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Curso Básico de Perforación

• 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

Agenda

• 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

Introducción

• Discusión de los pozos perforados en Colombia

• Evaluación de lo discutido en el curso

• Certificación

• CD rom con la información presentada

Introducción

expectativas .......

Milford Sound

Componentes del Taladro

1. Corona3. Cable de Perforación4. Monkeyboard5. Bloque Viajero6. Top Drive• Mastil• Tubería de Perforación• Casa del Perro• Preventoras13. Generadores16. Bombas de Lodo12. Tanques de Lodo13. Piscina de Reserva14. Zarandas15. Choke Manifold16. Rampa de Tubería

CORONA (Crown)

Es un ensamblaje de poleas montado sobre vigas en el tope del taladro. El cable de perforación es corrido sobre las poleas hasta el tambor de levantamiento (parte del malacate)

CATLINE Boom & Hoist Line

Estructura metálica erigida cerca del tope del taladro, usada para levantar material

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.

Encuelladero (Monkeyboard)

Es la plataforma de trabajo del encuellador desde donde organiza la tubería de perforación, su altura depende del número de tubos conectados que se manejen en el taladro, por lo general tres (90 pies)

Bloque Viajero (Travelling Block)

Es un arreglo de poleas a través del cual el cable de perforación es manejado y sube o baja en la torre

Top Drive

El top drive rota la sarta de perforación y la broca sin usar la mesa rotaria. Es operado desde una consola de control en el piso del taladro (rig floor)

Torre ó Mástil (Mast)

Es una estructura portátil, con la capacidad de ser erigida ó izada como una unidad a la posición de trabajo

Tubería de Perforación (Drill Pipe)

Son tubos de alto peso usados para rotar la broca y circular el fluido de perforación. Por lo general son juntas de 30 pies que permiten acoplarse entre ellas y con las herramientas necesarias para perforar.

Weatherford renta tubería de perforación y otras herramientas de fondo de pozo

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

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

Tanque de Agua (Water Tank)

Usado para almacenar agua que es utilizada en la mezcla del fluido de perforación, de cemento y para la limpieza del taladro

Bandeja de Cableado (Electric Cable Tray)

Soporta el peso de los cables eléctricos que alimentan el poder desde el panel de control a los motores del taladro y el equipo adicional

Preguntas ?

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

Tanques de Combustible (Fuel Tanks)

Tanques para el almacenamiento del combustible para el sistema de generación de poder.

Electric House

En taladros eléctricos de diesel, motores diesel de alta potencia alimentan generadores eléctricos. Estos generadores producen electricidad que fluye a través de cables a paneles de control de donde se proveen los equipos

Bombas de Lodo(Mud Pumps)

Grandes bombas de reciprocación son usadas para circular el lodo (fluido de perforación) en un taladro

Tanques de Lodo (Mud Pits)

Serie de tanques abiertos, a través 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 están divididos en compartimentos de acuerdo con su uso: shaker pits, settling pits y suction pits.

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

Separador de Gas(Mud Gas Separator)

Es un aparato usado para retirar gas del lodo proveniente del pozo cuando se presenta invasión de gas en el pozo.

Zaranda (Shale Shaker)

Corresponde a una serie de bandejas con mallas que vibran para remover los cortes perforados del fluido saliente. El tamaño de las aperturas es seleccionado para que sean menores al tamaño de los cortes y asegurar su remoción.

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

Rampa de Tuberia(Pipe Ramp)

Rampa angular que sirve para arrastrar y subir la tuberia y herramientas hasta la plataforma y la mesa rotaria.

Acumulador(Accumulator)

Es el aparato de almacenamiento para fluido hidraúlico a presión que es usado en la operación de las válvulas preventoras

Componentes del TaladroBroca 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

Malacate(Drawworks)

Es el mecanismo de levantamiento en un taladro de perforación. Consiste de un winche de gran tamaño que enrolla y libera el cable de perforación y asi levanta o baja los componentes de la sarta y las herramientas

Collares de Perforación (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 perforación.

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

Mesa Rotaria (Rotary Table)

Es el principal componente de rotación para girar y soportar la sarta de perforación; consiste de elementos de rotación que permiten utilizar velocidades variables y a la vez soportar el peso de la sarta dentro del pozo.

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.

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.

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.

Weatherford comercializa cuñas de este tipo

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)

Preguntas ?

• Perforación• Sistema de Circulación• Viajes• Registros (Logging)• Corrida de Revestimiento• Cementación• Completamiento

Operaciones Convencionales de Perforación

• 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

Perforación

Sarta de Perforación:

Tubería (Drill Pipe)Tubería Pesada (Heavy Wate DP)Martillos (Jars)Collares (Drill Collars)Estabilizadores (Stabilizers)Broca

Perforación

Weatherford renta y vende:

• Drill Pipe

• Spiral-Wate®

• Hevi-Wate™

• Drill Collars

• Tubing

Perforación

Weatherford renta y vende:

• Estabilizadores

• Martillos

• Motores

Weatherford

THERE’S NOTHING WE CAN’T DO FOR YOU

Origen del Petróleo

Tierra Material lavado hacia el mar

Remanentes de Plankton, seres marinos de tamaño ínfimo

Material orgánico fallece y se deposita

Capas de sedimentos se forman cuandomateriales como arena, arcilla y losremanentes orgánicos se depositan enel fondo del océano

Parte del material orgánico cambia ahidrocarburos, mezlados con otros materiales sedimentarios

Las capas o estratos se van compri-miendo a medida que sigue deposi-tándose material sobre ellos

Aceite,atrapado por la capa superior que facilita la formación del reservorioó yacimiento

Movimientos de la tierra causan deformaciones de la corteza

Gas, Aceite y Agua

Material sedimentario en depositación

Arenisca limpia, parte de un yacimiento

Espacios porosos donde se almacenangas, aceite y agua

Arena (cuarzo)

Tipos de Yacimientos

Sistema de Circulación

Funciones del Lodo

• llevar los cortes del fondo a superficie

• sostener las paredes del pozo

• controlar las presiones naturales en las formaciones perforadas

• enfriar y lubricar la broca y la sarta de perforación

• ayudar a soportar la sarta de perforación (boyancia)

Funciones del Lodo

• mantener el pozo limpio de cortes

• suspender los cortes cuando se para la circulación

• permitir obtener información de las formaciones

• transmitir potencia hidraúlica a la broca

• permitir la fácil remoción de los cortes en superficie

Propiedades del Lodo

• densidad

• sólidos

• viscosidad

• filtración

• alcalinidad

• salinidad

Perforación

• Se perfora hasta la profundidad designada para sentar revestimiento (casing)

• Una broca puede no ser suficiente para alcanzar la profundidad deseada

• Se realizan viajes para cambio de broca o cuando se presentan problemas operacionales

Perforación

• Durante la operación normal, se llevan registros de las condiciones de perforación mediante el uso de equipo y personal especializado para determinar la composición de las formaciones perforadas y la presencia de hidrocarburos

• El personal esta compuesto por geólogos y técnicos

Registros de Lodo

Registro de Lodo

• La unidad de registro, conocida como Unidad de Registro de Lodo (Mud Logging Unit) esta conectada a los principales componentes de la mesa rotaria para llevar registro de los parámetros continuamente

• Este servicio es prestado por compañías especializadas y depende del operador la calidad de la información registrada

Registro de Lodo

Preguntas ?

Viajes

• La rata de penetración nos permitirá determinar cuando es el momento de hacer el cambio

• Para hacer el viaje se debe circular el pozo hasta sacar todos los cortes a superficie (bottoms-up)

• El viaje debe hacerse evitando que haya arrastre de la tubería para prevenir derrumbes y pega de la herramienta

Logging

• Una vez se ha llegado a la profundidad de revestimiento, es necesario determinar las características de las formaciones por medio de registros eléctricos

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

CONDUCTOR (26” – 20”)

SUPERFICIE (20” – 13-3/8”)

INTERMEDIO (13-3/8” – 7”)

LINER (9-5/8” – 5”)

TIE-BACK LINER (9-5/8” – 5”)

TYPICAL DEPTHS

40-1500 FT

100-3000 FT

4000-16000 FT

GREATER THAN20000 FT

• 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

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

Cementación

INTERMEDIATEOR SURFACE CASING

CASING IN CASINGANNULUS

PREVIOUS CASING SHOE

EXTERNAL CASINGPACKER (OPTIONAL)

CASINGOPEN HOLE

BOTTOM WIPER PLUG

CASING/OPENHOLE ANNULUS

FLOAT COLLAR

FLOAT SHOE(GUIDE SHOE)

PLUG DROPPING HEAD

TOP PLUGCEMENTING MANIFOLD

LANDING JOINT(CROSS-OVER)

CENTRALIZER

CEMENT BASKET(OPTIONAL)

SCRATCHERS

Cementación

Cementación – Two Plug Method

1. Lodo es circulado para acondicionar el pozoantes de cementar

Two Plug Method

2. Se deja caer el tapón 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 tapón de fondo se sienta en el collar flotadorCemento 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 tapón 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 tapón 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 verán si se está cementando hasta superficie

Two Plug Method8. Cuando el cemento ha fraguado, desarrollando

resistenciaa la compresión, se corre con broca en el pozo

Se perfora zapato flotador y se inicia la perforación de hueco nuevo

Preguntas ?

Waikata river

• 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

• 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

Operaciones no Convencionales

• 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

Logística

• 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

• 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

• 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

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.

• 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

• 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 país, 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 perforación, el lodo debe soportar los cortes perforados y, con la circulación, 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 tubería y causando su pega

Chatarra en el hueco

• Se produce la pega de tubería por la caida de herrramientas ó 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

preguntas ?

Lake Pukaki – Mount Cook

Equipo de Pesca

Continuous Overshot (1.858 -3.625” Ods) Continuous Snipper Overshot (2-1/16” & 2.700”

Venturi-Jet Junk Basket(1.688” - 3.125” Ods)

Equipo de Pesca

Pescantes para registros

Overshoots y Spears Bowen

Equipo de Pesca

Dual ActingCT Jar

HydraulicFishing Jar

Spear Hidraulico

Overshot Hidraulico

Equipo de Pesca - Milling

Family of Tungsten Carbide

Combo Mill

MacJet Nozzle Mill AssemblyChomps

Bear Claw

Nipple Profile Mill

Tiger Claw

• 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

• 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

• 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.

Power Section

CTD Lower End

Assembly

Rotor Catch

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

Equipo de Superficie

Control de Presiones Equipo de Fondo

Fluidos de Perforación

SoftwareEquipo de Superficie

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