MANUAL BASICO DE GEOLOGIA Y PERFORACION DE POZOS DE PETROLEO by Coinspetrol Ltda

CORPORACION INSTITUCIONAL DEL PETROLEO

MANUAL BASICO DE GEOLOGIA Y PERFORACION DE POZOS DE PETROLEO

JOSE IVAN FIGUEREDO OJEDA

CORPORACION INSTITUCIONAL DEL PETROLEO COINSPETROL PRODUCCION DE PETROLEO VILLAVICENCIO, META

2009 MANUAL BASICO DE GEOLOGIA Y PERFORACION DE POZOS DE PETROLEO

JOSE IVAN FIGUEREDO OJEDA

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OBTAR AL TITULO DE TECNICO EN PRODUCCION DE PETROLEO PARA LA INDUSTRIA DEL PETROLEO

ASESOR: ING. ANDRES PERALTA

COINSPETROL “CORPORACION INSTITUCIONAL DEL PETRLEO” TECNICA PRODUCCION DE POZOS DE PETROLEO VILLAVICENCIO, META 2

2009

NOTA DE ACEPTACION _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________________________

_________________________________ FIRMA JURADO _________________________________ FIRMA JURADO _________________________________ FIRMA JURADO

_________________________________ DIRECTOR DEL TRABAJO 3

VILLAVICENCIO – META

DEDICATORIA Quiero dedicar este trabajo ante todo a Dios que me ha acompañado a lo largo de mi vida, quien me guía y me protege de todas las cosas malas, por darme salud, fuerza y serenidad. A mi padre, por ser un padre ejemplar y ayudarme a salir adelante para ver hecho realidad mis sueños, sin ti papá no estuviera en esta etapa de mi vida, te mereces la misma alegría que siento por este momento tan grato, este trabajo es para ti por tu sacrificio a verme realizado en la vida. A mi madre, por ser muy paciente conmigo, educarme y darme tu voz en aquellos momentos que me sentía decaído por que las cosas no salían como quería, te mereces también el fruto de esfuerzo y sacrificio. Te mereces esto y mucho más. AGRADECIMIENTOS

Antes que todo agradezco a Dios, por estar siempre conmigo en cada paso que doy, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente y por haber puesto en mi camino aquellas personas que han sido mi soporte y compañía durante todo el periodo de estudio. Por enseñarme a luchar en esta vida llena de adversidades, a conquistar las metas que me proponga hasta agotar los recursos que sean necesarios, a estar conmigo cuando he caído y motivarme a seguir adelante, por brindarme su confianza y sus consejos que me sirvieron de ayuda para comprender y entender mejor las cosas por brindarme la fortaleza y el estimulo necesario para la elaboración de mi trabajo de grado. A mis padres por ser más que eso, mis amigos y hermanos, por enseñarme a enfrentar los obstáculos y alegría por grabar en mi mente muchos detalles llenos de felicidad, y el apoyo incondicional que me dieron a lo largo de mi vida sirviéndome de guía para luchar por mis metas y concluir una de las etapas de gran importancia para mi vida. Al Director del proyecto: Ing. Andrés Peralta, por su generosidad de recurrir a su capacidad y experiencia científica en un marco de confianza, afecto y amistad, fundamentales para la concretación de este trabajo. Al Ing. Gilberto Cárdenas por sus valiosas sugerencias y acertados aportes durante el desarrollo de este trabajo. A los docentes de la institución, por los conocimientos esenciales de aprendizaje y practica.

TABLA DE CONTENIDO

PAG. LISTA DE FIGURAS………………………………………….………….……..8 INTRODUCCION……………………………………………………..…….…..9 PLANTEAMIENTO DEL PLOBLEMA………………………………………10 JUSTIFICACION…………………….………………………..…..….…...........11 OBJETIVO GENERAL...………………………………………….….….…….12 OBJETIVOS ESPECIFICOS………………………………….….................12 1

MARCO TEORICO………………….………………………..……………13

EL PETROLEO...……………..……….………..………………………….13

HISTORIA…………………………….………..…….…….……………….14

NOCIONES DE LA GEOLOGIA……………….….……….………….….14

CLASIFICACION DE LAS ROCAS……..….………………..……….….16 5.1

ROCAS IGNEAS…………………………...……………………….16

5.2

ROCAS METAMORFICAS…………………………………………16

5.3

ROCAS SEDIMENTARIAS…….………………………………….16

5.4

PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN DE LAS ROCAS…..…..17

CLASIFICACION DEL PETROLEO API….……………….…………....17

LOCALIZACION………………………..……………..….……….…..……17

SISTEMAS DE LA PERFORACION……….………..……….…….........18 8.1 SISTEMA DE LEVANTAMIENTO…………………………………...18 8.2SISTEMA DE ROTACION……………………………..………………21

8.3SISTEMA CONTROL DE POZO……………………..……………….24 8.4SISTEMA DE CIRCULACION………………..……………………….25 9

TIPOS DE POZOS………………………………………………..………..28 9.1 POZO EXCAVADO………………………..…………...…………….28 9.2 POZO TALADRADO……………………….…………….………….29 9.3 POZO A CHORO………………………………………..……………29 9.4 POZO PERFORADO………………………………….……………..29 9.5 POZO CLAVADO………………….………………..………………..29

BROCAS……………………...……………………..……………………..29

11 TIPOS DE BROCAS……………………………..……..…………………30 11.1

BROCAS TRICONICAS…...…………………..………………….32

11.2 BROCAS COMPACTAS…………………….…………………….32 12 CONCLUSIONES…………………………………..…………..………….35 13 BIBLIOGRAFIA………………………………………..……………………36

LISTA DE FIGURAS

pag. figura 1. formas de encontrar los hidrocarburos. ………….…………….17 Figura 2. Sistema de levantamiento y sus partes…………..……………18 Figura 3. Bloque corona…………………………………….………………20 Figura 4. Bloque viajero……………………………….…………...………..20 Figura 5. Mesa rotaria………………………………………..………..…….21 Figura 6. Llaves de potencia………………………………….……..……..22 Figura 7. Swuivel…………………………………………...……………….23 Figura 8. Válvula impide reventones (BOP´s)……………………...…….24 Figura 9.La broca de cono giratorio…………………….…………...…….32 Figura 10. Los dientes o insertos de una broca…..……………………...33 Figura 11. Broca para formaciones duras………….……………………..33 Figura 12. Broca PDC……………………………………………………….34

INTRODUCCION

Desde la antigüedad el petróleo aparecía de forma natural en ciertas regiones terrestres como son los países de Oriente Medio. Hace 6.000 años en Asiria y en Babilonia se usaba para pegar ladrillos y piedras, en medicina y en el calafateo de embarcaciones; en Egipto, para engrasar pieles; las tribus precolombinas de México pintaron esculturas con él; y los chinos ya lo utilizaban como combustible. La primera destilación de petróleo se atribuye al sabio árabe de origen persa AlRazi en el siglo IX, inventor del alambique, con el cual obtenía queroseno y otros destilados, para usos médicos y militares. Los árabes a través del Califato de Córdoba, actual España, difundieron estas técnicas por toda Europa. Durante la Edad Media continuó usándose únicamente con fines curativos. Un pozo no es un simple hueco perforado en el suelo, si no que es una estructura que debe reunir requisitos de índole técnica, económica, entre otros aspectos. Por lo tanto, debe permitir obtener el caudal necesario al menor costo posible, debe ser durable y eficiente. El contenido de informe comprende temas referidos a nociones básicas de geología, perforación e introducción al petróleo, que ayudan a la comprensión de los procesos en la perforación de pozos y equipos que se utilizan día a día en la industria del petróleo. Brinda los conocimientos necesarios a las personas involucradas con la perforación de pozos de petróleo a fin de que estas labores se ejecuten de forma eficiente.

PLANTAMIENTO DEL PROBLEMA Hace 6.000 años en Asiria y en Babilonia se usaba para pegar ladrillos y piedras, en medicina y en el calafateo de embarcaciones; en Egipto, para engrasar pieles;

las tribus precolombinas de México pintaron esculturas con él; y los chinos ya lo utilizaban como combustible. El petróleo es la fuente de energía más importante en la actualidad; además es materia prima en numerosos procesos de la industria química. El origen del petróleo es similar al del carbón. En ambos casos, se hallan en las rocas sedimentarias, pero el petróleo procede de la descomposición de materia orgánica (especialmente restos de animales u grandes masa de placton en un medio marino). Su explotación es un proceso costoso que sólo está al alcance de grandes empresas. El producto es un compuesto químico complejo en el que coexisten partes sólidas, líquidas y gaseosas. Lo forman, por una parte, unos compuestos denominados hidrocarburos, formados por átomos de carbono e hidrógeno y, por otra, pequeñas proporciones de nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales. Se presenta de forma natural en depósitos de roca sedimentaria y sólo en lugares en los que hubo mar. La institución no cuenta con un manual básico de geología, perforación de pozos de petróleo, por lo tanto es difícil para los estudiantes la búsqueda de investigaciones precisas para el desarrollo de sus conocimientos, trabajos y exposiciones, en la biblioteca de la institución se encuentran algunas soluciones pero son demasiado extensas y la vez poco concisas, por lo tanto se dificulta la búsqueda de información.

JUSTIFICACION El proyecto de perforación es creado con el fin de satisfacer las necesidades de investigación y capacitación de los estudiantes de la corporación institucional del petróleo. Su creación es con el fin de aclarar dudas e inquietudes en los diversos temas del área de geología y perforación.

Los estudiantes contaran con ayuda teórica, sobre algunos temas de geología, perforación I, II, III, tendrá conceptos claros y entendibles, ilustraciones de cada uno de los componentes, equipos, herramientas y sistemas que se utilizan día a día en un taladro convencional de perforación de pozos petroleros. Además los aprendices y profesores de geología, introducción al petróleo y perforación de pozos de petróleo podrán utilizar el manual y sacar el mejor provecho posible ya que este cuenta con diversos temas e ilustraciones de diferentes temas de la carrera técnica. Este manual es una ayuda más de aprendizaje tanto para alumnos como para los docentes, porque cada día que pasa aprendemos cosas nuevas.

OBJETIVO GENERAL Elaborar un proyecto en el que podrá encontrar los conocimientos suficientes y necesarios para el desarrollo de tanto del aprendiz como la institución, y será como una guía de enseñanza durante la carrera técnica. 11

OBJETIVOS ESPECIFICOS  Establecer el nivel de conocimiento sobre el tema como apoyo pedagógico.  Identificar cada uno de los sistemas y equipos utilizados en perforación.  Conocer los diferentes conceptos básicos que se encuentran en un taladro

de perforación.  Recopilar información para dar desarrollo a la investigación que se desea

argumentar con ideas claras.  Fortalecer el conocimiento de los diversos temas y principios de

perforación de pozos petroleros.

MARCO TEORICO EL PETROLEO El petróleo en el idioma griego: πετρέλαιον, significa "aceite de roca") es una mezcla heterogénea de compuestos orgánicos, principalmente hidrocarburos

insolubles en agua. También es conocido como petróleo crudo o simplemente crudo. Es de origen fósil, fruto de la transformación de materia orgánica procedente de zooplancton y algas que, depositados en grandes cantidades en fondos anóxicos de mares o zonas lacustres del pasado geológico, fueron posteriormente enterrados bajo pesadas capas de sedimentos. La transformación química (craqueo natural) debida al calor y a la presión durante la diagénesis produce, en sucesivas etapas, desde betún a hidrocarburos cada vez más ligeros (líquidos y gaseosos). Estos productos ascienden hacia la superficie, por su menor densidad, gracias a la porosidad de las rocas sedimentarias. Cuando se dan las circunstancias geológicas que impiden dicho ascenso (trampas petrolíferas como rocas impermeables, estructuras anticlinales, márgenes de diapiros salinos,) se forman entonces los yacimientos petrolíferos. El producto es un compuesto químico complejo en el que coexisten partes sólidas, líquidas y gaseosas. Lo forman, por una parte, unos compuestos denominados hidrocarburos, formados por átomos de carbono e hidrógeno y, por otra, pequeñas proporciones de nitrógeno, azufre, oxígeno y algunos metales. Se presenta de forma natural en depósitos de roca sedimentaria y sólo en lugares en los que hubo mar. Su color es variable, entre el ámbar y el negro y el significado etimológico de la palabra petróleo es aceite de piedra, por tener la textura de un aceite y encontrarse en yacimientos de roca sedimentaria. Es un recurso natural no renovable y actualmente también es la principal fuente de energía en los países desarrollados. El petróleo líquido puede presentarse asociado a capas de gas natural, en yacimientos que han estado enterrados durante millones de años, cubiertos por los estratos superiores de la corteza terrestre. Factores para su formación: Ausencia de aire Restos de plantas y animales (sobre todo, plancton marino) Gran presión de las capas de tierra Altas temperaturas Acción de bacterias HISTORIA Desde la antigüedad el petróleo aparecía de forma natural en ciertas regiones terrestres como son los países de Oriente Medio. Hace 6.000 años en Asiria y en Babilonia se usaba para pegar ladrillos y piedras, en medicina y en el calafateo de embarcaciones; en Egipto, para engrasar pieles; las tribus precolombinas de México pintaron esculturas con él; y los chinos ya lo utilizaban como combustible.

La primera destilación de petróleo se atribuye al sabio árabe de origen persa AlRazi en el siglo IX, inventor del alambique, con el cual obtenía queroseno y otros destilados, para usos médicos y militares. Los árabes a través del Califato de Córdoba, actual España, difundieron estas técnicas por toda Europa. Durante la Edad Media continuó usándose únicamente con fines curativos. En el siglo XVIII y gracias a los trabajos de G. A. Hirn, empiezan a perfeccionarse los métodos de refinado, obteniéndose productos derivados que se utilizarán principalmente para el engrasado de máquinas. En el siglo XIX se logran obtener aceites fluidos que empezaran pronto a usarse para el alumbrado. En 1846 el canadiense A. Gesnerse obtuvo queroseno, lo que incrementó la importancia del petróleo aplicado al alumbrado. En 1859 Edwin Drake perforó el primer pozo de petróleo en Pensilvania. La aparición de los motores de combustión interna abrió nuevas e importantes perspectivas en la utilización del petróleo, sobre todo en uno de los productos derivados, la gasolina, que hasta entonces había sido desechada por completo al no encontrarle ninguna aplicación práctica. El 14 de septiembre de 1960 en Bagdad, (Iraq) se constituye la Organización de Países Exportadores de Petróleo (OPEP), fundada por el Ministro de Energías venezolano Juan Pablo Pérez Alfonso, junto con un grupo de ministros árabes. NOCIONES DE LA GEOLOGIA La geología es una ciencia moderna, es la ciencia de la tierra. Como tal estudia su Composición, su estructura y los fenómenos que se producen y se han producido desde el inicio de los tiempos hasta nuestros días. Nuestro planeta tierra tiene una edad aproximada de 5.000.000.000 (cinco mil Millones) de años y el hombre aparece en él hace dos millones de años. En esta casi inimaginable edad de nuestro planeta han pasado muchas transformaciones. Los continentes están en continuo movimiento. Donde había mar hoy hay tierra y donde hoy hay montañas es muy posible que hubiera mar. Hace unos 200 millones de años la masa continental de todas las tierras emergidas formaba un solo continente denominado Pangea. Hace 100 millones de años ese enorme continente se divide en dos partes: Laurasia y Gondwana. Como movimientos más reciente figuran la separación de Groenlandia del continente americano, la unión de América del Sur con América del Norte; la separación progresiva de Australia de la Antártida y la colisión de la India con Asia, que origina la formación de las montañas del Himalaya. Los ríos llevan continuamente tierra y piedras al mar o rellenan los lagos. Durante el largo trayecto y durante años se muelen las piedras continuamente formando arcillas y los granos más duros como el cuarzo forman la arena.

Para hablar de la evolución geológica sudamericana, debemos tener una idea general de la lenta evolución de nuestro planeta, a partir de aquel momento en que toda su superficie se encontraba cubierta por las aguas de un océano primitivo. En un lapso aproximado de 5000 millones de años, se produjeron grandes transformaciones: Emergieron (aparecieron) los primeros continentes, distintos a los actuales. El vulcanismo cubrió extensas regiones con rocas magmáticas o eruptivas. La erosión incesante acumuló, una sobre otras, varias capas de rocas sedimentarias. Los intensos movimientos sísmicos, como consecuencia del desplazamiento de las placas continentales y erupciones volcánicas, plegaron o desplazaron las capas terrestres, formando cordilleras, montañas, mesetas, fosas y otras formas de relieve. Los geólogos estudian estas transformaciones incesantes del relieve terrestre, valiéndose de distintos métodos, como por ejemplo: Método estratigráfico, sirve donde las capas de rocas permanecen en posición horizontal y paralelas unas a otras. Las rocas más antiguas están en la base y las más recientes encima. Método paleontológico, para calcular la edad relativa de las rocas por los fósiles que contienen. Método radiactivo, emplea diversos elementos radiactivos como uranio y carbono CLASIFICACION DE LAS ROCAS Las rocas se dividen, de conformidad con sus orígenes, en tres grandes grupos: rocas ígneas, rocas sedimentarias y rocas metamórficas. Rocas ígneas Son rocas de formación eruptiva (ígneas) y la división de éstas se basa en las Diversas condiciones de presión que actúan en el momento de la cristalización del magma pueden ser: Intrusivas o plutónicas: Cristalizadas en profundidad 15

Hipoabisales o filonianas: Cristalizadas a profundidad intermedia Efusivas o volcánicas: Cristalizadas en superficie Rocas sedimentarias Se han formado en base a los depósitos y recementación de productos de erosión de otras rocas. La clasificación de estas rocas se atiende más al mecanismo de depósito que es responsable de la textura y estructura final, de la roca que al proceso de disgregación de las rocas preexistentes de las que derivan. Por ejemplo, la arena cuarcífera meteorizada de un granito y depositada en el fondo de un mar prehistórico, puede haber sido convertida, a través de los cambios geológicos, en una masa sólida. Esto puede llamarse una arenisca. Rocas metamórficas Son las que han sido metamorfizadas o cambiadas en su forma a partir de otras rocas. Las rocas ígneas se modifican comúnmente formando esquistos, mientras que las de origen sedimentario como areniscas y pizarras pueden metamorfizarse en cuarcitas y pizarras metamórficas respectivamente.

Procesos de transformación de las rocas Las rocas, que son el punto de origen en los procesos de meteorización, se rompen primero en fragmentos más pequeños y al fin en los minerales individuales de los cuales Están formadas. Simultáneamente, los fragmentos de las rocas y sus minerales son atacados por las fuerzas erosivas y se transforman en nuevos minerales. Estos cambios se producen fundamentalmente por dos tipos de procesos: mecánicos y químicos. CLASIFICACIÓN DEL PETRÓLEO SEGÚN SU GRAVEDAD API Relacionándolo con su gravedad API el American Petroleum Institute clasifica el petróleo en "liviano", "mediano", "pesado" y "extrapesado". Crudo liviano o ligero: tiene gravedades API mayores a 31,1 °API Crudo medio o mediano: tiene gravedades API entre 22,3 y 31,1 °API. Crudo pesado: tiene gravedades API entre 10 y 22,3 °API. Crudo extrapesado: gravedades API menores a 10 °API. LOCALIZACION 16

Al ser un compuesto líquido, su presencia no se localiza habitualmente en el lugar en el que se generó, sino que ha sufrido previamente un movimiento vertical o lateral, filtrándose a través de rocas porosas, a veces una distancia considerable, hasta encontrar una salida al exterior en cuyo caso parte se evapora y parte se oxida al contactar con el aire, con lo cual el petróleo en sí desaparece o hasta encontrar una roca no porosa que le impide la salida. Entonces se habla de un yacimiento. NOTA: El petróleo no forma lagos subterráneos; siempre aparece impregnado en rocas porosas.

figura 1. son las tres formas de encontrar los hidrocarburos.

Estratigráficos: En forma de cuña alargada que se inserta entre dos estratos. Anticlinal: En un repliegue del subsuelo, que almacena el petróleo en el arqueamiento del terreno. Falla: Cuando el terreno se fractura, los estratos que antes coincidían se separan. Si el estrato que contenía petróleo encuentra entonces una roca no porosa, se forma la bolsa o yacimiento. En las últimas décadas se ha desarrollado enormemente la búsqueda de yacimientos bajo el mar y tierra, presentan muchas mayores dificultades a la hora de su localización y, por añadidura, de su explotación. SISTEMAS DE LA PERFORACION

El buen estado y mantenimiento de Los sistemas de la perforación es muy importante porque de ello depende una perforación exitosa y económica.

SISTEMAS DE LEVANTAMIENTO Es el que me permite mover verticalmente la tubería o sarta de perforación, subirla y bajarla, o sacarla y meterla en el pozo. 17

Figura 2, sistema de levantamiento y sus partes.

Principales componentes del sistema:  La torre o mástil de perforación.

Es una estructura de acero de silueta piramidal cuyas cuatro patas se asientan y aseguran sobre las esquinas de una subestructura metálica muy fuerte. La cabria resiste más de 100 toneladas de peso de tubería de perforación además brinda la altura necesaria para manejar la metida y sacada (Viajes) de la tubería al hoyo. Las torres pueden ser fijas o portátiles, telescópicas o trípodes. Las torres se clasifican de acuerdo a la capacidad para soportar cargas verticales y la velocidad lateral del viento que puedan soportar. La torre está formada por la corona (cornisa) la plataforma del encuellador y la subestructura.  La sub-estructura.

Es la parte inferior de la torre que está debajo del piso de perforación. Es un conjunto de vigas resistentes que debe soportar el mástil, los equipos elevadores y el sistema de rotación.

Esta estructura provee espacio debajo de la torre para instalar grandes válvulas de seguridad impide reventones (BOP) que evitan la arremetida del pozo la subestructura soporta todo el peso de la torre el de la mecha rotatoria, el del bloque, el del cuadrante (Kelly) y de toda la sarta. Los equipos de levantamiento son:  Malacate

Ubicado entre las dos patas traseras de la cabria, sirve de centro de distribución de potencia para el sistema de elevador o izaje y el sistema rotatorio. Su funcionamiento está a cargo del perforador. Consiste del carrete principal que sirve para devanar y mantener arrollados cientos de metros de cable de perforación. Sirve para subir y bajar el grupo móvil de poleas.  Bloque corona

Es la parte superior de la torre donde se instala un sistema de poleas fijas por donde pasan las líneas de perforación este sistema soporta la carga total sobre la torre mientras se corre la tubería.

Figura 3.bloque corona, es el que soporta todo el peso de la tubería.

 Bloque viajero

Es el encargado de bajar y subir la tubería de perforación por medio del gancho. Sostenido del bloque corona por medio de poleas.

Figura 4.bolque viajero, encargado de sostener el gancho.

 Gancho

Herramientas de acero que se acopla a asa del bloque viajero sirve para sostener la junta giratoria del sistema en rotación durante la perforación del gancho también cuelgan los escalones del elevador que sirve para colgar o correr la tubería.  Guaya de perforación

Son los cables ó guayas de acero que se utilizan para suspender y sostener las cargas manejadas en la torre. Las líneas de perforación pasan por el bloque viajero y por la corona. Este cable viene en un gran carrete. Las líneas de perforación constan de seis ramales torcidos de acero y cada ramal consta de 9 hebras externas también torcidas que envuelven el núcleo o centro. SISTEMA DE ROTACIÓN

Es el permite el movimiento rotatorio de la broca y consta de los siguientes equipos:  Mesa rotatoria

Transmite rotación a la Kelly atreves de la Kelly bushing el cual tiene una forma cónica que permite recibir las cuñas.

Figura 5. Mesa rotaria, transmite rotación a la Kelly.

 Cuñas

Se encargan de mantener sostenida la tubería, mientras quitan o ponen tubería.  Llaves de potencia

Son las que permiten aflojar o dar torque (apretar) en las juntas de la tubería para la perforación.

Figura 6. Llaves de potencia, se utilizan para darle torque a la tubería.

 Barrena o mecha

Conocida también como broca de perforación, es una herramienta mecánica de corte utilizada en conjunción a un taladro, para la creación de un hoyo o agujero durante la acción de taladrar. Los más importantes son los siguientes:  Swivel

Es la unión giratoria, la cual soporta el peso de la sarta, permite el paso de fluido de perforación y puede girar sin que las poleas roten. Es un mecanismo que va acoplado a la parte superior de la Kelly, es una pieza hueca en el centro. Aquí se acopla la manguera que viene desde la bomba de lodos.

Figura 7. Swuivel, es la encargada de dar paso al lodo, sostener y hacer girar la tubería.



Kelly

Transmite la rotación a la sarta permitiendo el paso del fluido que viene de la swivel hacia la sarta de perforación. Es generalmente cuadrada o hexagonal, que pasa por el centro de la mesa recibe de esta el necesario movimiento giratorio para poder perforar. El extremo inferior se acopla a las brocas y el extremo superior al eslabón giratorio llamado Swivel que lo soporta conjuntamente con toda la sarta de perforación. La barra es de acero de alta dureza y es hueca por el centro, para de esta manera permitir el paso del lodo de perforación hidráulico. La Kelly puede subir, bajar o detenerse cuantas veces lo desee el perforador mediante el accionamiento de los controles respectivos. SISTEMA CONTROL DE POZO

Permite controlar y prevenir el flujo incontrolado del fluido de la formación hacia el pozo. 23

Figura 8, válvula impide reventones (BOP´s)

Constituye uno de los equipos de mayor interés para salvaguardar la vida del pozo, los trabajos que se han hecho para perforarlo y hasta la vida y seguridad del personal que labora en la Planchada ante los peligros de Reventones y arremetidas que ocurren durante la perforación. El equipo de Control de reventones constituye el sistema de control de Pozos del Taladro. En un taladro de 750 HP se posee para este sistema dos válvulas impide reventones (VIR`s) O BOP, por sus siglas en inglés. La BOP Anular, de 11 pulgadas, que posee una presión de trabajo de 3000 psi a 5000 psi, según las presiones que se manejan en las formaciones a perforar, está hecha con empaque de acero reforzada con una goma especial teniendo como función cerrar la tubería. Una segunda válvula, llamada BOP RAM, también de 11”, permite cerrar un determinado diámetro de tubería de perforación o bien el hoyo abierto. Esta última Válvula posee dos sets de ranes o arietes. Los ciegos, que cierran solamente el hoyo abierto, y los cortantes, que cortan la tubería y cierran el pozo. 24

Entre las válvulas anulares y de arietes, se encuentran carretos que están provistos de orificios donde se conecta la línea que va al distribuidor de flujo usado para controlar las arremetidas y la línea de matar el pozo por donde se bombea lodo pesado. SISTEMA DE CIRCULACIÓN La principal función es la remoción de cortes y utiliza un lodo de perforación, los cortes están suspendidos en el lodo. Es el que prepara, almacena, bombea, inyecta y circula permanentemente un lodo de perforación que cumple varios objetivos: lubrica la broca, sostiene las paredes del pozo y saca a la superficie el material sólido que se va perforando. El fluido de perforación que se utiliza puede ser un lodo: Base agua. Base aceite. Base de aire o gas. Los lodos de perforación son el líquido lubricante y transportador de desechos que se utiliza para perforar pozos petroleros. Este líquido se bombea hasta la mecha o punta de taladro y arrastra hasta arriba, a la boca del pozo, todos los pedazos de tierra y piedra que se ha taladrado hasta el momento. Estos lodos se filtran y limpian para ser reutilizados, y hay tecnología que permite el uso de los desechos para fertilizar tierras agrícolas. Los equipos utilizados para la circulación son:

 El tubo vertical o Kelly

Transmite la rotación a la sarta permitiendo el paso del fluido que viene de la swivel hacia la sarta de perforación.  La manguera rotatoria

Está conectada al stand pipe y termina en la swivel dejando pasar por el interior el lodo de perforación.  Las bombas

La bomba es el elemento que realiza la función más importante del sistema. Debe aportar un volumen conveniente de fluido, sea cual fuere la presión necesaria para elevar hasta la superficie los detritos originados por la acción de la broca, mantener el equilibrio de presiones dentro del pozo y refrigerar la broca. Preferentemente deberá haber en el cantero de obras dos bombas, las cuales podrán usarse por separado, en paralelo o en serie. Las bombas usadas para la circulación de fluido de perforación al pozo deberán ser preferentemente de tipo pistón o de doble efecto.  El área de acondicionamiento del fluido

Allí se reparan los fluidos de perforación después de haber salido del pozo.  Separadores de gas

Estructura encargada de separar el que se encuentra sujeto al lodo de perforación.  Desarenador

Estructura diseñada para retener la arena que sale del pozo y viene sujeto junto al lodo con el que se está perforando.  Separador de sólidos

Son los que separan los cortes de perforación mediante unas mallas conocidas como zarandos.  Tubería de perforación

Es la encargada de transportar el fluido de perforación hasta la broca.  Drill pipe

Tubería construida con acero especial y se usa agregándose cada vez que se introduce el Kelly totalmente en el pozo y vuelve a sacarse, ya que de esta manera a dejado el espacio disponible para la tubería.  Drill collars o tubería pesada de perforación

También conocida como Botellas o Sobrepeso. Son tubos de 6” ó más y de 10‘a 20’ de largo y con un peso de 500 a 700 Kg. Su finalidad es aumentar el peso de la sarta de perforación y conseguir fácilmente el corte con los tríconos. El lodo es succionado del tanque de almacenamiento por las bombas y tiene el siguiente recorrido:  Stand pipe

Tuvo parado al lado al lado de la torre. Manguera de lodo: manguera flexible que está conectada del stand pipe a la swivel o top drive.  Swivel

Es la unión giratoria, la cual soporta el peso de la sarta, permite el paso de fluido de perforación y puede girar sin que las poleas roten.  Kelly

Transmite la rotación a la sarta permitiendo el paso del fluido que viene de la swivel hacia la sarta de perforación.  Mesa rotatoria

Se trata del corazón del sistema rotativo. Se trata de un conjunto que recibe la energía transmitida por una unidad matriz, permitiendo la rotación de la columna de perforación a través del Kelly. Su función es la de recibir la fuerza necesaria del motor para poder girar la sarta de perforación. Estas mesas pueden ser accionadas por acople directo o por engranajes y son redondas con tamaño de acuerdo a la magnitud del equipo de perforación. En el centro lleva una abertura que puede ser cuadrada o hexagonal por la que pasa la barra giratoria llamada Kelly.  BOP

Sistema de control de reventones. (Blow Out Preventor)  Sarta de perforación

Línea de tubería en carda de llevar el lodo hasta el fondo del pozo.

 Broca

Herramienta mecánica de corte utilizada en conjunción a un taladro, para la creación de un pozo durante la acción de perforar.  Anular

Parte por la cual el lodo de perforación retorna hasta la superficie, está ubicada en medio de la pared del pozo y la parte externa de la tubería.  Flow line

Línea de flujo que lleva al lodo hasta los zarandos para empezar el proceso separación de cortes de perforación. Equipos de control de sólidos (rumba, piscina de asentamiento, desarenador, desgasificador, desarcillador, mud cleaner) Estos son para tratamiento del lodo y limpieza del mismo. Piscinas de almacenamiento de lodo: es donde se tiene el lodo mientras se va bombeando al pozo. TIPOSDE POZOS Los pozos se clasifican en cinco tipos de acuerdo con el método de construcción.  Pozo excavado

Aquel que se construye por medio de picos, palas, etc., o equipo para excavación como cucharones de arena. Son de poca profundidad y se usan donde el nivel freático se encuentra muy cercano a la superficie. Su principal ventaja es que pueden construirse con Herramientas manuales, además su gran diámetro proporciona una considerable reserva de agua dentro del pozo mismo.  Pozo taladrado

Aquel en que la excavación se hace por medio de taladros rotatorios, ya sean manuales o impulsados por fuerza motriz. Su principal ventaja es que pueden construirse con herramientas manuales, además su gran diámetro proporciona una considerable profundidad del pozo mismo. 28

 Pozo a chorro

Aquel en que la excavación se hace mediante un chorro de agua a alta velocidad. El chorro afloja el material el cual actúa y lo hace rebalsar fuera del hueco.  Pozo clavado

Aquel que se construye clavando una rejilla con punta, llamada puntera. A medida que esta se calva en el terreno, se agregan tubos o secciones de tubos enroscados. Son de pequeño diámetro.  Pozo perforado

La excavación se hace mediante sistemas de percusión o rotación. El material cortado se extrae del hueco con un achicador, mediante presión hidráulica, o con alguna herramienta hueca de perforar. Cada tipo de pozo tiene sus ventajas particulares, que pueden ser, la facilidad de construcción, tipo de equipo requerido, capacidad de almacenamiento, facilidad de penetración o facilidad de protección contra la contaminación. BROCAS Teniendo en cuenta que la tecnología en las operaciones de perforación de pozos exploratorios cada día es más avanzada, es obligación estar al tanto de estos avances. Todos los sistemas de perforación implementados en el mundo deben tener esa herramienta necesaria como lo es la broca. Desde los comienzos de la historia de la perforación este elemento ha jugado un papel demasiado importante y sus avances en cuanto a diseño, materiales de construcción, no deben inquietar, por lo tanto debemos estar al tanto de todo esto. Es importante tener en cuenta que cada casa constructora tiene sus propias especificaciones y codificación para cada broca, pero tienen un objetivo en común desarrollar una tecnología que nos permita avanzar en la perforación al menor costo posible y con las mejores condiciones de seguridad.  BROCAS DE PERFORACION.

Cada broca tiene un diámetro específico que determina el diámetro del hoyo que se intente hacer. Y como en las tareas de perforación se requieren brocas de diferentes diámetros, hay un grupo de gran diámetro que va desde 610 hasta 1.080 mm y seis rangos intermedios. El peso de esta clase de barrenas es de 1.080 a 1.575 kilogramos, lo cual da idea de la robustez de la pieza. El otro grupo de barrenas, de 36 rangos intermedios de diámetro, incluye las de 73 hasta 660 mm de diámetro, cuyos pesos acusan 1,8 a 552 kilogramos. La selección del grupo de barrenas que ha de utilizarse en la perforación en determinado sitio, depende de los diámetros de las sartas de revestimientos requeridas. Por otra parte, las características y grado de solidez de los estratos que conforman la columna geológica en el sitio determinan el tipo de barrenas más adecuado que debe elegirse. Generalmente, la elección de barrenas se fundamenta en la experiencia y resultados obtenidos en la perforación de formaciones muy blandas, semiduras, duras y muy duras en el área u otras áreas. En el caso de un territorio virgen se paga el noviciado y al correr el tiempo se ajustara la selección a las características de las rocas. TIPOS DE BROCAS Originalmente, en los primeros años de la perforación rotatoria, el tipo común de broca fue la de arrastre, fricción o aletas, compuesta por dos o tres aletas. La base afilada de las aletas, hechas de acero duro, se reforzaba con aleaciones metálicas más resistentes para darle mayor durabilidad. Algunos tipos eran aletas reemplazables. Este tipo de brocas se comportaban bien en estratos blandos y semiduros, pero en estratos duros el avance de la perforación era muy lento o casi imposible. El filo de la aleta o cuchilla se tornaba romo rápidamente por el continuo girar sobre roca dura, no obstante el peso que se le impusiese a la barrena para lograr que penetrara el estrato. Al surgir la idea de obtener una muestra cilíndrica larga (núcleo) de las formaciones geológicas, la broca de aleta fue rediseñada integrándole un cilindro de menor diámetro, concéntrico con el diámetro mayor de la broca. Así que durante la perforación, la desmenuza una superficie circular creada por la diferencia entre los dos diámetros, y el núcleo, de diámetro igual al del cilindro interno de la barrena, se va cortando a medida que la barrena corta-núcleo avanza. 30

A partir de 1909 la broca de conos giratorios hizo su aparición. Este nuevo tipo de barrena gano aceptación bien pronto y hasta ahora es el tipo más utilizado para perforar rocas, desde blandas hasta las duras y muy duras. Las barrenas se fabrican de dos, tres o cuatro conos. A través de la experiencia acumulada durante todos estos años, el diseño, la disposición y características de los dientes integrales o los de forma esférica, semiesférica o botón incrustado, tienden a que su durabilidad para cortar el mayor volumen posible de roca se traduzca en la economía que representa mantener activa la barrena en el hoyo durante el mayor tiempo posible. Cada cono rota alrededor de un eje fijo que tiene que ser muy fuerte para que cada cono soporte el peso que se le impone a la broca y pueda morder bien la roca para desmenuzarla. Por lo tanto, el encaje del cono debe ser muy seguro para evitar que el cono se desprenda. El movimiento rotatorio eficaz del cono se debe al conjunto de rolineras internas empotradas alrededor del eje, las cuales por lubricación adecuadamente hermética mantienen su deslizamiento. Además, la disposición, el diámetro y las características de los orificios o boquillas fijas o reemplazables por donde sale el lodo a través de la barrena, han sido objeto de modificaciones técnicas para lograr mayor eficacia hidráulica, tanto para mantener la barrena en mejor estado físico como para mantener el fondo del hoyo libre de ripios que produce el avance de la barrena.Por los detalles mencionados se apreciara que la fabricación de barrenas requiere la utilización de aceros duros y aleaciones especiales que respondan a las fuerzas de desgaste que imponen a las diferentes partes de la barrena la rotación y el peso, la fricción, el calor y la abrasión.. En este texto vamos a tratar de ampliar un poco lo que es esta gran gama de brocas de perforación y en qué tipos de formación son más utilizados cada uno de ellos.  BROCAS TRICONICAS.

Figura 9.Las brocas de conos giratorios son unos de los más utilizados en la industria por su gran variedad.

El cuerpo de la broca consiste de una conexión de rosca con la cual se sujeta la broca de la tubería, los conos están montados sobre unos cojinetes. El lubricante para estos cojinetes y los sitios por donde pasa de manera continúa el fluido de perforación con el propósito de limpiar el fondo del hueco de los recortes producidos por la operación de perforación. Uno de los propósitos de la forma del cuerpo de la broca es para que el fluido de perforación llegue de forma directa donde este hará más eficientemente su trabajo de limpieza. Muchos de los diferentes tipos de brocas triconicas utilizan jets en la parte superior entre los conos para limpiarlos directamente.  BROCAS COMPACTAS. (PDC)

Otro tipo de brocas llamadas de diamante, porque su elemento cortante lo forman diamantes industriales incrustados en el cuerpo de la barrena. El diseño del cuerpo de la barrena así como la disposición y configuración de las hileras de diamantes ofrecen una gran variedad de alternativas para perforar las diferentes clases de rocas.

Figura 10. La posición que adaptan los dientes o insertos en la operación de perforación

Durante los últimos años se viene experimentando y acumulando experiencia con la perforación con aire en vez de lodo. Esta nueva modalidad ha introducido cambios en el tipo de broca requerida. La variedad de tipos de brocas disponibles demuestra el interés que los fabricantes mantienen para que el diseño, la confección y utilización de brocas de perforación representen la más acendrada tecnología.

Figura 11. Esta broca es utilizada en formaciones duras y abrasivas.

Presentan una variedad de estilos para perforación rotatoria y con motor de fondo. Están diseñadas en varios tamaños, grados y concentraciones de diamante natural, dependiendo del uso especifico que se le vaya a dar.

Figura 12. Esta broca PDC es utilizada para perforar formaciones blandas y en formaciones viscosas o pegajosas que tradicionalmente limitan el desempeño de la operación de perforación.

CONCLUSIONES La geología identifica hoy varios tipos de estructuras subterráneas donde se pueden encontrar yacimientos de petróleo: anticlinales, fallas, domos salinos, estratigráfico, etc. En todo caso, el petróleo se encuentra ocupando los espacios de las rocas porosas, principalmente de rocas como areniscas y calizas. Es algo así como el agua que empapa una esponja. En ningún caso hay lagos de petróleo. Por consiguiente, no es cierto que cuando se extrae el petróleo quedan enormes espacios vacíos en el interior de la tierra. Si tomamos el ejemplo de la esponja, cuando ésta se exprime vuelve a su contextura inicial. En el caso del petróleo, los poros que se van desocupando son

llenados de inmediato por el mismo petróleo que no alcanza a extraerse y por agua subterránea. Los orígenes del gas natural son los mismos del petróleo, pues, como se dice, el gas es petróleo en estado gaseoso.

BIBLIOGRAFIA SISTEMAS DE PERFORACION Maquinarias Roto percutoras Business Globalizatión. www.scribd.com/doc/4789455/SISTEMAS-DE-PERFORACION- - 171k Métodos de Levantamiento Artificial - Monografias.com Cada uno de los sistemas de Levantamiento Artificial tiene limitaciones económicas y operacionales que lo excluyen de cualquier consideración en ciertas... www.monografias.com/trabajos63/metodos-levantamiento-artificial/metodoslevantamiento-artificial2.shtml - 62k Perforación de los pozos petrolíferos | Textos Científicos 28 Jun 2006... Perforación de los pozos petrolíferos. La única manera de saber realmente si hay petróleo en el sitio donde la investigación geológica... www.textoscientificos.com/petroleo/perforacion-pozos-petroliferos - 17k -

Estimulación y desarrollo En la estimulación de pozos profundos hay que tener en cuenta que el ácido puede tardar cierto tiempo en alcanzar la formación. Si además de tener el nivel... www.miliarium.com/Proyectos/EstudiosHidrogeologicos/Anejos/Desarrollos/Estim ulacion_Desarrollo.htm Cementacion Este procedimiento es muy utilizado en la cementación de pozos para agua, y también en los de petróleo, donde se usan tapones más complicados,... www.miliarium.com/Proyectos/EstudiosHidrogeologicos/Anejos/Entubacion_Ceme ntacion/Cementacion.asp - 55k Completación de pozos - Monografias.com Presenta algunos costos adicionales (cementación, cañoneo, taladro, etc.... Los costos de cañoneo pueden ser significativos cuando se trata de intervalos... www.monografias.com/trabajos17/completacion-pozos/completacion-pozos.shtml - 99k Introducción sobre el Petróleo "El petróleo se encuentra bajo tierra, en diferentes regiones, distribuidas por todo el planeta, conocidas con el nombre de CUENCAS SEDIMENTARIAS. ...http://www.ingenieroambiental.com/?pagina=825 - 105k - Páginas similares