Curso B谩sico de Perforaci贸n
Agenda
Introducción Componentes del Taladro Operaciones Convencionales • • • • • • •
Perforación Sistema de Circulación Viajes Logging Corrida de Revestimiento Cementación Completamiento
Agenda
Operaciones no Convencionales • • • • •
• •
Logística Control de Presiones Pegas de Tubería Equipo de Pesca Corazonamiento Perforación Underbalance Coiled Tubing
Introducción
Conocimiento del equipo usado en perforación y su función Las operaciones en el taladro tienen como fin principal el lograr alcanzar las formaciones que contienen hidrocarburos de una manera económica, efectiva y que permita el recobro de estos en superficie
Introducción
Estas operaciones conllevan riesgos relacionados con el equipo usado y las formaciones atravezadas Se darán a conocer las operaciones de mayor impacto en la perforación y los problemas relacionados con las actividades de campo así como la participación de Weatherford en estas operaciones
Componentes del Taladro 1. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 13. 16. 18. 19. 21. 22. 23.
Corona Cable de Perforaci贸n Monkeyboard Bloque Viajero Top Drive Mastil Tuber铆a de Perforaci贸n Casa del Perro Preventoras Generadores Bombas de Lodo Tanques de Lodo Piscina de Reserva Zarandas Choke Manifold Rampa de Tuber铆a
Componentes del Taladro CORONA (Crown)
Es un ensamblaje de poleas montado sobre vigas en el tope del taladro. El cable de perforaci贸n es corrido sobre las poleas hasta el tambor de levantamiento (parte del malacate)
Componentes del Taladro
CATLINE Boom & Hoist Line
Estructura metรกlica erigida cerca del tope del taladro, usada para levantar material
Componentes del Taladro Cable de Perforación (Drilling Line)
Es un cable grueso de acero, organizado en un tambor o carretel que recorre la corona y el bloque viajero. Su propósito primario es levantar o bajar dentro del pozo la tuberia de perforacón ó el revestimiento. Es también usado para soportar las herramientas de perforación.
Componentes del Taladro Encuelladero (Monkeyboard) Es la plataforma de trabajo del encuellador desde donde organiza la tuberĂa de perforaciĂłn, su altura depende del nĂşmero de tubos conectados que se manejen en el taladro, por lo general tres (90 pies)
Componentes del Taladro
Componentes del Taladro
Bloque Viajero (Travelling Block) Es un arreglo de poleas a trav茅s del cual el cable de perforaci贸n es manejado y sube o baja en la torre
Componentes del Taladro Top Drive El top drive rota la sarta de perforaci贸n y la broca sin usar la mesa rotaria. Es operado desde una consola de control en el piso del taladro (rig floor)
Componentes del Taladro
Torre รณ Mรกstil (Mast) Es una estructura portรกtil, con la capacidad de ser erigida รณ izada como una unidad a la posiciรณn de trabajo
Componentes del Taladro Tuber铆a de Perforaci贸n (Drill Pipe) Son tubos de alto peso usados para rotar la broca y circular el fluido de perforaci贸n. Por lo general son juntas de 30 pies que permiten acoplarse entre ellas y con las herramientas necesarias para perforar.
Componentes del Taladro
Componentes del Taladro Casa del Perro (Dog House) Es un pequeño cuarto ubicado en el piso del taladro, usado cómo oficina del perforador y cómo almacén para herramientas pequeñas
Componentes del Taladro Preventora Anular (Blowout Preventer) Es una válvula de gran tamaño, instalada sobre la cabeza del pozo y sobre las preventoras de ariete, que forma un sello en el espacio anular entre la tubería y la pared del pozo ó en caso de no haber tubería presente, sella el pozo
Componentes del Taladro Tanque de Agua (Water Tank) Usado para almacenar agua que es utilizada en la mezcla del fluido de perforaci贸n, de cemento y para la limpieza del taladro
Componentes del Taladro Bandeja de Cableado (Electric Cable Tray) Soporta el peso de los cables elĂŠctricos que alimentan el poder desde el panel de control a los motores del taladro y el equipo adicional
Componentes del Taladro Generadores (Engine Generators Sets) La energía para el taladro es producida por motores que trabajan con diesel, gas ó gasolina, asi cómo con un sistema mecánico de transmisión y generadores. La mayoría de taladros actuales usan generadores eléctricos que dan potencia a motores eléctricos en otras partes del equipo
Componentes del Taladro Tanques de Combustible (Fuel Tanks) Tanques para el almacenamiento del combustible para el sistema de generaci贸n de poder.
Componentes del Taladro
Electric House En taladros elĂŠctricos de diesel, motores diesel de alta potencia alimentan generadores elĂŠctricos. Estos generadores producen electricidad que fluye a travĂŠs de cables a paneles de control de donde se proveen los equipos
Componentes del Taladro
Bombas de Lodo (Mud Pumps) Grandes bombas de reciprocaci贸n son usadas para circular el lodo (fluido de perforaci贸n) en un taladro
Componentes del Taladro Tanques de Lodo (Mud Pits)
Serie de tanques abiertos, a travĂŠs de los cuales el lodo es circulado para permitir que arena y sedimentos se depositen y sean retirados. Aditivos son mezclados con el lodo y este es temporalmente almacenado antes de ser bombeado nuevamente al pozo. Los tanques estĂĄn divididos en compartimentos de acuerdo con su uso: shaker pits, settling pits y suction pits.
Componentes del Taladro Piscina de Reserva (Reserve Pit) Es una piscina en la cual se guarda una reserva de fluido. Es tambien usada para guardar resíduos líquidos y se hace excavada en el suelo y cubriendo sus paredes con arcilla ó con membrana plástica impermeable para prevenir la contaminación del suelo
Componentes del Taladro
Separador de Gas (Mud Gas Separator) Es un aparato usado para retirar gas del lodo proveniente del pozo cuando se presenta invasi贸n de gas en el pozo.
Componentes del Taladro Zaranda (Shale Shaker) Corresponde a una serie de bandejas con mallas que vibran para remover los cortes perforados del fluido saliente. El tamaĂąo de las aperturas es seleccionado para que sean menores al tamaĂąo de los cortes y asegurar su remociĂłn.
Componentes del Taladro
Choke Manifold El arreglo de tuberías y válvulas especiales, llamadas chokes a través del cual se circula el fluido de perforación cuando se cierran las preventoras para controlar presiones encontradas en la formación durante un reventón
Componentes del Taladro
Rampa de Tuberia (Pipe Ramp) Rampa angular que sirve para arrastrar y subir la tuberia y herramientas hasta la plataforma y la mesa rotaria.
Componentes del Taladro
Componentes del Taladro
Acumulador (Accumulator) Es el aparato de almacenamiento para fluido hidra煤lico a presi贸n que es usado en la operaci贸n de las v谩lvulas preventoras
Componentes del Taladro Broca de Perforación (Drill Bit) Es el elemento cortador en la perforación de pozos. La mayoría de las brocas tricónicas consisten de tres conos que giran sobre cojinetes para hacer uso de todos los elementos cortadores. Además, las brocas poseen un sistema de circulación para su enfriamiento y permitir el paso del fluido, usando su fuerza hidraúlica para impactar la roca y facilitar su perforación
Componentes del Taladro
Malacate (Drawworks) Es el mecanismo de levantamiento en un taladro de perforaci贸n. Consiste de un winche de gran tama帽o que enrolla y libera el cable de perforaci贸n y asi levanta o baja los componentes de la sarta y las herramientas
Componentes del Taladro
Collares de Perforaci贸n (Drill Collars) Son tubos pesados de paredes gruesas usados entre la broca y la tuberia para colocar peso sobre el fondo de la sarta y ayudar en la perforaci贸n.
Componentes del Taladro
Consola del Perforador (Drillers Console) El panel de control, ubicado en la plataforma desde donde el perforador controla las operaciones del taladro y maneja el equipo
Componentes del Taladro
Mesa Rotaria (Rotary Table) Es el principal componente de rotaci贸n para girar y soportar la sarta de perforaci贸n; consiste de elementos de rotaci贸n que permiten utilizar velocidades variables y a la vez soportar el peso de la sarta dentro del pozo.
Componentes del Taladro
Kelly Es un componente de acero pesado, hexagonal (común) ó cuadrado suspendido por el bloque viajero a través de la mesa rotaria. Esta conectado a la última junta de la sarta para girar la tuberia a medida que rota la mesa.
Componentes del Taladro
Cuñas (Slips) Son piezas de metal con dientes ó elementos de agarre que son usados para soportar la caida de la tubería dentro del hueco ó para mantener la tubería en su lugar. Las cuñas se ajustan entre la tubería y el master bushing.
Componentes del Taladro Cuñas de Poder (Power Slips) Existen cuñas hidraúlicas ó neumáticas que evitan el contacto directo con la herramienta, protegiendo el operador; en estas, el agarre es efectuado por empaques especiales.
Personal del Taladro • • • • • • • • • •
Jefe del Taladro (tool pusher) Supervisor de Turno (tour pusher) - 1 Perforador (driller) - 1 Encuellador (derrickman) - 1 Cuñeros (floorhands) - 3 Obreros de Patio (roustabouts) - 5 Mecánico (mechanic) Electricista (electrician) Soldador (welder) Operador de Grua (crane operator)
Operaciones Convencionales de Perforación
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Perforación Sistema de Circulación Viajes Registros (Logging) Corrida de Revestimiento Cementación Completamiento
Perforación •
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La operación se realiza siguiendo una simple regla: “ponga la broca en el fondo con algo de peso y gírela a la derecha” Esta operación para ser exitosa debe ser libre de problemas y económica. Para lograr una perforación económica, se debe perforar en el menor tiempo posible, obteniendo altas ratas de penetración (ROP)
Perforación •
Factores que afectan la rata de penetración: Tipo
de broca usada Peso sobre la broca Velocidad de Rotación Propiedades del Fluido de Perforación Hidraúlica Propiedades de la Formación
Perforaci贸n
Perforaci贸n Sarta de Perforaci贸n: Tuber铆a (Drill Pipe) Tuber铆a Pesada (Heavy Wate DP) Martillos (Jars) Collares (Drill Collars) Estabilizadores (Stabilizers) Broca
Perforación • Drill Pipe
• Spiral-Wate® • Hevi-Wate™ • Drill Collars • Tubing
Perforación • Estabilizadores • Martillos • Motores
Origen del Petróleo Tierra
Material lavado hacia el mar
Mar Material orgánico fallece y se deposita Remanentes de Plankton, seres marinos de tamaño ínfimo
Capas de sedimentos se forman cuando materiales como arena, arcilla y los remanentes orgánicos se depositan en el fondo del océano
Origen del Petrรณleo
Parte del material orgรกnico cambia a hidrocarburos, mezlados con otros materiales sedimentarios Las capas o estratos se van comprimiendo a medida que sigue depositรกndose material sobre ellos
Origen del Petr贸leo Material sedimentario en depositaci贸n
Gas, Aceite y Agua Gas Aceite, atrapado por la capa superior que facilita la formaci贸n del reservorio 贸 yacimiento Movimientos de la tierra causan deformaciones de la corteza
Origen del Petr贸leo Arenisca limpia, parte de un yacimiento
Espacios porosos donde se almacenan gas, aceite y agua
Arena (cuarzo)
Tipos de Yacimientos
Sistema de Circulaci贸n
Logging 
Una vez se ha llegado a la profundidad de revestimiento, es necesario determinar las caracterĂsticas de las formaciones por medio de registros elĂŠctricos
Logging
Logging Ejemplo de registro (log)
Corrida de Revestimiento 


Una vez determinada la calidad del pozo, se decide si se corre revestimiento y se cementa este La corrida de revestimiento se hace luego de bajar broca, circular el pozo y acondicionarlo Por lo general se varian las propiedades del lodo para permitir que el revestimiento llegue a fondo sin generar presiones que puedan alterar las paredes
Corrida de Revestimiento TYPICAL DEPTHS
CONDUCTOR (26” – 20”) SUPERFICIE (20” – 13-3/8”)
40-1500 FT 100-3000 FT
TIE-BACK LINER (9-5/8” – 5”) INTERMEDIO (13-3/8” – 7”)
4000-16000 FT
LINER (9-5/8” – 5”)
GREATER THAN 20000 FT
Corrida de Revestimiento
La herramienta de corrida de revestimiento es especializada y Weatherford cuenta con toda la linea de herramientas y soporte técnico para este servicio así como los componentes requeridos en la sarta para una cementación exitosa
Corrida de Revestimiento
Corrida de Revestimiento
Corrida de Revestimiento
Cementación
Una vez el revestimiento esté en fondo, se procede a circular el pozo para retirar los cortes y homogenizar el lodo para el trabajo de cementación Existen diferentes clases de cemento, de acuerdo con la profundidad del pozo y la temperatura; el más utilizado es Clase G que permite trabajar en un rango amplio de condiciones de pozo
Cementación
Las propiedades de la lechada a tener en cuenta para su diseño y asegurar un buen trabajo son: Densidad Viscosidad Pérdida de Filtrado Resistencia a la Compresión Tiempo de Frague
Cementación 
Se utilizan aditivos para obtener las propiedades requeridas: Aceleradores Anti-espumantes Dispersantes Reductores de Filtrado Retardadores Densificantes
Cementaci贸n
Cementaci贸n
Cementaci贸n PLUG DROPPING HEAD TOP PLUG LANDING JOINT (CROSS-OVER) CASING IN CASING ANNULUS
CEMENTING MANIFOLD INTERMEDIATE OR SURFACE CASING
EXTERNAL CASING PACKER (OPTIONAL) CEMENT BASKET (OPTIONAL) BOTTOM WIPER PLUG PREVIOUS CASING SHOE SCRATCHERS CASING
OPEN HOLE CASING/OPEN HOLE ANNULUS
CENTRALIZER FLOAT COLLAR FLOAT SHOE (GUIDE SHOE)
Cementaci贸n
Cementaci贸n
Cementaci贸n
Cementaci贸n
Cementación – Two Plug Method 1.
Lodo es circulado para acondicionar el pozo antes de cementar
Two Plug Method 2. Se deja caer el tap贸n de fondo y se comienza a mezclar y bombear cemento
La lechada de cemento desplaza el lodo fuera del revestimiento
Two Plug Method 3. El tap贸n de fondo se sienta en el collar flotador Cemento sigue cayendo
La lechada de cemento desplaza el lodo fuera del revestimiento
Two Plug Method 4. El cemento voltea y circula afuera del zapato dentro del anular
La lechada de cemento desplaza el lodo fuera del anular
Two Plug Method 5. Termina la mezcla de cemento, se lanza el tap贸n superior y se desplaza con lodo
La lechada de cemento desplaza el lodo fuera del anular
Two Plug Method 6. Se desplaza a la rata necesaria para remover lodo del anular y alcanzar el cemento en caida libre
El lodo desplaza el cemento fuera del revestimiento
Two Plug Method 7. El tapรณn superior se sienta en el collar flotador, se para el bombeo, se cierra el pozo y se cuelga el revestimiento, se espera frague
Retornos de cemento se verรกn si se estรก cementando hasta superficie
Two Plug Method 8. Cuando el cemento ha fraguado, desarrollando resistencia a la compresi贸n, se corre con broca en el pozo
Se perfora zapato flotador y se inicia la perforaci贸n de hueco nuevo
Completamiento
Una vez el pozo es perforado y se alcanza la zona de producción de hidrocarburos, se procede a completar el pozo Esta operación comprende la perforación del revestimiento para comunicar los hidrocarburos con superficie y el transporte de estos para su comercialización
Completamiento
Completamiento
Operaciones no Convencionales
Son trabajos realizados en el taladro y que obedecen a necesidades específicas para obtener una operación adecuada
Logística - Pegas de Tubería Control de Presiones - Equipo de Pesca Corazonamiento - Coiled Tubing Perforación Under Balanced
Logística
Se deben tener todas las herramientas necesarias para una adecuada operación, por un lapso de tiempo determinado de acuerdo con la localización del pozo, su acceso y las condiciones generales de trabajo Normalmente se trabaja con una logística en pozo que permite operar de manera aislada por lo menos una a dos semanas
Control de Presiones
Se produce por la entrada en el pozo de fluidos de formación, gases e hidrocarburos que pueden combustir al llegar a superficie, produciendo un reventón (kick) Es uno de los problemas de mayor incidencia en la operación y puede ocasionar la pérdida de vidas y equipo, de no tener control adecuado Su primer control es la densidad del lodo
Control de Presiones
Control de Presiones
Las causas comunes de los reventones son:
Suaveo durante viajes Deficiencia en el llenado del pozo durante viajes Densidad inapropiada del lodo Pérdida de Circulación
La mayoría de los reventones ocurren durante los viajes
Control de Presiones
Control de Presiones
Con la densidad del lodo se puede evitar que fluyan los hidrocarburos dentro del pozo ó si sucede, su incremento permitirá controlar el flujo para continuar la operación Las válvulas preventoras permiten que el flujo sea controlado al llegar a superficie y no afecte ni a las personas ni al equipo
Control de Presiones
Control de Presiones
Control de Presiones
Pega de Tubería
Se denomina pega de tubería el evento en la operación en el cual no se puede rotar la tubería ó la sarta, ni mover hacia arriba ó hacia abajo Su ocurrencia puede generar tiempo no productivo, costos, e inclusive la pérdida del pozo
Pega de Tubería
Las causas comunes son:
Presión diferencial Causas mecánicas:
Hueco chavetero Formaciones inestables Limpieza inadecuada del hueco Chatarra en el hueco ó revestimiento colapsado Cambios de Sarta
Presión Diferencial
Se presenta pega por presión diferencial cuando la presión hidróstatica producida por el lodo es mayor que la presión de formación y hay formaciones permeables presentes
Presión Diferencial
Su solución es la reducción de la presión, reduciendo la densidad del lodo y la remoción de la torta en la zona de contacto con aditivos especiales
Hueco Chavetero (key seat)
Causado por cambios bruscos de dirección en formaciones blandas ó por cambios de ángulo.
Hueco Chavetero (key seat)
La rotación de la tubería de menor tamaño, en tensión, va produciendo una hendidura lateral al hueco original, en la zona de cambio de ángulo
Hueco Chavetero (key seat)
La tuberia de mayor diámetro no pasará y es muy probable que haya necesidad de pescar Se evita viajando el pozo (short trip) con regularidad y controlando la desviación
Formaciones Inestables 
Debido al origen de las cordilleras en el paĂs, se presentan formaciones que continuan moviendose, este movimiento es denominado Tectonismo
Formaciones Inestables
Se presentan derrumbes y pega de tubería por inestabilidad de la formación al ser perforada Se evita viajando el hoyo continuamente y controlando las propiedades del lodo
Limpieza inadecuada del pozo 
Durante la perforaciĂłn, el lodo debe soportar los cortes perforados y, con la circulaciĂłn, acarrearlos a superficie donde se descargan
Limpieza inadecuada del pozo 
Si el soporte y acarreo no es adecuado, los cortes se acumulan sobre la broca y los estabilizadores, impidiendo el movimiento de la tuberĂa y causando su pega
Chatarra en el hueco 
Se produce la pega de tuberĂa por la caida de herrramientas Ăł el colapso del revestimiento que impiden el movimiento
Cambios de Sarta
Los cambios de sarta de perforación, generalmente producen cambios en la geometría del pozo que pueden causar la pega de la tubería
Cambios de Sarta
Al pasar de una sarta flexible a una sarta rígida, la geometría del pozo evitará que la nueva sarta pase comodamente y producirá pega de la sarta en los puntos de mayor cambio
Equipo de Pesca
Venturi-Jet Junk Basket (1.688” - 3.125” Ods)
Continuous Overshot (1.858 -3.625” Ods) Continuous Snipper Overshot (2-1/16” & 2.700” Ods)
Equipo de Pesca Overshoots y Spears Bowen
Pescantes para registros
Equipo de Pesca Hydraulic Fishing Jar
Spear Hidraulico
Dual Acting CT Jar
Overshot Hidraulico
Equipo de Pesca - Milling
Combo Mill
Bear Claw
Nipple Profile Mill
Tiger Claw Family of Tungsten Carbide MacJet Nozzle Mill Assembly Chomps
Corazonamiento
Consiste en la perforación con brocas y tuberías especiales que permiten tomar muestra completa de la roca yacimiento Las condiciones de perforación son de menor rotación y rata de circulación, manteniendo en contacto la broca todo el tiempo con el fondo del pozo para asegurar la toma de la muestra (core)
Corazonamiento
Corazonamiento
Coiled Tubing
Es el uso de tuberia enrollada, de diámetro pequeño para operaciones de pozos En perforación, se utiliza en la zona de producción, utilizando motores ya que no hay rotación desde superficie Al ser un rollo de tubería sin conexiones tiene limitantes de peso y tensión que de ser sobrepasados pueden alterar el coiled tubing
Coiled Tubing
Coiled Tubing
Coiled Tubing
Coiled Tubing
Los Motores PDM mas cortos en la industria
Provee mayor potencia y torque
Mayor tiempo uso en operaciones de perforación y molido
Longitudes del Motor:
1-11/16” - 5 ft. 2 in.
2-1/8” - 11 ft. 7 in.
2-3/8” - 10 ft. 2 in.
2-7/8” - 10 ft. 6 in.
Rotor Catch
Power Section CTD Lower End Assembly
Standard PDM (Rotor / Stator) Technology
Coiled Tubing
Ensamblaje para motores compacto, multifuncional para CT.
Conector Valvula DFC Desconector Hydraulico Dual Circulation Sub
Compacto - longitud de 30 inches
Tamaños- 1-11/16”, 2-1/8’, 2-3/8”, 2-7/8”
Underbalance Drilling
Tecnología desarrollada para perforar en condiciones de pozo vivo ó fluyendo con el fin de minimizar el daño a la formación y obtener alta producción.
Weatherford en una de las companías líderes de esta tecnología Generalmente se utiliza nitrógeno comprimido con aditivos, haciendo las veces de fluido de perforación
Underbalance Drilling
Underbalance Drilling
Underbalance Drilling Equipo de Superficie
Equipo de Superficie
Software
Fluidos de Perforaci贸n
Control de Presiones
Equipo de Fondo