3D, obteniendo como resultado imágenes como la que se muestra en la Figura 2.6. Es importante resaltar que el modelo estructural debe ser coherente con la interpretación tectónica. 102
TEMA II
Planificación de la Perforación
Figura 2.6: Modelo Estructural, Conteniendo de Fallas y Geometría de Capas Internas [36].
•
Modelo Estratigráfico: define la secuencia temporal y espacial de las capas
depositadas en una cuenca sedimentaria, sea a través de sus características petrográficas, por su contenido fosilífero o por su datación cronológica. Generalmente, el estudio se inicia con la identificación y participación de las unidades cronoestratigráficas a partir de la correlación sísmica-pozo, apoyándose en los principios de estratigrafía secuencial y posteriormente se identifican y correlacionan las secuencias y parasecuencias de toda el área de estudio; luego se incorpora la información del modelo sedimentológico detallado, a fin de generar un modelo estratigráfico-sedimentológico de detalle, como el que muestra la Figura 2.7. Una manera de evaluar la coherencia de este resultado es la visualización tridimensional (3D).
103
TEMA II
Planificación de la Perforación
Figura 2.7: Modelo Estratigráfico [37].
•
Modelo Sedimentológico: consiste en dos elementos primarios, la definición de la
geometría, incluyendo la distribución de las capas internas y la definición de las facies, además de la calidad de los depósitos de las unidades de flujo, límites y/o barreras verticales. Esta información es posteriormente integrada con la proveniente de otras disciplinas, permitiendo establecer la arquitectura de dichas unidades y los yacimientos presentes en el área. Este modelo es analizado estocásticamente con el fin de generar la menor incertidumbre del mismo y cuantificar sus propiedades para enviarlo a una simulación de fluidos. En la Figura 2.8 se muestra un modelo sedimentológico, en el cual se puede detallar la geometría de las capas internas del yacimiento.
104
TEMA II
Planificación de la Perforación
Figura 2.8: Modelo Sedimentológico, Geometría de Capas Internas de un Yacimiento [36].
•
Modelo Petrofísico: mediante este modelo es posible obtener la medición y toma
de datos de parámetros físicos y radiactivos de las formaciones geológicas; propiedades de las rocas como: la permeabilidad y la porosidad; así como también permite determinar el volumen de arcillas y la saturación de agua connata, entre otros aspectos, un ejemplo de ello se muestra en la Figura 2.9. Obtenidos los parámetros, se procede a seleccionar los diferentes modelos disponibles de acuerdo al tipo de yacimiento y la información del mismo, utilizando también aquella información obtenida de perfiles no convencionales. El modelo es extrapolado al resto de los pozos incluyendo aquellos con información más pobre, utilizando diferentes tecnologías (relaciones estadísticas lineales, geoestadística, etc).
105
TEMA II
Planificación de la Perforación
Figura 2.9: Modelo Petrofísico [36].
•
Modelo de Fluidos: en este proceso se definen los tipos y condiciones de los
fluidos en el yacimiento, su distribución y la forma como se desplazan. Además, permite caracterizar dicho yacimiento definiendo las propiedades PVT, presiones capilares, permeabilidades relativas, contactos iniciales de los fluidos, volúmenes de hidrocarburos srcinalmente en sitio en el yacimiento (POES/GOES) y las reservas totales asociadas. Se define además la contribución porcentual de cada uno de los mecanismos de empuje presentes; debe ser siempre realizado como un método para obtener una visión global de los mecanismos actuantes en el yacimiento antes de realizar una la simulación. La Figura 2.10, ilustra los tipos, condición y distribución de los fluidos en el yacimiento obtenidos por medio de simulación de hidrocarburos.
106
TEMA II
Planificación de la Perforación
Figura 2.10: Propiedades para la Caracterización del Yacimiento[38].
La importancia que lleva consigo la realización de los estudios geológicos previamente desarrollados radica en que todos ellos en conjunto permiten analizar estática y dinámicamente el comportamiento de los yacimientos, revelando así información y aspectos fundamentales para llevar a cabo el proceso de perforación.
2.6 Selección del Área a Perforar [1, 6] La búsqueda de hidrocarburos requiere conocimientos de geología y geofísica, debido a que el petróleo suele encontrarse en ciertos tipos de estructuras geológicas, como anticlinales, trampas por falla y domos salinos, que se hallan bajo algunos terrenos y en muy distintos climas. De allí la importancia de escoger un área óptima para la perforación de un pozo, donde se lleven a cabo numerosos tipos diferentes de prospecciones geofísicas y se realicen mediciones a fin de obtener una evaluación precisa de las formaciones del subsuelo [5].
107
TEMA II
Planificación de la Perforación
La elección de una localización se debe basar en la evaluación de las excelentes, buenas, regulares o negativas perspectivas de las condiciones geológicas del subsuelo, para minimizar la posibilidad de que el pozo se desvíe en dirección contraria a la deseada; además de verificar la existencia de nuevos campos petrolíferos comerciales. Toda esta evaluación se realiza con el propósito de situar el equipo de perforación a fin de aprovechar las tendencias naturales que tienen las formaciones; las cuales pueden ejercer un marcado efecto sobre el grado de inclinación del pozo [39]. En el caso de la exploración, el área virgen a ser perforada, es adquirida con anterioridad o es asignada a la empresa interesada, de acuerdo con las leyes y disposiciones legales que en Venezuela rigen la materia a través del Ministerio del Poder Popular para la Energía y el Petróleo. El área escogida puede estar dentro de un área probada y se puede plantear el objetivo de investigar la posibilidad de yacimientos superiores o perforar más profundo para explorar y verificar la existencia de nuevos yacimientos. También se da el caso de que el área de interés esté fuera del área probada y sea aconsejable proponer pozos de avanzada, que de resultar exitosos, extienden el área de producción conocida. Los parámetros que se deben tener en cuenta para la selección del área a perforar y posterior ubicación del pozo, son:
Existencia de una estructura favorable para la acumulación de hidrocarburos.
Orientación de los canales de arena.
Número de prospectos a encontrar en la columna estratigráfica local.
Facilidades de producción en el sitio y sus alrededores.
Volumen de petróleo en sitio.
Potencial a generar.
Nuevas localizaciones a generar. 108
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.7 Localización de la Perforación [9,12] Una vez aprobado el programa de perforación, se procede a escoger el equipo indicado para llevar a cabo la operación, pues existe una gran variedad de estos equipos, cuya selección está sujeta a las necesidades que surgen de dicho programa de perforación: una determinada potencia instalada, capacidad de izaje, tipo y capacidad de sus bombas, entre otras; son algunas de las características que se deben tomar en cuenta al momento de la selección. Los dispositivos de perforación se clasifican en familias, cuyos tamaños y potencias corresponden a la profundidad del objetivo que se desea alcanzar. Mientras más profundamente sea necesario perforar, más peso y más costo tendrá el dispositivo. El análisis de estas características permitirá identificar el equipo ideal. Al igual que el rango de profundidad, hay que tener en cuenta si se debe perforar en yacimientos ubicados sobre el continente o si se estará obligado a montar el equipo sobre el agua. Posteriormente, se procede a la preparación del sitio y la mudanza e instalación del equipo. La preparación de la localización depende del área donde se va a perforar; y en Venezuela, se pueden encontrar casi todos los sitios posibles, clasificados de la siguiente forma: •
Áreas Terrestres (Onshore).
•
Zonas Fluviales o Pantanosas.
•
Costa Afuera: áreas cercanas y remotas (Offshore).
2.7.1 Localizaciones en Áreas Terrestres (Onshore) Dentro de los equipos con los cuales de puede operar en tierra, se encuentran los convencionales, cuyo traslado se realiza por completo mediante camiones, 109
TEMA II
Planificación de la Perforación
autoportantes, en los que el equipo con su mástil se autotransportan; y los helitransportables, que están en su totalidad diseñados en unidades o secciones de peso y tamaño tales que permiten su transporte en helicóptero. De las localizaciones en las áreas terrestres se destaca la del tipo macolla, mostrada en la Figura 2.11, la cual permite perforar varios pozos en una misma localización. Este tipo de arreglo es muy beneficioso para el desarrollo de la Faja Petrolífera del Orinoco, ya que grupos de hasta 20 pozos pueden estar perforados desde el espacio del terreno que le correspondería a un solo pozo.
Figura 2.11: Macolla de Pozos. Arreglo utilizado en Localizaciones Terrestres.
2.7.2 Localizaciones Marinas [5, 40] En el mar, los dispositivos de perforación están diseñados para operar sobre distintas profundidades de agua y/o zonas pantanosas; la variedad de construcción es mucho más amplia y de acuerdo a cada situación. Este tipo de dispositivos están integrados con un soporte, que está, o bien directamente fijado en el fondo del mar, o flotando; por lo que la profundidad del agua y las condiciones oceánicas y meteorológicas como el viento, oleaje y corrientes; desempeñan un papel clave en la selección de los soportes de perforación. 110
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.7.2.1 Localizaciones en Zonas Fluviales y Pantanosas: son aquellas donde el agua es poco profunda y el suelo no es lo suficientemente firme para soportar un equipo de perforación de los que se usan en tierra, por lo que es necesario utilizar equipos especiales, tales como: barcazas (ver Figura 2.11a), las cuales se pueden utilizar para profundidades de aproximadamente 98 a 984 pies; y plataformas flotantes (ver Figura 2.11b) apropiadas para operar en pantanos, lagunas o lagos con profundidades de 328 o más de 9800 pies. Un ejemplo de este tipo de localizaciones se pueden observar en el Lago de Maracaibo, donde se utilizan plataformas construidas sobre pilotes de concreto, hincados con un martillo mecánico montado en una gabarra.
2.7.2.2 Localizaciones Costa Afuera: si bien el sistema de perforación costa afuera es similar al de tierra, su ubicación en el lugar y sus instalaciones son más costosas, debido a que continuamente se desarrollan nuevos diseños de alta tecnología que permiten perforar en aguas cada vez más profundas; se requieren herramientas especiales y su logística es mucho más compleja, ocasionando mayores costos que la perforación propiamente dicha. El tipo de equipo utilizado en las localizaciones costa afuera son aquellos que se apoyan sobre el lecho marino como es el caso del jack-up (ver Figura 2.12c), plataformas que se autoelevan por medio de gatos para aguas semiprofundas (ver Figura 2.12d); las cuales pueden operar en aguas desde 13 a 367 pies de profundidad y perforar hasta 30.000 pies. Los semisumergibles (ver Figura 2.12e), que trabajan en flotación y que controlan su sumergencia por medio del llenado y vaciado de cámaras, son utilizados para profundidades de 13 a 174 pies de profundidad de agua y pueden perforar hasta 25.000 pies; plataformas fijas y plataformas prefabricadas (ver Figura 2.12f), cuya instalación puede permanecer en sitio una vez perforado el pozo; y finalmente para profundidades de agua a más de 3281 pies hay una flota de barcos de perforación que pueden hacer hoyos hasta 25.000 pies (ver Figura 2.12g). 111
TEMA II
Planificación de la Perforación
a
b
Barcaza
c
Plataforma Flotante
d
Autoelevadizo
Jack-Up
e
f
Semisumergible
Plataforma Fija
Figura 2.12: Localizaciones Marinas: a) Barcaza. b) Plataforma Flotante. c) Jack-Up. d) Autoelevadizo. e) Semisumergible. f) Plataforma Fija.
112
TEMA II
Planificación de la Perforación
g
Barco de Perforación
Figura 2.12: Localizaciones Marinas: g) Barco de Perforación[40].
2.8 Programa de Perforación [39] La única manera de saber si realmente existe petróleo donde la investigación geológica propone que se podría localizar una acumulación de hidrocarburos, es mediante la perforación de un pozo. Por tal razón, una vez que se toma esta decisión en un área determinada, la etapa de perforación se inicia con un cuidadoso plan que incluye todas las actividades de acondicionando del terreno, mediante la construcción de los caminos de acceso antes de que comiencen las operaciones, puesto que el equipo de perforación moviliza herramientas y vehículos voluminosos y pesados; así como también es necesaria la elaboración del programa de perforación y los soportes requeridos con la finalidad de solicitar los permisos pertinentes para comenzar las operaciones. El programa de perforación de un pozo se obtiene como resultado de la segunda fase del proyecto (etapa de planificación) y de la descripción detallada de todos los pasos que se deben llevar a cabo a lo largo del proceso de perforación, en lo que respecta a los aspectos operacionales; debido a que es de gran importancia planear y coordinar 113
TEMA II
Planificación de la Perforación
suficientemente bien el programa de perforación, para garantizar una máxima seguridad y el progreso eficiente de la perforación de un pozo con el menor costo posible [1]. Los ingenieros de perforación realizan el programa de perforación y lo ajustan a lo largo de la operación: diámetros de revestidores sucesivos, tipos de herramientas, tipo de fluido de perforación, entre otros. La realización de este programa amerita de requisitos tales como [2]: •
Información geológica/geofísica de las formaciones a ser penetradas.
•
Alerta sobre presiones anormales.
•
Características de los fluidos contenidos en las formaciones.
•
Información sobre la mudanza del equipo de perforación.
• •
Diámetros y profundidades de los hoyos. Programas de fluidos de perforación, mechas, evoluciones de formaciones,
revestimientos, cementación, cañoneo, tuberías de perforación y producción, etc. •
Programas direccionales o de trayectoria del hoyo.
•
Programa de terminación del pozo.
•
Procedimientos operacionales apropiados.
•
Planes de seguridad y contingencia.
Una vez que se realiza la planificación de la perforación de un pozo en específico y por ende su programa de perforación, éste se debe enviar al departamento de perforación, el cual tiene como función, llevar a cabo la fase de ejecución del proyecto y para esto, el mismo debe verificar la factibilidad del programa por medio de los contratos necesarios con las empresas de servicios, así como también el presupuesto disponible, con la finalidad de realizar los cambios que amerite y posteriormente crear el programa detallado de la perforación, además de planificar los tiempos y costos específicos de dicho proceso; una vez culminado todos los detalles, 114
TEMA II
Planificación de la Perforación
se procede a entregar la propuesta de perforación al Ministerio del Poder Popular para la Energía y el Petróleo, ente encargado de dar la aprobación o no de dicha propuesta. En caso de obtener el permiso para iniciar la perforación de un pozo, generalmente se realiza una reunión de pre-arranque y posteriormente se lleva a cabo la fase de ejecución del proyecto [41].
2.9 Metodologías de Planificación de la Perforación Las metodologías utilizadas para la planificación, nacidas de aplicaciones a las actividades de perforación y reparación de pozos, han producido resultados de alta calidad, debido a que su empleo conlleva a optimizar la cantidad de recursos necesarios y materiales disponibles, así como de recursos financieros con mínimos riesgos y ayuda a evaluar la toma de decisiones realizadas en el curso de las operaciones a fin de llegar exitosamente al objetivo planteado, estrechando el tiempo total del ciclo del proyecto y asegurando una mejor definición del alcance. Cabe destacar, que con el pasar del tiempo las metodologías usadas por la empresa petrolera venezolana para la planificación de la perforación de pozos han sido sustituidas por otras de mayor alcance y gobernadas cada vez más por la aparición de nuevas tecnologías; sin embargo, cada empresa petrolera utiliza la metodología que mejor se adapte a sus exigencias. A continuación se describen algunas de estas metodologías, desde la más antigua a la más reciente, utilizada en la actualidad.
2.9.1 Macroproceso de Construcción de Pozos [2] La construcción de un pozo se concentra cada vez más en garantizar su retorno óptimo, tomando en cuenta las necesidades de los diversos participantes en la 115
TEMA II
Planificación de la Perforación
operación; perforadores, ingenieros en producción, geólogos, geofísicos, entre otros; pues ésta comprende una serie de actividades que permiten extraer e inyectar cualquier fluido desde el yacimiento hasta la superficie y viceversa, con la finalidad de generar un potencial y aumentar las reservas. Para llevar a cabo éste objetivo, la construcción de pozos se basa en una serie de fases correspondientes a actividades técnicamente independientes, tales como: •
Mudar.
•
Perforar.
•
Evaluación del yacimiento.
•
Terminar.
•
Reentrar.
•
Hincar.
•
Abandonar.
2.9.1.1 Fase Mudar Corresponde a las actividades que involucran el movimiento del equipo de perforación desde un pozo a otro, desde un patio o dique a un pozo o viceversa. El inicio de esta fase corresponde a diversas situaciones tales como: •
Si es desde un pozo, la fase de mudanza del taladro comienza al iniciarse la
desvestida del equipo de perforación, después de probar el árbol de navidad satisfactoriamente y/o se asegure el pozo. •
Si la mudanza se realiza desde un patio o dique nacional, ésta comienza con el
primer movimiento de carga. •
Si la mudanza es desde un patio o dique del exterior, ésta comienza con el primer
movimiento de salida del puerto en Venezuela, después de haber realizado los trámites legales. 116
TEMA II
Planificación de la Perforación
La fase de mudanza concluye al realizarse las siguientes actividades: •
Cuando la primera mecha pasa a través de la mesa rotatoria.
•
Cuando se inicien los preparativos para realizar el Hinca del tubo conductor en
caso de que el equipo de perforación realice esta fase. • Al iniciar las actividades de preparación o acondicionamiento del pozo srcinal en caso de realizar una reentrada. La mudanza del taladro esta constituida por cuatro etapas: •
Desvestir.
•
Transportar.
•
Vestir.
•
Mantenimiento.
En el Anexo D.3 se puede observar de forma detallada el proceso de mudanza realizado para la posterior instalación de los equipos a utilizar durante el proceso de perforación.
•
Fase Mudar en el Lago de Maracaibo
La mudanza del equipo de perforación en el Lago de Maracaibo es una operación única en este tipo de actividades y las maniobras dependen del tipo de equipo que se movilice, ya sea integral o convencional. Los equipos integrales, son aquellos que se trasladan íntegramente utilizando una gabarra y son ayudados por remolcadores.
117
TEMA II
Planificación de la Perforación
Los equipos convencionales, son transportados por partes; y para ello se moviliza la cabria con una barcaza especial (cangrejo) o con una grúa barcaza (atlas) y la utilización de una u otra depende de la altura y tipo de fundación presente en la localización donde se va a perforar.
2.9.1.2 Fase Hincar Corresponde a todas las actividades asociadas al proceso de hinca del tubo conductor o estructural con el equipo de perforación. Comienza con los preparativos para vestir el equipo de hincar del tubo conductor y finaliza cuando la primera mecha de perforación del primer hoyo pasa a través de la mesa rotatoria, es decir, esta fase se realiza durante la mudanza del equipo de perforación y culmina en el momento en que se finaliza la misma. La fase de hincar consta de una sola etapa, la cual posee el mismo nombre de la fase.
2.9.1.3 Fase Perforar Corresponde al grupo de operaciones asociadas con la perforación del hoyo, evaluación geológica/petrofísica y de revestimientos. La fase de perforación puede ser interrumpida para evaluar horizontes de interés (Fase de Evaluación del Yacimiento). Comienza cuando la primera mecha de perforación del primer hoyo pasa a través de la mesa rotatoria y finaliza al terminar de quebrar la tubería después de haber probado satisfactoriamente el último revestidor o camisa.
118
TEMA II
Planificación de la Perforación
La fase de perforación consta de tres etapas: •
Perforar.
•
Evaluación geológica y petrofísica.
•
Revestidores.
2.9.1.4 Fase Evaluar Yacimiento Es la fase de operación realizada inmediatamente después de una perforación exploratoria exitosa. Durante la fase de evaluación, los pozos de delineación deberán ser perforados para determinar el tamaño del yacimiento de petróleo o gas y encontrar la forma de cómo desarrollarlos en forma eficiente [42]. La fase de evaluación de un yacimiento empieza bajo algunas de las siguientes situaciones: • •
Después de sacar la sarta de limpieza del revestidor. Después de interrumpir la fase de perforación para realizar la evaluación del hoyo
abierto. •
Cuando se inicia el cambio del fluido para evaluar.
•
Después de sacar la sarta de evaluación de la última prueba.
Es importante resaltar que en caso de seguir perforando, la fase de evaluación termina al reiniciar la perforación. Esta fase comprende las siguientes etapas: •
Preparar hoyo/pozo.
•
Evaluar.
119
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.9.1.5 Fase Terminar La Terminación de un pozo constituye el primer paso de lo que será la etapa de producción del mismo, donde las pruebas y evaluaciones finales de producción de los estratos e intervalos seleccionados son consideradas satisfactorias; por tanto, la fase de terminación corresponde a las actividades relacionadas con las operaciones de completación srcinal del pozo, incluyendo la bajada de un liner ranurado. Dicha fase comienza con algunas de las siguientes situaciones [9]: •
Después de terminada la operación de sacar la sarta de evaluación.
•
Al iniciar el cambio de fluido de perforación por un fluido de completación.
•
En caso de completar con otro equipo de perforación, esta fase se inicia con los
preparativos de acondicionamiento del hoyo; si es detectada alguna falla (de cementación, de revestidores, etc) del último revestidor liner/camisa, los tiempos asociados a la corrección de la falla serán cargados a la etapa de la fase de perforación que corresponda. •
Después de sacar la tubería de prueba del último revestidor o último colgador del
liner/camisa y que el pozo esté en condiciones para ser completado.
Esta fase termina cuando el pozo queda listo para fluir a la estación de flujo, una vez probado satisfactoriamente el árbol de navidad y/o se asegure el pozo. La fase de terminar está constituida por las siguientes etapas: •
Preparar hoyo y pozo.
•
Control de arena.
•
Completación.
120
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.9.1.6 Fase Reentrada Corresponde al grupo de operaciones asociadas a la perforación de un hoyo nuevo partiendo de un pozo productor o inyector existente, bien sea a través de una ventana o de la profundización del pozo. La reentrada de un pozo corresponde a las siguientes etapas: •
Preparar pozo.
•
Abrir ventana.
2.9.1.7 Fase Abandonar Esta fase corresponde a las actividades relacionadas con las operaciones de abandono definitivo o temporal del pozo. La fase se inicia bajo dos condiciones: •
Cuando se está trabajando en un pozo y se toma la decisión de abandonarlo.
•
Cuando es un abandono programado y se instalan las líneas de control del pozo.
Finaliza con ambos casos, cuando el pozo queda asegurado según normas y procedimientos de seguridad. Esta fase comprende las siguientes etapas: Preparar pozo. • •
Abandonar.
•
Suspender.
121
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.9.2 Metodología VCD Aplicada a la Planificación de la Perforación [6] Es un esquema de trabajo utilizado por la organización de Ingeniería y Proyectos, como resultado de la adopción de las mejores prácticas srcinadas de los análisis comparativos realizados por intermedio del IPA (Independent Project Analysis), la cual es una institución que agrupa a 13 empresas líderes a nivel mundial dentro de las que se encuentran: Exxon-Mobil, BP, entre otras; y donde se determinó la importancia y urgencia de evaluar los grados de definición y complejidad de los proyectos para la toma de decisiones. La metodología VCD (Visualización, Conceptualización y Definición), consiste principalmente en la participación desde el inicio hasta el final, de todas las partes involucradas en cada una de las fases del proyecto, de manera que todos tengan la misma concepción e idea de lo que se requiere; y participen desde un principio en una mesa de trabajo, la cual es un esquema laboral flexible que permite la interacción de todos, enfocados bajo un único objetivo: el éxito del proyecto. De esta forma, se establece un proceso sistemático para la evaluación y selección de propuestas de perforación de pozos, basados en la predicción del rendimiento y potencial del mismo, como parte de un conjunto que incluye al yacimiento, al pozo y las instalaciones de producción en superficie. A través de esta metodología, se supera cada una de las etapas de la perforación de un pozo, desde un punto de vista macro hasta lograr un detalle, tanto en el diseño como en las operaciones de ejecución. En primer lugar, se define el uso y tipo de pozo y luego se plantean los objetivos que maneja la corporación, la unidad de exploración y finalmente los objetivos de la gerencia de perforación. Una vez evaluados los objetivos de todas las partes involucradas, se contabiliza la complejidad del proyecto, por medio de una matriz de yacimiento y matriz de pozo, 122
TEMA II
Planificación de la Perforación
que arrojan como resultado valores numéricos denominados índices de complejidad, con los que se mide el grado de definición de cada una de las variables, que tienen mayor impacto en la perforación de un pozo, en la caracterización de los fluidos y rocas del yacimiento. Basados en los resultados obtenidos de las matrices y de acuerdo al grado de incertidumbre en que esté inmerso el proyecto, se comienza con la primera fase de diseño de la arquitectura del pozo conocida con el nombre de Ingeniería Conceptual, posteriormente se aplica la ingeniería básica y finalmente se lleva a cabo la ingeniería de detalle. La metodología aplicada para la Visualización, Conceptualización y Definición es detallada en la Figura 2.13, la cual muestra el flujograma VCD de las diferentes etapas del proyecto.
Figura 2.13: Flujograma de la Metodología VCD.
123
TEMA II
Planificación de la Perforación
Es importante destacar, que antes llevar acabo la Ingeniería Conceptual, de acuerdo al flujograma mostrado anteriormente, se debe realizar un análisis de la geología, de las propiedades de las rocas y de los fluidos del área en la cual se planea perforar, y se recopila información de los pozos vecinos a la localización, con el objetivo de realizar un resumen operacional de cada uno de ellos, determinar los requerimientos funcionales y estimar el tiempo promedio de perforación de un pozo en dicha área y; posteriormente se inicia la etapa de aplicación de la ingeniería conceptual.
•
Ingeniería Conceptual: comprende un estudio de opciones en cuanto a la visión y
definición de la geometría del hoyo, revestidores, tipos de fluidos, completación final del pozo y posteriormente, se estima la presión de poro y fractura por medio de registros.
•
Ingeniería Básica: en esta, se aplica el conjunto de herramientas para el diseño
mecánico del pozo, con el fin de establecer la trayectoria del mismo, visualizar los puntos de asentamiento de los revestidores y luego hacer la selección de los mismos según su capacidad de resistencia a los diferentes esfuerzos a los que serán sometidos. De igual forma se plantea la procura de materiales, se hace un estimado de costo de los equipos mayores y del proyecto en general (estimado de costos clase III), si las cotizaciones de dichos equipos no están disponibles; y de tiempo de ejecución del proyecto, basados en las mejores prácticas de los pozos vecinos.
•
Ingeniería de Detalle: en esta fase, se afinan todos los parámetros de diseño de la
arquitectura del pozo, se definen los registros y núcleos a ser tomados y se profundiza en una estimación de los costos más importantes (estimado de costos clase II), debido a que con estos se toma la decisión definitiva de continuar con las fases más costosas del proyecto; estimando también el tiempo. Luego se establece operacionalmente las posibles intervenciones futuras en el pozo, para cambios en la completación, 124
TEMA II
Planificación de la Perforación
requerimientos de métodos secundarios de producción, reconceptualización, entre otros aspectos. Finalmente, se realiza un programa para cada fase de ejecución del pozo; y se presenta un análisis de rentabilidad que comprende los riesgos asociados a la construcción del mismo y una evaluación económica del proyecto. Debido a la importancia que tiene la planificación de todo el proceso de perforación, desde la construcción hasta el mantenimiento de un pozo; la Gerencia de Perforación de cada empresa dedicada a la explotación de hidrocarburo, funciona como un ente que permite definir los pozos con mayor potencial de éxito y selecciona los prospectos que forman parte del portafolio de oportunidades; adoptando, de acuerdo a sus condiciones, este particular esquema de trabajo proveniente de la Gerencia de Proyectos de Ingeniería con el propósito de coordinar las actividades de planificación y diseño bajo una misma convicción; además de aplicarlo a la ejecución y evaluación de todos sus proyectos de inversión de capital a nivel corporativo.
2.10 Informe Diario de Perforación [9] Ninguna información es tan importante como la que diariamente cada perforador escribe en el Informe Diario de Perforación. Día a día este informe va acumulando una cantidad de datos que son fuente insustituible de lo acontecido, desde el momento en que comienza la mudanza del equipo a la locación hasta la salida para otro destino, luego de terminado, suspendido o abandonado el pozo. El informe constituye una referencia cronológica que, apropiadamente analizada y evaluada, sirve para apreciar cómo se llevó a cabo la perforación; cuál fue el comportamiento del equipo y herramientas utilizadas; qué cantidad de materiales 125
TEMA II
Planificación de la Perforación
fueron consumidos; cuáles inconvenientes se presentaron durante la perforación; cuánto tiempo se empleó en cada una de las tareas que conforman la perforación; accidentes personales y datos de importancia. Toda esa información puede traducirse en costos y de su evaluación pueden derivarse recomendaciones para afianzar la confiabilidad de los equipos, herramientas, materiales y tecnología empleada o para hacer modificaciones con miras a hacer más eficientes y económicas las operaciones. En el informe se van detallando todos los programas específicos que conforman la perforación; dentro de los cuales se encuentran los siguientes: •
Programa de Mechas.
•
Programa de Fluido de Perforación.
•
Programa de Muestras y Núcleos.
• •
Programa de Registros. Programa de Revestidotes.
•
Programa de Cementación.
•
Programa de Pruebas y Terminación.
•
Programa de Contingencias.
La recopilación de datos del informe diario de perforación, refleja de forma detallada las tareas que conforman dicho proceso, pues estás representan un porcentaje del tiempo total consumido y de la inversión realizada para llevar a cabo todas las operaciones (ver Anexo B.1).
2.11 Evaluación Económica de Proyectos de Perforación [6] La fase de evaluación económica aporta la información pertinente acerca de la propuesta de inversión que es empleada durante el proceso de toma de decisiones 126
TEMA II
Planificación de la Perforación
para seleccionar aquella propuesta o combinación de estas que generen mayor valor a la empresa; garantizando cumplir con el compromiso de flujo de caja o flujo efectivo de la misma, el cual se determina en base a los ingresos y egresos que durante un horizonte económico establecido genere el proyecto en evaluación. La estimación del flujo efectivo consiste a grandes rasgos en la diferencia entre egresos e ingresos y constituye la primera fase de la evaluación, por lo que la calidad de las estimaciones y el mayor conocimiento respecto a las variables a ser consideradas inciden en la obtención de resultados más reales. El flujo efectivo se define mediante la ecuación 2.1: F.E = Ingresos − Inversiones − Costos − Gastos − I.S.L.R − Regalía
(2.1)
Los egresos, tal como muestra la ecuación 2.1, están constituidos por las inversiones a realizar, los costos estimados, los gastos requeridos para el desarrollo del proyecto, el Impuesto Sobre La Renta y las regalías; por lo que es conveniente dar a conocer a que se refieren cada uno de estas variables.
•
Ingresos: representan las ganancias o rendimiento de naturaleza económica,
obtenido durante un periodo de tiempo determinado, una vez finalizado el proyecto y matemáticamente están definido por la ecuación 2.2. Ingresos año
=
NPaño ∗ (PR crudo
Δ
+
PR gas ∗ RGPestimado ) ∗ Tcambio
Donde: Ingresosaño: Δ
NPaño:
PRcrudo:
ingresos por año, Bs. volumen estimado de producción de crudo por año, BNP. precio de referencia del crudo, $/BNP. 127
(2.2)
TEMA II
Planificación de la Perforación
PRgas:
precio de referencia del gas, $/PC.
RGPestimado:
relación Gas Petróleo estimada, PC/BNP.
Tcambio:
tasa de cambio estimada durante el periodo de evaluación, Bs./$.
En la Industria Petrolera, los ingresos están asociados a proyectos de inversión que pueden tener una variedad de objetivos, los cuales pueden ser desde un proyecto de mantenimiento de producción, como la construcción de una infraestructura que permita la refinación de productos derivados para la venta en el mercado interno, hasta la propia construcción de pozos para la posterior explotación de hidrocarburos, lo que permite que estos dejen de tener sólo un valor potencial al colocarlos en superficie para comercializarlos y de esta manera, puedan adquirir un valor real, garantizando que la totalidad de los ingresos obtenidos de este tipo de proyectos se srcinen por el potencial de venta del petróleo, gas o productos derivados, ya sea en el mercado interno o en el mercado de exportación, cuyos ingresos son calculados al multiplicar el volumen de petróleo, gas o productos por los respectivos precios de exportación o importación, de acuerdo al tipo de mercado.
•
Egresos: son todos aquellos costos y gastos necesarios para la operación y
mantenimiento de la propuesta en evaluación. Entre los más importantes se encuentran:
Costos de materiales, salarios y beneficios del personal, cuyo esfuerzo físico o
intelectual están directa o indirectamente relacionado con las actividades de operación, administración y mantenimiento de la propuesta de inversión.
Costos de productos químicos y otros, que serán utilizados en el proceso de
producción de la propuesta de inversión.
128
TEMA II
Planificación de la Perforación
Costos correspondientes a la compra de electricidad, vapor u otro insumo
suministrado por alguna industria de servicio, y que sea necesario en la ejecución del proyecto.
Costos estimados de los servicios de terceros que se prestaran bajo contrato; entre
estos servicios generalmente se incluye: el mantenimiento (parada de planta y mantenimiento extraordinario), transporte y alquileres de equipo, herramientas, consultorías y asistencia técnica.
Impuesto Sobre La Renta (I.S.L.R), definido en la sección de las leyes y
disposiciones legales desarrolladas en el Tema I.
Regalías, las cuales constituyen un instrumento fiscal por medio del cual las
empresas operadoras deben aportar el 30% de sus ganancias al estado, como una renta a pagar por la explotación del recurso natural no renovable.
2.12 Estimación de Costos de Proyectos de Perforación [6] Como se mencionó en un principio, un proyecto es una propuesta concreta de inversión y por lo tanto, su desarrollo trae consigo diversos costos estimados, comúnmente aplicados a los costos más representativos de las metodologías utilizadas actualmente en la planificación de la perforación, los cuales se clasifican en: •
Estimados de Costo Clase V (Orden de Magnitud).
•
Estimado de Costo Clase IV (Conceptual).
•
Estimados de Costo Clase III (Preliminar).
•
Estimados de Costo Clase II (Definitivo). 129
TEMA II
•
•
Planificación de la Perforación
Estimado de Costo Clase I (Control).
Estimados de Costo Clase V (Orden de Magnitud)
Se utiliza en la planificación a mediano plazo para establecer si los proyectos de perforación y construcción de pozos reúnen los méritos suficientes para proseguir su desarrollo; este se realiza en la fase inicial o de ideas y se basa en datos históricos de costos que provienen de proyectos similares. El estimado del tipo orden de magnitud, no tiene una confiabilidad definida sino que ésta depende de la calidad de la información disponible del proyecto y se basa en una descripción muy general del mismo, donde la información disponible se limita esencialmente al tipo de proyecto, tamaño y posible ubicación del mismo.
•
Estimado de Costo Clase IV (Conceptual)
En la elaboración de este estimado de costo, se ha avanzado poco en el diseño, por lo cual, estos se basan en las experiencias del equipo del proyecto de perforación y los datos históricos para producirlos. Por tal razón, los costos de esta clase deberán servir sólo para seleccionar la opción u opciones que serán definidas en detalles durante la próxima fase.
•
Estimados de Costo Clase III (Preliminar)
Este estimado puede emplear curvas o factores históricos para determinar el costo de los equipos mayores y del proyecto en general si las cotizaciones de dichos equipos no están disponibles; y para esto es necesario tener una propuesta de planificación 130
TEMA II
Planificación de la Perforación
preliminar, una vez que se tengan las bases del diseño, la ubicación definitiva de los equipos y tuberías, entre otros aspectos; es decir, que se cuente con gran parte de la ingeniería básica.
•
Estimados de Costo Clase II (Definitivo)
Este es el estimado más importante, debido a que con él se toma la decisión definitiva de continuar con las fases más costosas del proyecto y por ende, las de mayor compromiso de flujo de caja; para lo cual son indispensables las estimaciones de los costos clase III, un estudio de impacto ambiental, estudios de riesgo y seguridad de las condiciones operacionales, hasta un plan maestro de ejecución. Por otro lado, es posible usarlo como base para comparar las ofertas comerciales presentadas en las licitaciones y para la ejecución conjunta de la Ingeniería de Detalle y de Construcción.
•
Estimado de Costo Clase I (Control)
Corresponde al monto final con el cual se otorga la buena-pro al contratista que gane la licitación, y se usa para el control de costo de la ejecución de la Ingeniería de Detalle y Construcción.
131
TEMA II
Planificación de la Perforación
2.13 Curvas de Planificación [6] Las curvas de planificación, son el resultado de definir la etapa de planificación, de la revisión de trabajos previos y de lo que se piensa realizar durante la perforación del pozo. Para ello es necesario utilizar los tiempos y costos estimados. El tiempo utilizado en cada una de las actividades que constituyen todo el proceso de perforación, se clasifica en Tiempos Productivos y Tiempos no Productivos, los cuales se definen a continuación:
•
Tiempo Productivo: es el período de tiempo de aquellas actividades de los
equipos de perforación que contribuye al progreso de la construcción del pozo de acuerdo a lo planificado o de eventos adicionales no contemplados en la planificación, que surgen como requerimiento de la empresa; el cual puede reducirse cuando se perforen zonas difíciles.
•
Tiempo no Productivo: es el período acreditable a eventos o actividades que
surgen como consecuencia de diversos problemas de perforación, el tiempo no productivo constituye cerca del 20% del tiempo de los equipos de perforación y puede ser mucho mayor en campos difíciles. Si bien las fallas en los equipos suelen ser un motivo importante, las principales causas de pérdida de tiempo en las operaciones de perforación, son las relacionadas con la formación, tales como: el atascamiento de tuberías y las pérdidas de circulación [43]. En la Figura 2.14 se muestran la curva de planificación en función de la profundidad y el tiempo estimado para la realización de cada una de las operaciones durante el proceso de perforación del pozo de la localización SLE-2-01, perteneciente al bloque E del Sur del Lago de Maracaibo. 132
TEMA II
Planificación de la Perforación
Figura 2.14: Curva de Planificación del Pozo SLE-2-01 del Bloque E del Sur de Lago de Maracaibo [45].
2.14 Modelos de Contratación [44] La programación de las actividades de perforación se inicia con un conjunto de necesidades de perforar nuevos pozos y reparar o realizar mantenimiento de algunos otros; para lo cual, las compañías petroleras, suelen utilizar los servicios de 133
TEMA II
Planificación de la Perforación
contratistas para que provean algunos o la totalidad de los servicios de soporte necesarios para perforar y explotar campos productores. Algunos de estos servicios se mencionan a continuación [5]:
•
Preparación de la localización: desmonte, construcción de carreteras, rampas y
pasarelas, puentes, campos de aterrizaje, puertos marítimos, muelles, embarcaderos y plataformas de carga y descarga.
•
Montaje e instalación: equipo de perforación, energía y servicios, tanques y
oleoducto, alojamientos, soportes, edificios de servicio y administración.
•
Trabajos bajo el agua: instalación, inspección, reparación y mantenimiento de
equipos y estructuras subacuáticas.
•
Mantenimiento y reparación: mantenimiento preventivo de equipos de
perforación y producción, vehículos y embarcaciones y maquinaria.
•
Contratas: servicio de comidas; servicios de conservación; protección y seguridad
de las instalaciones y del perímetro; almacenamiento y distribución de equipo de protección, repuestos y suministros desechables.
•
Ingeniería y trabajos técnicos: pruebas y análisis, servicios informáticos,
inspecciones, laboratorios, almacenamiento y manipulación de explosivos, protección contra incendios, permisos, protección ambiental, medicina y salud, higiene industrial y medidas de seguridad.
•
Servicios externos: teléfono, radio y televisión, alcantarillado y recolección de
basuras. 134
TEMA II
•
Planificación de la Perforación
Equipos de transporte y manutención: aviones y helicópteros, servicios
marítimos, maquinaria pesada de construcción y maquinaria de manutención.
•
Fluidos de perforación, mechas, registros eléctricos, perforación direccional
(equipos y herramientas), servicios de cementación, tuberías y revestidores, corte de núcleos. Generalmente, una vez finalizada la fase conceptualización del proyecto, es decir, después de establecer las metas y objetivos del mismo; durante la fase de planificación, se procede a realizar una revisión de los contratos disponibles para llevar a cabo la ejecución del proyecto; si se dispone de estos, entonces se realizan varias propuestas preliminares de la planificación del pozo y se procede a realizar el programa de perforación detallado. Si por el contrario, no se dispone de ningún tipo de contrato, se pone en marcha el proceso de licitaciones, por lo que se debe hacer una calendario adecuado para el inicio de la licitación de la obra y la fecha de disponibilidad del equipo para su traslado, debido a los tiempos y costos involucrados en el movimiento de los mismos, para posteriormente realizar el programa detallado del pozo a perforar [41]. Las licitaciones se realizan bajo dos modalidades [2].
•
En base a los días trabajados de 24 horas o en tasas por pies perforados y/o
combinación de estas; modalidad en la cual el contratista provee su equipo de perforación y personal. La empresa operadora es responsable de la selección y compra de las mechas de perforación, fluidos de perforación, revestidotes, registros, cementaciones, materiales del pozo, entre otros.
135
TEMA II
•
Planificación de la Perforación
Otra modalidad son los Contratos de Labor; los cuales consisten en que la
empresa operadora proporciona el equipo de perforación y la contratista el personal que manejará el equipo. Particularmente, la industria de la perforación en tierra o en plataformas marinas para perforación profunda a nivel mundial, se manejan a través de compañías transnacionales que operan desde hace más de 30 años. Desde ese entonces, han surgido docenas de compañías de mucha importancia y experiencia; entre las cuales se encuentran las tres transnacionales más conocidas, Schlumberger, Halliburton y Nabors; las cuales disponen de avanzadas tecnologías de punta para perforar el hoyo y tomar información importante asociada a la perforación del yacimiento. Dentro de los contratos que generalmente son realizados por la industria petrolera para la construcción de pozos, se puede decir que los más comunes son [45]:
•
Servicio Integral de Perforación (SIP), tiene como objetivo que el contratista se
comprometa a ejecutar para la compañía los servicios integrales de perforación, es decir, todas las actividades que el contratista proveerá bajo su propio costo y riesgo, garantizando la supervisión de las operaciones y asumiendo las obligaciones y responsabilidades correspondientes. Los pozos serán perforados según acta de pozo, documento en el cual, ambas partes definen el costo de los diferentes servicios, tales como:
Servicios Integrales, incluyen las siguientes actividades: servicio de perforación,
para perforar el pozo hasta la profundidad programada y tomar la información requerida para su evaluación; servicio de profundización, significa el costo por pie para perforar hasta un máximo de 500 pies adicionales que la profundidad programada; servicio de registros adicionales; toma de información adicional a la 136
TEMA II
Planificación de la Perforación
solicitada en el servicio de perforación; servicio de revestimiento de producción; consiste en bajar, cementar y evaluar el revestidor de producción.
Servicios Especiales, se refieren a los trabajos previos a la perforación en pozos
de reentrada (pescas, desvíos, etc.), cuyos costos corren por cuenta del contratista.
Suministros, son todos aquellos equipos, maquinarias, materiales, repuestos,
herramientas y servicios que tanto el contratista y la compañía deben proveer
•
[35]
.
Contratación únicamente del personal para realizar las operaciones y el
mantenimiento menor, utilizando un taladro que forma parte de la propiedad de la operadora interesada. En la actualidad, PDVSA ha adoptado una posición diferente a la que venía manejando en cuanto a la contratación de servicios, pues quiere independizarse de los contratistas transnacionales, adquirir sus propios equipos de perforación y entrenar a su propio personal para operarlos. Esto llama la atención porque las empresas petroleras en general utilizan a los contratistas para la mayoría de los servicios especializados de perforación, desviación, reparación, cañoneo y prueba de pozos, cementaciones, toma de registros, análisis del fluido de perforación, etc., debido a la larga experiencia, gran conocimiento técnico y el acceso a toda clase de nueva tecnología que poseen las contratistas [46].
2.15 Seguridad, Higiene y Ambiente [6] La perforación requiere un estrecho trabajo en equipo y una gran coordinación para poder realizar las tareas de forma segura y en el momento oportuno. Debido a estos y 137
TEMA II
Planificación de la Perforación
otros requisitos, es necesario prestar atención al estado de ánimo, a la salud y seguridad de los trabajadores. Períodos adecuados de descanso y relajación, alimentación nutritiva e higiene y alojamientos apropiados, con aire acondicionado en climas húmedos y calurosos, y calefacción en zonas de clima frío, son aspectos esenciales. Los principales riesgos profesionales relacionados con las operaciones de prospección y producción, son las enfermedades por exposición a elementos geográficos y climáticos, el estrés producido por tener que recorrer largas distancias por el agua o por terreno difícil, y las lesiones personales. El aislamiento físico de los lugares de prospección y su lejanía de los campamentos base, y los largos períodos de trabajo necesarios en las plataformas de perforación marinas y en lugares remotos en tierra, pueden acarrear problemas psicológicos. El trabajo en alta mar es peligroso en todo momento, tanto en el puesto de trabajo como fuera de él. Algunos trabajadores no pueden soportar el estrés del trabajo en alta mar a un ritmo exigente, durante largos períodos de tiempo y sometidos a condiciones ambientales continuamente cambiantes. Entre los síntomas de estrés de los trabajadores están la irritabilidad inusual, otros síntomas de angustia mental, beber o fumar en exceso y el consumo de drogas. Trabajadores de plataformas han descrito problemas de insomnio, que pueden agravarse por altos niveles de vibración y ruido. La confraternización entre trabajadores y los permisos frecuentes para ir a tierra pueden reducir el estrés. El mareo y el ahogamiento, así como la exposición a condiciones climáticas rigurosas, son otros riesgos del trabajo en alta mar. La seguridad del personal constituye, obviamente, la meta primordial en cualquier operación que se realiza; y en todos los casos debería ser la preocupación número uno en el diseño de los pozos y las operaciones de perforación. 138
TEMA II
Planificación de la Perforación
Deberá ejecutarse un programa de supervisión y muestreo de higiene industrial, junto a un programa de vigilancia médica, para evaluar sistemáticamente el alcance y efecto de las exposiciones peligrosas para los trabajadores. Asimismo deberá establecerse un plan de vigilancia para detección de vapores inflamables y exposiciones tóxicas, por ejemplo a ácido sulfhídrico, durante las operaciones de exploración, perforación y producción; especialmente en plataformas marinas. Un método eficaz para controlar la exposición es utilizar fluido de perforación de perforación debidamente ponderado para evitar la entrada de H2S en el pozo y añadir sustancias químicas al fluido de perforación para neutralizar el H 2S eventualmente retenido; para lo cual, se deberá enseñar a todos los trabajadores a detectar la presencia del mismo y a adoptar medidas preventivas inmediatas para reducir la posibilidad de exposición tóxica y explosiones. El personal que realice actividades de exploración y producción deberá tener y utilizar equipo de protección personal apropiado, como por ejemplo: •
Protección para la cabeza como cascos con forro interior resistente a la
intemperie. •
Guantes de trabajo antideslizantes, resistentes al petróleo, térmicos cuando sea
necesario. •
Protección para los brazos, utilizando mangas largas o guanteletes resistentes al
petróleo. •
Protección para los pies y las piernas (botas de seguridad protegidas contra la
intemperie, botas de seguridad impermeables al petróleo con puntera de acero y suela antideslizante. •
Protección ocular y facial mediante la utilización de gafas de seguridad, gafas de
montura ajustada y pantalla facial para manipulación de ácidos. •
Protección de la piel contra el calor y el frío (crema con filtro solar y máscaras
faciales contra el frío). 139
TEMA II
•
Planificación de la Perforación
Cuando se requiera, equipo antifuego y delantales o trajes resistentes a los ácidos.
Por otro lado, el taladro representa un recurso que tiene un valor fijo y, por lo tanto, se considera en un nivel de prioridad más alto que el pozo que se encuentra en construcción. Además, las políticas de seguridad son, en su mayoría, coherentes con la seguridad del personal. La preocupación por mantener los problemas alejados del pozo, y por lo tanto del taladro, contribuyen también a garantizar la seguridad del personal y la protección del medio ambiente. Cualquier riesgo que corra el personal en un intento por salvaguardar el equipamiento físico estaría contrariando la jerarquía. Es decir, que muchas veces es preferible abandonar el pozo antes que exponer el personal y el medio ambiente a situaciones riesgosas. En muchos casos, la pérdida del pozo permite recuperar el taladro y garantizar la seguridad del personal.
2.16 Herramientas Computacionales para la Planificación de la Perforación La planificación de la perforación de un pozo era un proceso lento e iterativo, sin embargo, los avances tecnológicos a menudo crean nuevas opciones a través del desarrollo de herramientas computacionales, que facilitan el proceso de planificación haciéndolo cada vez más rápido y seguro. Por tal razón, algunas compañías de servicios se han especializado en la creación de herramientas computacionales integradas, que permiten realizar la planificación de pozos; considerando diferentes escenarios. Algunas de las herramientas computacionales existentes hoy en día son:
•
Earth Decision Suite, creado por la GOCAD Consortium, es una herramienta que
proporciona un soporte completo para la toma de decisiones, incluyendo herramientas de interpretación, modelado, planificación de la perforación de pozos, análisis de riesgos y administración de activos. 140
TEMA II
Planificación de la Perforación
El módulo de planificación de perforación se utiliza para la planificación de pozos terrestres y marinos. Integrado al modelo del subsuelo o de interpretación geológica; este módulo suministra la planificación completa del pozo y la capacidad de análisis de yacimientos. Sus singulares características admiten una rápida ubicación de la plataforma y del pozo, una breve actualización de éste y un rápido análisis de riesgos, debido a que los costos de perforación son extremadamente elevados y la planificación es un proceso complejo. El módulo de planificación de perforación permite visualizar en 3D las trayectorias de pozos planificados junto con los pozos existentes, conjuntamente con los objetivos y peligros de la perforación. Esto ayuda a atenuar el riesgo y minimizar el costo, ya que suministra una evaluación rápida de los peligros de perforación [46].
•
RMSwellplan, es una herramienta ideal para optimizar la planificación de pozos,
debido a que reduce el número de iteraciones en la fase de planificación usando las capacidades de visualización de Irap RMS para optimizar la ubicación de los objetivos de perforación, integra todas las disciplinas para optimizar el diseño de pozos, mejora la comunicación entre el equipo de trabajo y su flexibilidad se extiende a la habilidad de planificar pozos multilaterales, de objetivos secuenciales y con desviaciones geológicas o técnicas; al mismo tiempo permite especificar un programa de desviación para evaluar la incertidumbre de la trayectoria del pozo. También se puede calcular un objetivo de perforación para verificar que el objetivo geológico puede ser alcanzado usando el programa de desviación planificado. Esta herramienta permite definir todo el programa de perforación, las restricciones asociadas para pozos individualmente o por grupos y luego, esta información es usada para calcular trayectorias perforables. Una vez que el pozo ha sido planificado, su 141
TEMA II
Planificación de la Perforación
potencial puede ser fácilmente evaluado usando las funcionalidades de apoyo en Irap RMS y finalmente pueden ser pronosticados los volúmenes de drenaje y producción.
Actualmente, existen un gran número de herramientas computacionales que permiten realizar la planificación de un pozo. La selección de la herramienta computacional dependerá de cómo esta se pueda adaptar a la metodología utilizada por el ingeniero de perforación en dicha planificación [47].
•
Simulador Comercial Osprey Risk: es una herramienta que permite crear la
planificación de pozos de alto nivel, para un tiempo determinado, en términos generales Osprey Risk permite estimar los costos tomando en cuenta los riesgos asociados a la perforación del pozo. El simulador presenta un flujo de trabajo, donde en primera instancia se requieren algunos datos básicos para definir el pozo, posteriormente se planifica la trayectoria, requiere de estudios geológicos y geofísicos que permitan definir las propiedades de la formación; la selección del taladro se realiza de acuerdo a varios criterios que debe tomar en cuenta la persona encargada de la planificación: la disponibilidad, el ambiente de la locación, el tipo de pozo y tasa diaria del taladro. Por otra parte, diseña y calcula los puntos de asentamiento de los revestidotes, definiendo la geometría del hoyo y diseña los programas de fluido de perforación, mechas, hidráulica, cementación, entre otros. Finalmente evalúa los costos y tiempos de planificación asociados a la construcción del pozo, además de presentar un mapa de índice de riesgos, que disminuye la posibilidad de enfrentar situaciones imprevistas durante el proceso de perforación.
142
TEMA II
Planificación de la Perforación
Adicionalmente hace uso de gráficos y diagramas a través de los cuales se analizan y evalúan los resultados obtenidos en la planificación [48].
143
TEMA II
Problemas
2.17 Problemas El problema resuelto que se muestra a continuación fue planteado utilizando el simulador comercial descrito anteriormente (Osprey Risk), disponible en la Escuela de Petróleo de la Facultad de Ingeniería de la U.C.V. y para obtener una mejor orientación sobre el manejo del mismo se puede consultar la Referencia 49 .
2.17.1 Problema Resuelto
Ejercicio 2.1:
Se le asigna a usted como Ingeniero de Perforación, planificar la construcción del pozo Well_0001; utilizando para ello el simulador comercial Osprey Risk. La localización del pozo se encuentra costa afuera, la profundidad del agua es 200 pies, el diámetro de la tubería de producción es 2,875 pulgadas; la altura de la mesa rotaria es 50 pies. Además usted dispone de los datos de la trayectoria del pozo y de las propiedades de la formación. Con está información se requiere que: a) Seleccione de los taladros disponibles, el taladro de perforación que cumpla con las especificaciones técnicas y tenga menor costo. b) Ubique 5 revestidores a las profundidades mostradas en la Tabla 2.1.
144
TEMA II
Problemas
Tabla 2.1: Profundidades de Asentamiento de Revestidotes. Ejercicio 2.1.
Revestidor 1
Profundidad de Asentamiento [pies] 2400
2 3 4 5
4000 6200 9000 14226
c) Determine los tiempos y costos totales de construcción del pozo Well_0001.
Solución Pasos preliminares 1. Cree un nuevo escenario. 2. Verificar que en el campo Workflow la opción seleccionada sea estándar. 3. Aceptar las condiciones por defecto en los demás campos. 4. Introducir el nombre del pozo (Well_0001), la profundidad del agua (200 pies); es importante destacar que la localización a seleccionar del pozo es Costa afuera (offshore); en el campo Conductor, seleccionar la opción Driven, y seleccionar un diámetro de Production Tubing de 2,875 pulg. Tomando en cuenta que las unidades de trabajo están en sistema inglés (ver los parámetros resaltados en la Figura 2.15).
145
TEMA II
Problemas
Figura 2.15: Sección Información del Escenario ( Scenario Information). Ejercicio 2.1.
5. Cargar la trayectoria del pozo, con una elevación de la mesa rotatoria (RKB) de 50 pies, utilizando unidades en sistema métrico. 6. Los datos de la trayectoria del pozo (profundidad medida, inclinación y azimut) se importan, del archivo Swordfish Traj1.csv; en el cual todas las propiedades se encuentran en unidades métricas. De esta forma se habrá creado la trayectoria del pozo Well_0001, mostrada en la Figura 2.16.
146
TEMA II
Problemas
Figura 2.16: Sección Vertical y Vista en Planta de la Trayectoria del Pozo Well_0001. Ejercicio 2.1.
7. Cargar las propiedades de la formación (utilizando siempre unidades métricas), importando el archivo Swordfish PPF-GUCS.csv. En la Figura 2.17, se muestran las siguientes propiedades de la formación: presión de poro, gradiente de fractura y la fuerza compresiva no confinada.
147
TEMA II
Problemas
Figura 2.17: Propiedades de la Formación: Presión de Poro, Gradiente de Fractura y la Fuerza Compresiva no Confinada. Ejercicio 2.1.
R.- a) Selección del Taladro Se selecciona el tipo de taladro a utilizar, tomando en cuenta que la profundidad máxima del agua (Max Water Depth) sea mayor de 200 pies, razón por la cual se descartan los taladros: Artic # 1, Barge # 1 y LD Jackup #1 . Tal como se muestra en la Figura 2.18. 148
TEMA II
Problemas
Después de descartar los taladros que no cumplan con la condición expuesta anteriormente, se selecciona el taladro con el menor costo por día (Day Rate ); con lo cual se determina que el taladro a utilizar es MD Jackup #1 (ver Figura 2.18).
Figura 2.18: Tipos de Taladros Disponibles para la Perforación. Ejercicio 2.1.
149
TEMA II
Problemas
R.- b) Asentamiento de Revestidores El simulador por defecto muestra 7 revestidores, por lo que es necesario eliminar 2 de ellos. Para lograr la configuración del pozo bajo las condiciones establecidas se deben introducir los valores de las profundidades dadas en la Tabla 2.1, en la columna correspondiente a la profundidad medida ( Csg Pt MD) de la tabla Casing point data. Tal como se muestra en la Figura 2.19.
Figura 2.19: Profundidades de Asentamiento de los Revestidores. Ejercicio 2.1.
150
TEMA II
Problemas
Después de introducir las profundidades de asentamiento de los casing, se verifica que no existan errores en las demás propiedades y programas mostradas en la Figura 2.20.
Figura 2.20: Verificación de los Propiedades y Programas. Ejercicio 2.1.
151
TEMA II
Problemas
R.- c) Determinación de Tiempos y Costos Totales de Construcción del Pozo Well_0001
Para responder a esta pregunta, se utilizarán los gráficos que proporciona el Analysis Report.
En la Figura 2.21, se muestran los diagramas circulares de tiempo total y
tiempo total de perforación, costo total y costo de perforación, de donde se obtiene que el tiempo en el cual se realizan los trabajos de mudanza, perforación, completación y desvestir el pozo es de 61,67 días. El costo total es de 6370,04 k$, incluyendo los costos asociados a los parámetros antes mencionados.
Figura 2.21: Diagramas Circulares de Tiempo Total y Tiempo Total de Perforación, Costo Total y Costo de Perforación del Caso Base “Taladro MD Jackup #1”. Ejercicio 2.1.
152
TEMA II
Problemas
2.17.2 Problemas Propuestos
Propuesto 2.1:
Realice la planificación del pozo Well_0001, utilizando los datos disponibles en el ejercicio 1.1, pero ahora seleccionando los taladros semisumergibles disponibles y compare los costos y el tiempo de perforación con los resultados obtenidos en el ejercicio 1.1.
Sugerencia: seguir el procedimiento indicado en el ejercicio 1, seleccionando los taladros semisumergibles disponibles y
para los costos y tiempos totales de
planificación observar los diagramas circulares de ambos casos. R.Tabla 2.2: Comparaciones del Taladro del Caso Base con los Taladros Semisumergibles. Problema Propuesto 2.1.
Tiempo total (días) Costo total (k$)
Caso Base (MD Jackup #1)
4th Semi # 1
5th Semi # 1
61,67 6370,04
59,81 13.000,2
58,92 21.850,30
Propuesto 2.2:
Si la producción esperada del pozo Well_0001 es de 100.000 bls/día y tomando en cuenta el precio de la cesta venezolana del día de hoy, determine si las ingresos obtenidos por producción de crudo, en la diferencia del tiempo total de planificación que existe entre los taladros 5th Semi # 1 y el Jackup # 1, justifican la selección del 153
TEMA II
Problemas
primer taladro. Sugerencia: utilice los resultados obtenidos en el problema 2, (Tabla 2.2) y el precio de la cesta venezolana del día de hoy. R.- Si los Ingresos > ΔCostos entonces, se justifica la selección del taladro 5th Semi 1, en caso contrario no se justifica.
Propuesto 2.3:
Compare los costos y los tiempos de perforación del primer caso con los costos y tiempos generados por la selección de los barcos de perforación disponibles. R.Tabla 2.3: Comparaciones del Taladro del Caso Base con los Taladros Drillship. Problema Propuesto 2.3.
Caso Base (MD Jackup #1) Tiempo total (días) Costo total (k$)
61,67 6370,04
Drillship # 1 53,22 15.819,83
154
Drillship # 2 52,54 19.643,09
