Escrito por 1:09 pm Artículos de Opinión

EQUIPO DE PERFORACIÓN

La perforación de pozos es el método por el cual se hace la construcción de un agujero en el subsuelo creado a partir de los movimientos rotatorios que hace la barrena, con el propósito de explorar, delimitar o desarrollar un campo petrolero.

Para poder crear un pozo se requiere del equipo de perforación adecuado para las propiedades del yacimiento, ya que se tiene que hacer un diseño y determinar presiones, que tipo de rocas conforman el yacimiento, la trayectoria, la profundidad, entre otros parámetros. Una vez que se tiene el diseño se selecciona la potencia del equipo de perforación con el que se va realizar la perforación. El equipo de perforación es una estructura mecánica que está constituida por cinco sistemas, que al integrarlos se tiene todo lo necesario para realizar el pozo petrolero.

  • Los cincos sistemas más importantes del equipo de perforación son:
  1. Sistema de Potencia
  2. Sistema de Rotación
  3. Sistema de Izaje
  4. Sistema de Circulación 
  5. Sistema de Prevención de Reventones

1. SISTEMA DE POTENCIA

Es el sistema que se encarga de generar y transmitir la energía eléctrica a los componentes necesarios. este se subdivide en dos partes:

  • Generación de Potencia: Los más comunes son motores de combustión interna, estos son alimentados con diesel. El número de generadores que se requieren, dependerá del tamaño del equipo de perforación, ya que estos son los que suministran la potencia necesaria para su funcionamiento.
  • Transmisión de Energía: Hoy en día los equipos actuales tienen transmisión eléctrica, estos conducen la electricidad que se produce en los generadores hacia los motores eléctricos por medio de cables de conducción eléctrica. Existe otro tipo de transmisión, y es la mecánica sin embargo, hoy en día ya no se utiliza y solo se puede encontrar en equipos viejos. Este se compone de una serie de correas, cadenas, poleas y engranajes.


2. SISTEMA DE IZAJE

Está representada por la muy conocida torre o mástil de perforación. Su función es levantar y bajar la sarta de perforación  y otros equipos sub superficiales, para realizar conexiones y viajes.

Este sistema suministra el medio por el cual se puede realizar el movimiento vertical de la tubería cuando se encuentra dentro del pozo, esto es bajar y sacar la sarta de perforación y la tubería de revestimiento.

Los estructura se compone de:

  • Subestructura: Es acero estructural y las cargas que soporta son superiores a las que soporta el mástil, ya que debe ser capaz de mantenerse firme al soportar las cargas del mástil, el malacate, la mesa rotaria y el piso de trabajo. Además esta debe respetar una altura considerable para permitir las maniobras de instalación de los preventores y línea de flote.
  • Piso de perforación: Está construido por encima de la subestructura y provee una plataforma donde se realizarán los trabajos de perforación y soporte del equipo y las herramientas utilizados durante las operaciones.
  • El mástil: Es una estructura de acero que es construida para soportar todas las cargas verticales, cargas excedentes y el empuje por la acción del viento.

El equipo para el levantamiento de cargas se compone de:

  • Malacate: Realiza operaciones de levantamiento y bajada de la sarta de perforación en el pozo, esta transmite potencia al carrete que se monta sobre su eje para apretar o aflojar las diferentes sartas de perforación.
  • Bloque Corona: Es un conjunto de poleas que se localiza sobre el mástil o torre de perforación y a través de este pasa el cable de perforación.
  • Polea Viajera: Arreglo de poleas que se conecta al bloque de corona junto con el cable de perforación, esto permite que el bloque viaje de arriba hacia abajo.
  • Gancho: Tiene forma de asa y se localiza debajo del bloque viajero. Posterior al gancho se encuentra la unión giratoria y la sarta de perforación durante las operaciones, este cuenta con un resorte en el interior que le ayuda a amortiguar los impactos durante el izaje.
  • Elevador: Son abrazadera que son usado para trabajos extra pesados los cuales sujetan la tubería de perforación y los lastra barrenas para que puedan introducirse al pozo o bien sacarlos.
  • Cable de perforación: Es un cable de acero construido de hilos trenzados y se conectan todos los componentes del sistema de izaje, al pasar por las poleas del bloque corona y del bloque viajero, posteriormente se enrolla sobre el carrete de perforación en el malacate.


3. SISTEMA DE ROTACIÓN

Es el sistema que tiene como función principal realizar la perforación, ya que todos sus componentes en conjunto realizan un movimiento rotativo que va creando el agujero en el subsuelo.

El sistema de rotación tiene tres sub-componentes principales:

  • Mesa Rotaria: Se localiza en el piso de perforación sobre el pozo y es el equipo que se encarga de generar el movimiento rotatorio. Este movimiento puede obtenerse mediante transmisión desde el malacate o con motores individuales.
  • Top Drive: Es un equipo que se utiliza como reemplazo de la mesa rotaria, la fecha unión giratoria. Se instala colgado del gancho en la polea viajera y se utiliza para para poder hacer la rotación de la sarta de perforación gracias a los motores hidráulicos o eléctricos que se instalan en el top drive.
  • Unión Giratoria (swivel): Se considera parte del sistema de circulación y rotación. Permite el paso de fluidos a través de ella y absorbe la rotación de la sarta por medio de engranajes. Va colgada en el gancho de la polea viajera, posee una manguera de lodo que va conectada a la válvula de seguridad permitiendo que la sarta gire.
  • Flecha: Es una pieza cuadrada o hexagonal y se coloca debajo de la unión giratoria (swivel), este tiene como función transmitir el torque a la sarta de perforación.
  • Sarta de Perforación: Está conformada por lastrabarrenas que se usan para agregarle peso a la tubería contra la formación y la barrena que es el artefacto que va haciendo los cortes. Esta herramienta permite la conducción del fluido de circulación y darle dirección e inclinación al pozo durante la perforación.
  • Junta Kelly: Es la primera tubería que se encuentra posterior a la unión giratoria la cual permite el acople perfecto para que pueda girar la sarta de perforación.
  • Lastrabarrenas: Son tuberías que poseen paredes gruesas que se colocan encima de la barrena, estas tienen como función sumarle peso a la sarta de perforación. Al ser tuberías de paredes gruesas poseen una gran resistencia a esfuerzos que puedan provocar el pandeo. También son utilizados para provocar un efecto péndulo y perforar de manera más vertical. Además son una herramienta importante ya que provocan soporte y estabilizan a la barrena durante la perforación del pozo.
  • Estabilizadores: Son herramientas que como su nombre lo indica, proporcionan estabilidad a la sarta, ya que son dispositivos que por su estructura permiten centrar la tubería sin importar la trayectoria del pozo.
  • Barrena: Es la herramienta que se coloca en el extremo inferior de la sarta de perforación, tiene como función ir cortando y triturando las rocas del subsuelo por medio de movimiento rotativos.
    Hay dos tipos de barrenas, estas se seleccionan de acuerdo a la durabilidad por horas de rotación, la efectividad y el tipo de formación en la que se trabajará.
    – Barrenas triconicas: Existen barrenas con dientes de acero y de insertos.
    – Barrenas de cortadores fijos: Se dividen en diamantes naturales, PDC y TSP.


4. SISTEMA DE CIRCULACIÓN

El sistema de circulación es un apoyo para el sistema de rotación conforme se va desarrollando la perforación. Este sistema provee equipo, materiales y áreas de trabajo para poder preparar, mantener y analizar el fluido de control, que comúnmente es conocido como “lodo de perforación”. Por mencionar solo algunas de sus funciones principales es permitir el enfriamiento de la barrena, permitir el retorno de los recortes hacia superficie y controlar la estabilidad de las paredes del pozo conforme se realiza la perforación.

Los cuatro componentes principales de un sistema de circulación son fluido de perforación, área de preparación y almacenaje, equipo de circulación:

1. Fluido de perforación

Tiene como funciones básicas:

  • Enfriar y lubricar la barrena y la sarta de perforación
  • Prevenir la entrada de fluidos de la formación hacia el agujero perforado
  • Suministra potencia hidráulica a la barrena
  • Permite el retorno de recortes hacia la superficie
  • Permite la estabilización de las paredes de la formación.

Existen fluidos de perforación base agua, base aceite o base gas.

2. Área de preparación y almacenaje

Es el lugar donde se puede preparar y almacenar el fluido de perforación, esta operación es esencial para el éxito de las operaciones de perforación. Y está compuesta por:

  • Almacén de químicos: Área totalmente cerrada en la cual se tienen las condiciones adecuadas para guardar los aditivos químicos.
  • Presas de lodos: Es un contenedor metálico en donde se puede almacenar el lodo de perforación en el lugar donde se utilizara.
  • Silos: Son contenedores en forma de embudo donde se almacenan aditivos que son arcillas y material densificante.
  • Tolva de mezclado: Equipo que se utiliza para agregar los materiales sólidos al lodo de perforación.

3. Equipo de bombeo y circulación de fluido

  • Presa de Succión: Es un contenedor metálico donde se almacena y controla el fluido de perforación.
  • Tolva de Mezclado: Equipo con el que se puede agregar rápidamente sólidos al lodo de perforación.
  • Línea de Succión: Tuberías que se conectan a las presas y las bombas.
  • Bombas de Lodos: Son la parte fundamental para distribuir el fluido a lo largo de todo el equipo.
  • Espacio Anular: Es el espacio que se tiene entre el diámetro externo de la tubería de perforación y el diámetro interno de la tubería de revestimiento.

4. Equipo y área para el acondicionamiento

  • Temblorina: Una vez que el fluido retorna hacia la superficie pasa directo por la temblorina, donde hay un juego de mallas que sumado a las vibraciones provocadas por el equipo, se logra un tipo de filtración donde el lodo atraviesa la malla y se separan los recortes de la perforación.
  • Desarenador: Juego de conos que por medio de movimientos centrífugos se separan las partículas sólidas de menor que tamaño que logran infiltrarse a través de las mallas de la temblorina.
  • Desarcillador: Funciona igual que el desarenador, la diferencia es que este equipo es capaz de remover partículas de arcilla de menor tamaño.
  • Desgasificador: Este equipo elimina los gases que lleguen a superficie acompañando al fluido de perforación.


5. SISTEMA DE PREVENCIÓN DE REVENTONES

Este sistema es fundamental para la seguridad de las instalaciones y el personal, su función principal es permitir detener un reventón, el cual es un flujo incontrolado proveniente de la formación hacia la superficie, el cual si no se maneja apropiadamente se convierte en un reventón y puede llegar a provocar una gran catástrofe.

El sistema para control de pozos tiene 3 funciones:

  • Cerrar el pozo en caso de un influjo imprevisto
  • Colocar suficiente contra – presión sobre la formación
  • Recuperar el control primario del pozos

Elementos primarios:

  • Conjunto de preventores: Son equipos que se usan para poder cerrar y abrir el pozo, permitiendo controlar el cabeceo de la presión. Existen dos tipos de preventores, anular y de ariete.
  • Múltiple de estrangulación: Son un conjunto de válvulas que permite tener un control de altas presiones, comúnmente está compuesto por dos estranguladores ajustables, el cual un estrangulador puede aislarse mientras que el flujo se direcciona hacia el otro estrangulador.
  • Línea de Matar: Es una línea que se conecta desde la bomba de lodos hacia las válvulas de seguridad. A Través de esta se bombea lodo pesado al pozo, la cual se inyectar hasta lograr que la presión se restaure. Es decir que esta línea permite ejercer suficiente presión hidrostática contra las paredes del pozo para evitar un reventón.
  • Línea de estrangular: Es una tubería que se conecta desde la salida de los preventores hasta el estrangulador de contrapresión.


Al ser pozos que se están construyendo por primera vez con la intención de hacerlos productores, se encuentran fluidos a muy altas presiones por lo que el monitoreo es una parte fundamental durante el proceso de perforación de pozos. El sistema de monitoreo se utiliza para monitorear el comportamiento del lodo de perforación, ya que a través de la presión de inyección conocemos que comportamiento esperar del pozo durante las operaciones, por lo que al notar irregularidades en la presión con la que el fluido retorna con recortes se podrá identificar con antelación a que suceda una catástrofe como un reventón.

A raíz de esto en la industria petrolera es de suma importancia tener un sistema de monitoreo que cuente con la tecnología adecuada para tener un monitoreo y control en tiempo real de los parámetros durante las operaciones, ya que un segundo es capaz de hacer la diferencia para las instalaciones, el personal y el entorno del campo. Actualmente Dynamic Software-Based Controls E&P cuenta con la tecnología para ofrecer servicios de automatización en el giro petrolero, son los únicos fabricantes de instrumentación inalámbrica en el país y esto permite ofrecer servicios de monitoreo y control en cualquier tipo de pozo  ya que su instalación no requiere infraestructura y puede ser reubicable en cualquier pozo del mundo. La tecnología electrónica de sus equipos es de última generación y actualmente no hay instrumentos en el mercado que igualen la cobertura de sus equipos y el costo / beneficio de los mismos.

[avatar user=”p.cortes” size=”thumbnail” align=”left” /]

Autor: Ing. Pamela Montserrat Cortés Torres

Contacto: pamela.cortes@dyscoep.com

(Visited 67 times, 1 visits today)
Cerrar