Capítulo 5

7/17/2019 Capítulo 5

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Capítulo 5: Perforación de pozos

Introducción

Aunque en la zona del Mar Negro, principalmente Rumania, también se explotaba y refinaba

petróleo durante el siglo XIX, fue en stados !nidos donde adquirió mayor dinamismo y poder laindustria petrolera moderna, con el "erdadero apro"ec#amiento de un recurso que indudablemente#a contribuido a la conformación del mundo actual$

%a desde &'() *amuel +ier, un boticario de ittsburg, ensyl"ania, comercializó el aceite negropor "ez primera ba-o el nombre de .aceite de roca. o petróleo$ /a técnica de perforar pozos yextraer petróleo por bombeo se inauguró también en ensyl"ania, con d0in 1ra2e, propietario delprimer pozo que se explotó en forma industrial en &'(3$ sta iniciati"a fue seguida por 4o#n 1$Roc2efeller, quien creó un poderoso imperio petrolero5 la *tandard 6il 7o, nacida el 8 de enero de&''8 llegó a controlar unas 9) empresas dedicadas al transporte y refinación de petróleo$ n &'3:,se crea la *tandard 6il of Ne0 4ersey, y luego, con el nombre de xxon, pasó a ser la compa;<apetrolera m=s importante del mundo$ osteriormente, en &3&&, de esta empresa se "an adesprender tres de las que m=s tarde ser<an parte del 7=rtel conocido como /as : #ermanas5 la

*tandard 6il of Ne0 4ersey, ya mencionada> la *tandard 6il 7ompany of Ne0 %or2 ?*ocony@ y la*tandard 6il of 7alifornia ?*ocal@$

/os inicios de la industria petrolera estu"ieron ligados fundamentalmente a la iluminacióndoméstica y urbana y la calefacción$ ue durante el siglo XX, con el desarrollo del motor decombustión interna, que el petróleo adquiere "erdadera importancia para la producción industrialmisma y el transporte$

A;os m=s tarde se descubrir<an yacimientos importantes en Rumania, olonia, Rusia, las Islas de*onda y en gran parte de stados !nidos$ *in embargo, el tiempo demostrar<a que todos loscontinentes ?excepto la Ant=rtica@ poseen yacimientos de petróleo, de mayor o menor importancia$

Perforación

/a etapa de perforación se inicia acondicionando el terreno mediante la construcción de.planc#adas. y los caminos de acceso, puesto que el equipo de perforación mo"iliza #erramientasy "e#<culos "oluminosos y pesados$

/os primeros pozos son de car=cter exploratorio, éstos se realizan con el fin de localizar las zonasdonde se encuentran los #idrocarburos, posteriormente "endr=n los pozos de desarrollo$ A#orapara reducir los costos de transporte los primeros pozos exploratorios de zonas ale-adas puedenser perforados por equipos muc#o m=s peque;os para perforar pozos de menor di=metro$

/os pozos exploratorios requieren contar con "ariada información5 perforación, perfila-e del pozoabierto, obtención de muestra y cementación$

/a perforación de un pozo se la puede realizar por dos métodos5

Rotación ercusión

Método a rotación



Recién en el a;o &3)) el método a rotación para la perforación de pozos toma importancia porquepermitió un me-or control de los traba-os que se realizaban que métodos anteriores$

1e acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se "an a atra"esar y lascondiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforación m=s indicado$

Bay di"ersas formas de efectuar la perforación, pero el modo m=s eficiente y moderno es laperforación rotatoria o trepanación con circulación de barro$

ig$ &C quipo perforador, de terminación o de reparación, 6pera las 89 #oras del d<a, los DE( d<as del a;o$

l equipo de perforación propiamente dic#o consiste en un sistema mec=nico o electromec=nico,compuesto por una torre, de unos "einte o treinta metros de altura, que soporta un apare-odiferencial5 -untos conforman un instrumento que permite el mo"imiento de tuber<as con susrespecti"as #erramientas, que es accionado por una transmisión energizada por motores aexplosión o eléctricos$ ste mismo con-unto impulsa simult=nea o alternati"amente una mesa derotación que contiene al "=stago ?2elly@, tope de la columna perforadora y transmisor del giro a latuber<a$

aralelamente el equipo de perforación cuenta con elementos auxiliares, tales como tuber<as,bombas, tanques, un sistema de seguridad que consiste en "=l"ulas de cierre del pozo para sucontrol u operaciones de rutina, generadores eléctricos de distinta capacidad segFn el tipo deequipo, etc$ *i a esto se agregan las casillas de distinto dise;o para alo-amiento del personaltécnico, depósitoGs, taller, laboratorio, etc$, *e est= delante de un con-unto de elementos quecon"ierten a la perforación en una acti"idad y comunidad casi autosuficientes$



l trépano es la #erramienta de corte que permite perforar$ s y #a sido permanentementemodificado a lo largo del tiempo a fin de obtener la geometr<a y el material adecuados para "encer a las distintas y comple-as formaciones del terreno que se interponen entre la superficie y los

#idrocarburos ?arenas, arcillas, yesos, calizas, basaltos@, las que "an aumentando en consistenciaen relación directa con la profundidad en que se las encuentra$

Bay as< trépanos de &, 8 y #asta D conos montados sobre rodillos o bu-es de compuestosespeciales> estos conos, ubicados originariamente de manera concéntrica, son fabricados enaceros de alta dureza, con dientes tallados en su superficie o con insertos de carburo de tungstenou otras aleaciones duras5 su geometr<a responde a la naturaleza del terreno a atra"esar$

l trépano cuenta con uno o "arios pasa-es de fluido, que orientados y a tra"és de orificios ?-ets@permiten la circulación del fluido$ l rango de di=metros de trépano es muy amplio, pero puedenindicarse como m=s comunes los de &8 H y de ' pulgadas$

ig$ 8C diferentes tipos de trépano

l con-unto de tuber<as que se emplea para la perforación se denomina columna o sarta deperforación, y consiste en una serie de trozos tubulares interconectados entre s< mediante uniones

roscadas$ ste con-unto, adem=s de transmitir sentido de rotación al trépano, ubicado en elextremo inferior de la columna, permite la circulación de los fluidos de perforación$

Equipo de rotación



l primer componente de la columna que se encuentra sobre el trépano son los portamec#as ?drillcollars@, tubos de acero de di=metro exterior casi similar al del trépano usado, con una longitud de3,9( m$, 7on pasa-e de fluido que respeta un buen espesor de pared$ *obre los portamec#as ?olastrabarrena@ se ba-an los tubos de perforación ?drill pipes@, tubos de acero o aluminio, #uecos,que sir"en de enlace entre el trépano yGo portamec#as y el "=stago ?2elly@ que da el giro derotación a la columna$ l di=metro exterior de estos tubos se encuentra en general entre D y (pulgadas y su longitud promedio es de 3,9( m$

/a rapidez con que se perfora "ar<a segFn la dureza de la roca$ A "eces, el trépano puede perforar E) metros por #ora> sin embargo, en un estrato muy duro, es posible que sólo a"ance D)GD(cent<metros en una #ora$

Equipo de recirculación

/os fluidos que se emplean en la perforación de un pozo se administran mediante el llamado

sistema de circulación y tratamiento de inyección$ l sistema est= compuesto por tanquesintercomunicados entre s< que contienen mecanismos tales como5

Zaranda: dispositi"o mec=nico, primero en la l<nea de limpieza del fluido de perforación, que seemplea para separar los recortes del trépano u otros sólidos que se encuentren en el mismo en suretorno del pozo$ l fluido pasa a tra"és de uno o "arios coladores "ibratorios de distinta malla otama;o de orificios que separan los sólidos mayores$

Desgasificador: separador del gas que pueda contener el fluido de perforación$

Desarenador / desarcillador: dispositi"os empleados para la separación de granos de arena ypart<culas de arcilla del fluido de perforación durante el proceso de limpieza del mismo$ l fluido esbombeado tangencialmente por el interior de uno o "arios ciclones, conos, dentro de los cuales larotación del fluido pro"ee una fuerza centr<fuga suficiente para separar las part<culas densas por efecto de su peso$

Centrífuga: instrumento usado para la separación mec=nica de sólidos de ele"ado peso espec<ficosuspendidos en el fluido de perforación$ /a centr<fuga logra esa separación por medio de la

rotación mec=nica a alta "elocidad$

e!o"edores de fluido #idr$ulicos/!ec$nicos %lodo&'

E!(udo de !ezcla: tol"a que se emplea para agregar aditi"os pol"orientos al fluido deperforación$



)o!(as centrífugas * (o!(as a pistón % + o , &: son las encargadas de recibir la inyecciónpreparada o reacondicionada desde los tanques e impulsarla por dentro de la columna deperforación a tra"és del pasa-e o pasa-es del trépano y de"ol"erla a la superficie por el espacioanular resultante entre la columna de perforación y la pared del pozo, cargada con los recortes deltrépano, y contaminada por los componentes de las formaciones atra"esadas$

/as funciones del sistema son las siguientes5

• reparar el fluido de perforación$

• Recuperarlo al retornar a la superficie$

• Mantenerlo limpio ?des#acerse de los recortes producidos por el trépano@$

• Jratarlo qu<micamente, segFn las condiciones de perforación lo exi-an$

• Kombearlo al pozo$

/os fluidos de perforación ?lodos@, conocidos genéricamente como inyección, constituyen uncap<tulo especial dentro de los elementos y materiales necesarios para perforar un pozo$ *u dise;oy composición se establecen de acuerdo a las caracter<sticas f<sicoCqu<micas de las distintas capasa atra"esar$ /as cualidades del fluido seleccionado, densidad, "iscosidad, p#, filtrado, composiciónqu<mica, deben contribuir a cumplir con las distintas funciones del mismo, a saber5 enfriar y limpiar

el trépano> acarrear los recortes que genere la acción del trépano> mantener en suspensión losrecortes y sólidos e"itando su asentamiento en el interior del pozo cuando por algFn moti"o seinterrumpa la circulación de la inyección> mantener la estabilidad de la pared del pozo> e"itar laentrada de fluidos de la formación del pozo, situación que podr<a degenerar en un pozo ensurgencia descontrolada ?blo0 out@> controlar la filtración de agua a la formación mediante un buenre"oque> e"itar o controlar contaminaciones no deseadas por contacto con las distintasformaciones y fluidos$

7omo fluidos base de perforación se utilizan distintos elementos l<quidos y gaseosos, desde agua,dulce o salada, #asta #idrocarburos en distintas proporciones con agua o cien por ciento#idrocarburos$ /a selección del fluido a utilizar y sus aditi"os dependen de las caracter<sticas delterreno a perforar, profundidad final, disponibilidad, costos, cuidado del ambiente, etc$

*e clasifican segFn su composición en5

A base de agua



A base de aceites

A base de gas

A base de espuma

l fluido o lodo de perforación, como se se;alo anteriormente, es un l<quido compuesto de agua opetróleo y arcilla con aditi"os qu<micos ?por e-emplo, formalde#<do, cal, #idracida sódica, baritina@$

A menudo se a;ade sosa c=ustica para controlar el pB ?acidez@ del lodo de perforación yneutralizar aditi"os del lodo y l<quidos de terminación potencialmente peligrosos$ l lodo deperforación se inyecta en el pozo ba-o presión desde el tanque de mezcla en la plataforma deperforación, por el interior de la tuber<a de perforación #asta la barrena$ 1espués, el lodo asciendepor entre la superficie exterior de la tuber<a de perforación y las paredes del agu-ero y "uel"e a lasuperficie, donde se filtra y recicla$

l lodo de perforación se utiliza también para controlar el flu-o que sale del pozo, al re"estir lasparedes del agu-ero y oponer resistencia a la presión del gas, petróleo o agua que encuentre labarrena$ *e pueden inyectar c#orros de lodo a presión en el fondo del agu-ero para facilitar la

perforación$

Entu(ado

1urante la perforación de un pozo se realiza el entubado del mismo con ca;er<as de protección,intermedias yGo de producción, y la posterior cementación de las mismas$ Normalmente y con el finde asegurar el primer tramo de la perforación ?entre los ) y ()) m$ Apróx$@, 1onde las formacionesno son del todo consolidadas ?arenas, ripios@, #ay que proteger napas acu<feras para e"itar su

contaminación con los fluidos de perforación y pro"eer de un buen ancla-e al sistema de "=l"ulasde control de surgencias ?que normalmente se instalan al finalizar esa primera etapa@$ *e ba-aentonces un re"estidor de superficie, que consiste en una tuber<a ?casing@, de di=metro interior mayor al del trépano a emplear en la siguiente etapa, y se lo asegura mediante la circulación dellec#adas de cemento que se bombean por dentro de la tuber<a y se desplazan #asta el fondo,#asta que las mismas desbordan y cubren el espacio entre el ca;o re"estidor y las paredes delpozo$ stas tuber<as as< cementadas a<slan al pozo de las formaciones atra"esadas$1urante la perforación también se toman registros eléctricos que ayudan a conocer los tipos deformación y las caracter<sticas f<sicas de las rocas, tales como densidad, porosidad, contenidos deagua, de petróleo y de gas natural$

Igualmente se extraen peque;os bloques de roca a los que se denominan .corazones. y a los quese #acen an=lisis en laboratorio para obtener un mayor conocimiento de las capas que se est=natra"esando$

7on toda la información adquirida durante la perforación del pozo es posible determinar conbastante certeza aspectos que contribuir=n al éxito de una operación de terminación, tales como5



• rofundidad, espesor y propiedades petrof<sicas de la zona de interés$

• 1etección de posibles agentes perturbadores de la producción del pozo como, por

e-emplo, aporte de arena$

• Identificación de capas con potencial para generar problemas ?presencia de acu<feros,

capas con gases corrosi"os, etc$@$

Al finalizar la perforación el pozo queda literalmente entubado ?re"estido@ desde la superficie #astael fondo, lo que garantiza su consistencia y facilitar= posteriormente la extracción del petróleo en laetapa de producción$



ig$ DC plataforma de perforación "ertical de un pozo

Perforación !ultilateral

/a utilización de esta técnica es definir un pozo multilateral como aquel que a partir de una mismaboca de pozo se accede con dos o m=s ramas, a uno o "arios #orizontes producti"os$

Basta la fec#a no se #a encontrado una manera de clasificar al tipo de pozo multilateral ya que la

forma y "ariedad est= solo limitada a nuestra imaginación y a las caracter<sticas de nuestrosreser"orios$ As< podemos tener5

• Lertical y #orizontal al mismo reser"orio$

• Lertical y #orizontal a distintos reser"orios$



• 1os o m=s dirigidos al mismo o distinto #orizonte producti"o$

• Borizontal con dos o m=s ramas$

• Lertical y "arios #orizontales a distintos reser"orios$

• /a estructura final de un pozo multilateral ser= función del yacimiento y de los recursos

tecnológicos disponibles

Lenta-as técnicoCeconómicas

/os primeros pozos mFltiples fueron perforados en !$R$*$*$ en la década del ()$ n &33(, a ra<zde la proliferación de los pozos y del estancamiento del precio del crudo, las empresas petrolerasse "ieron en la necesidad de extraer m=s petróleo por pozo$ n este sentido los pozos #orizontalespueden producir de D a ( "eces m=s que los pozos "erticales en la misma =rea en casosespeciales pueden llegar, como m=ximo, a producir #asta 8) "eces m=s que los pozos "erticales$

s a#< donde se produce el auge de esta nue"a tecnolog<a$ n $$!$!$ 1esde &3'E #asta &3'3se perforaron sólo : pozos mientras que en &33) se perforaron aproximadamente '( pozos> en laactualidad, un equipo de quince es para perforación de pozos #orizontales, #abiendo llegado, enlos a;os &339 y &33', a representar uno de diez$

n general, los pozos #orizontales tienen un costo de &$8 a 8$( "eces m=s que los pozos "erticalesen el mismo =rea> por ello, en muc#as zonas se recurre a la perforación de pozos "erticales comopozos #orizontales puesto que ello implica una reducción del costo del &8 #asta el (E por metro, si lo comparamos con un nue"o pozo #orizontal$

ntre las "enta-as de esta nue"a técnica, podemos agregar que en $$!$!$ /a utilización de

pozos #orizontales #an incrementado las reser"as comprobadas$

/os pozos ramificados son Ftiles por las siguientes razones5

• *on muy rentables para la producción de #orizontes mFltiples delgados, ya que los recintos#acen las "eces de fracturas mec=nicas extensas$

• n yacimientos donde #ay un solo #orizonte productor de gran espesor y con gran anisotrop<a"ertical$

• n yacimientos donde el gradiente de fractura "ertical es mayor que el #orizontal y la fracturase genera #orizontalmente$



• n pozos offs#ore donde el traslado de una plataforma es muy significati"o en el costo total delpozo$

• n yacimientos marginales donde es imperati"o reducir los costos de producción y 0or2o"er$

7on el ad"enimiento de la cultura por el cuidado del medio ambiente, este tipo de pozos reducenconsiderablemente el impacto ambiental ?menos locaciones, menos aparatos de bombeo, menor ruido, menor cantidad de l<neas de transporte, menos caminos, etc$

Jambién se reducen costos de #oras de equipo, ca;er<as, instrumental, super"isión, etc$

Orados de comple-idad, generalmente las empresas productoras de petróleo requieren Dcondiciones ideales de este tipo de tecnolog<as5

&@ 7onecti"idad del recinto principal con cada uno de los ramales$

8@ osibilidad de reingresar a los ramales en forma selecti"a$

D@ *ello #idr=ulico entre el pozo madre y los ramales en la medida en que alguna de estascondiciones no sea indispensable, el proyecto decrece en comple-idad y costo$

s as< que nacen los distintos grados de comple-idad, a los que podemos di"idir en ( ni"eles5

• ozo principal y laterales abiertos

• ozo principal entubado y laterales abiertos• ozo principal entubado y cementado•

/aterales entubados pero no cementados• ozo principal y laterales entubados con sello #idr=ulico en las uniones a tra"és decementación$

• Integridad de presión en la unión lle"ada a cabo5

• or la terminación• or el casing



-erra!ientas especiales

7uando se realizan este tipo de pozos existen #erramientas cuyo uso es casi una constante, y ellasson5

Cuñas desviadoras: ueden ser permanentes o recuperables y se las utiliza para des"iar lospozos #acia el ob-eti"o pre"isto fi-=ndolas de la ca;er<a madre$ xisten también cu;as para pozoabierto, aunque estas no son recuperables$

Packers inflables: Oeneralmente se utilizan para colgar ca;er<as en pozo abierto yGo aislar algunazona$

ig$ 9C ebrero de &333, desplazamiento #orizontal de &)$('( m$, 7on una longitud

Jotal de perforada de &&$&'9 m$, Récord mundial de longitud perforada en su momento$

!na "ez finalizadas las tareas de perforación y desmontado el equipo, se procede a la terminacióny reequipamiento del pozo$

e"esti!iento * ce!entación

l re"estimento es una tuber<a pesada de acero especial que re"iste el agu-ero del pozo$ *e utilizapara e"itar el derrumbe de las paredes del agu-ero de la perforación y proteger los estratos de agua



dulce pre"iniendo fugas del flu-o de retorno de lodo durante las operaciones de perforación$ lre"estimiento sella también las arenas impregnadas de agua y las zonas de gas a alta presión$Inicialmente se utiliza cerca de la superficie y se cementa para guiar la tuber<a de perforación$ araello se bombea una lec#ada de cemento a la tuber<a y se la fuerza a subir por el espaciocomprendido entre el re"estimiento y las paredes del pozo$ !na "ez fraguado el cemento ycolocado el re"estimiento, se continFa con la perforación utilizando una barrena de menor di=metro$

1espués de colocar en el pozo el re"estimiento superficial, se montan en la parte superior de éstedispositi"os antirre"entones ?grandes "=l"ulas, sacos o empaquetaduras@, en lo que se denominaun =rbol$ 7uando se descubre petróleo o gas, se entuba el fondo del pozo, es decir, se re"iste parae"itar que penetren en el agu-ero de perforación tierra, rocas, agua salada y otros contaminantes, ytambién con ob-eto de crear un conducto para las tuber<as de extracción de crudo y gas$

.er!inación

/a terminación es el proceso de poner un pozo en producción una "ez perforado #asta laprofundidad a que se espera encontrar petróleo o gas$ 7omprende "arias operaciones, entre ellasla penetración de la tuber<a de re"estimiento y la limpieza del oleoducto para expulsar el agua y elsedimento a fin de que no obstaculicen el flu-o de producción$ 1urante la perforación se utilizanbarrenas sacatestigos especiales para extraer muestras de #asta () m de longitud con el fin deanalizarlas para determinar cu=ndo debe efectuarse la penetración$ rimero se extraen la tuber<ade perforación y la barrena, y se cementa el tramo final de re"estimiento> después se introduce enel pozo una pistola de perforación consistente en un tubo met=lico con casquillos que contienenbalas o cargas explosi"as #uecas$ /as cargas se detonan por medio de impulsos eléctricos paraque atra"iesen la entubación y penetren en el yacimiento, creando as< aberturas para que elpetróleo y el gas fluyan al pozo y, a tra"és de éste, lleguen a la superficie$ l flu-o de petróleo crudoy gas natural se controla mediante una serie de "=l"ulas, denominadas P=rboles de na"idadQ, quese colocan en la parte superior de la cabeza del pozo$ *e instalan monitores y controles paraaccionar de forma autom=tica o manual las "=l"ulas de seguridad de superficie y subterr=neas, encaso de cambio de presión, incendio u otra situación peligrosa$ !na "ez obtenidos el petróleo y elgas natural, se separan y se eliminan del petróleo crudo el agua y el sedimento$

uede obser"arse que la operación de terminación implica una sucesión de tareas m=s o menoscomple-as segFn sean las caracter<sticas del yacimiento ?profundidad, presión, temperatura,comple-idad geológica, etc$@ % requerimientos propios de la ingenier<a de producción$ 1e la calidadde los procedimientos para satisfacer estos requerimientos depender= el comportamiento futuro delpozo para producir el m=ximo potencial establecido por la ingenier<a de reser"orios$

Producción * conser"ación de petróleo crudo * gas natural

/a producción de petróleo se lle"a a cabo b=sicamente por desplazamiento mediante agua o gas$ Al iniciarse la perforación, casi todo el crudo est= a presión$ sta presión natural disminuye amedida que se "an extrayendo petróleo y gas del yacimiento, durante las tres fases de la "ida deéste$

• rimera fase5 /lamada de producción emergente, el flu-o lo controla la presión natural delyacimiento, debida al gas disuelto en el petróleo, al gas a presión atrapado encima del petróleoy a la presión #idr=ulica del agua atrapada deba-o de este Fltimo$



• *egunda fase5 /a de producción por presión artificial, se realiza inyectando gas a presión en elyacimiento cuando se #a agotado la presión natural$

• Jercera fase5 1enominada de agotamiento o de producción marginal, tiene lugar cuando lospozos sólo producen intermitentemente$

Al principio no se conoc<an bien las fuerzas que afectaban a la producción de petróleo y gasnatural$ l estudio del comportamiento de los yacimientos de petróleo y gas natural se inició alcomienzo del siglo XX, cuando se descubrió que bombeando agua en un yacimiento aumentaba laproducción$ n aquel entonces, la industria recuperaba entre el &) y el 8) de la capacidad de losyacimientos, frente a unas tasas de recuperación actuales que superan el E) antes de que lospozos se "uel"an improducti"os$ l concepto de control se basa en que una tasa de producciónr=pida disipa la presión del yacimiento con mayor rapidez, reduciendo por tanto la cantidad total depetróleo recuperable$ 1os de las medidas que se utilizan para conser"ar los yacimientospetrol<feros son la5

• !nificación• spaciado de los pozos$

a unificación consiste en explotar un campo como una sola unidad a fin de aplicar métodos derecuperación secundarios y mantener la presión, aunque para ello sea necesaria la inter"ención de"arias compa;<as diferentes$ /a producción total se distribuye equitati"amente entre las distintascompa;<as$

El espaciado de los pozos es la delimitación y el correcto emplazamiento de los pozos paraconseguir la m=xima producción sin disipar un campo por exceso de perforaciones$

Capítulo 0: Métodos de recuperación de producto adicional

Introducción

/a producti"idad de los yacimientos de petróleo y gas natural me-ora con di"ersos métodos derecuperación$

Métodos primarios, 7onsiste en abrir pasos en los estratos por procedimientos qu<micos o f<sicospara que el petróleo y el gas puedan mo"erse con mayor libertad por los yacimientos #asta el pozo$*e inyecta agua y gas en los yacimientos para mantener la presión de traba-o por desplazamientonatural$

Métodos de recuperación secundarios, entre los que se incluyen el desplazamiento por presión, laproducción por presión artificial y la inyección de agua, me-oran y restauran la presión delyacimiento$ /a recuperación optimizada consiste en el empleo de di"ersos métodos derecuperación secundarios en mFltiples combinaciones diferentes$

Asimismo incluye métodos m=s a"anzados para obtener producto adicional de yacimientosagotados, como la recuperación térmica, que utiliza calor en lugar de agua o gas para forzar la

salida de mayor cantidad de petróleo crudo de los yacimientos$

1cidificación

/a acidificación es un método para aumentar el rendimiento de un pozo bombeando =cidodirectamente en un yacimiento productor con ob-eto de abrir canales de flu-o mediante la reacciónde los productos qu<micos y los minerales$ Al principio se utilizaba =cido clor#<drico ?normal@ paradisol"er las formaciones calizas$ ste =cido es aFn muy utilizado, pero a#ora se le a;aden di"ersassustancias qu<micas para controlar su reacción y e"itar la corrosión y la formación de emulsiones$



4unto al =cido clor#<drico se emplean también =cido fluor#<drico, =cido fórmico y =cido acético,dependiendo del tipo de roca o de los minerales del yacimiento$ l =cido fluor#<drico siempre secombina con uno de los otros tres =cidos y originalmente se usaba para disol"er la arenisca$ *uelellam=rsele P=cido antilodoQ, dado que actualmente se utiliza para limpiar perforaciones taponadascon lodo de perforación y restaurar la permeabilidad da;ada en las inmediaciones del agu-ero delpozo$ /os =cidos fórmico y acético se utilizan en yacimientos profundos, muy calientes, de caliza ydolomita, y como =cidos de descomposición antes de la perforación$ l =cido acético también sea;ade a los pozos como agente tampón neutralizante para controlar el pB de los l<quidos deestimulación del pozo$ 7asi todos los =cidos lle"an aditi"os, como in#ibidores para e"itar lareacción con los re"estimientos met=licos, y tensoacti"os para pre"enir la formación de lodos yemulsiones$

2racturación

/a fracturación es el método utilizado para aumentar el flu-o de petróleo o gas natural a los pozos atra"és de un yacimiento mediante fuerza o presión$ /a producción puede disminuir porque laformación del yacimiento no sea lo bastante permeable para que el petróleo pueda fluir libremente#acia el pozo$

/a fracturación fuerza la apertura de canales subterr=neos bombeando al yacimiento, a alta

presión, un l<quido con materiales o productos de entibación especiales ?como arena, metal,bolas qu<micas y conc#as@ para producir fisuras$ *e puede a;adir nitrógeno al l<quido paraestimular la expansión$ 7uando se suprime la presión, el l<quido se retira y los materiales deentibación permanecen, manteniendo as< las fisuras abiertas para que el petróleo pueda circular m=s f=cilmente$

/a fracturación masi"a consiste en bombear grandes cantidades de l<quido a los pozos para crear #idr=ulicamente fisuras de miles de pies de longitud$ /a fracturación masi"a se utilizanormalmente para abrir pozos de gas donde las formaciones de los yacimientos son tan densasque ni siquiera el gas puede atra"esarlas$

Manteni!iento de la presión

1os métodos comunes de mantenimiento de la presión son la inyección de agua o gas ?aire,nitrógeno, dióxido de carbono y gas natural@ en yacimientos donde las presiones naturales sonreducidas o insuficientes para la producción$ Ambos métodos exigen perforar pozos de inyecciónauxiliares en determinados lugares para conseguir los me-ores resultados$ /a inyección de agua ogas para la presión de traba-o del pozo se denomina desplazamientonatural$ l empleo de gas a presión para aumentar la presión del yacimiento recibe el nombre deproducción o extracción por presión artificial ?con gas@$

In*ección de agua

l método secundario de recuperación optimizada utilizado con m=s frecuencia es el bombeo deagua a un yacimiento de petróleo para empu-ar el producto #acia los pozos de producción$ n elmétodo inyección de agua Pfi"e spotQ ?cinco puntos@, se perforan cuatro pozos de inyección para

formar un cuadrado con el pozo de producción en el centro$ *e controla la inyección para mantener un a"ance uniforme del frente de agua #acia el pozo productor a tra"és del yacimiento$ !na partedel agua que se utiliza es agua salada, obtenida del petróleo crudo$ n la inyección de agua conba-a tensión superficial, se a;ade al agua un tensoacti"opara facilitar la circulación del petróleo por el yacimiento reduciendo su ad#erencia a la roca$

In*ección !isci(le

/a inyección de l<quido miscible y de pol<mero miscible son métodos de recuperación optimizadosque se utilizan para me-orar la inyección de agua reduciendo la tensión superficial del petróleo



crudo$ rimero se inyecta en un yacimiento un l<quido miscible ?es decir, soluble en el crudo@$1espués, se inyecta otro l<quido que empu-a la mezcla de crudo y l<quido miscible #acia el pozo deproducción$ /a inyección de pol<mero miscible consiste en utilizar un detergente para separar elcrudo de los estratos mediante la"ado$ 1etr=s del detergente se inyecta un gel o agua espesadapara desplazar el crudo #acia el pozo productor$

In*ección de fuego

/a inyección de fuego, o combustión in situ ?en el yacimiento@, es un método de recuperacióntérmica de ele"ado coste consistente en inyectar en el yacimiento grandes cantidades de aire o deun gas que contenga ox<geno e inflamar una parte del petróeo crudo$ l calor producido por elfuego reduce la "iscosidad del crudo denso y permite que éste fluya m=s f=cilmente$ /os gasescalientes producidos por el fuego ele"an la presión del yacimiento y crean un estrec#o frente decombustión que empu-a al crudo menos denso desde el pozo de inyección #acia el de producción$

l crudo denso permanece donde se encuentra y aporta combustible adicional a medida que elfrente de llama a"anza lentamente$ l proceso de combustión se "igila y controla cuidadosamenteregulando el aire o el gas inyectado$

In*ección de "apor

/a inyección de "apor es un método de recuperación térmica consistente en calentar el petróleocrudo denso y reducir su "iscosidad inyectando "apor a muy alta temperatura en el estrato m=sba-o de un yacimiento relati"amente poco profundo$ l "apor se inyecta a lo largo de un per<odo de&) a &9 d<as y después se cierra el pozo m=s o menos durante otra semana para permitir que el"apor caliente completamente el yacimiento$ Al mismo tiempo, el aumento de temperatura expandelos gases del yacimiento, ele"ando as< la presión de éste$ ntonces se reabre el pozo y el crudocalentado, a#ora menos "iscoso, fluye por el pozo$ !n método m=s reciente consiste en inyectar "apor no muy caliente y a ba-a presión en secciones mayores de dos, tres o m=s zonassimult=neamente, creando de ese modo una Pc=mara de "aporQ que comprime el petróleo en cadauna de las zonas$ sto permite obtener un mayor flu-o de petróleo #acia la superficie utilizandomenos "apor$



ig$ (C pozo aguarage xpC& ?cuenca noroeste@

/a necesidad de ba-ar costos en zonas de pozos de ba-a producti"idad lle"ó a utilizar en formacreciente técnicas yGo materiales que redu-eron tiempos de mane-o y costos de equipamiento$ /abFsqueda de minimizar los costos de equipamiento lle"ó a condicionar la geometr<a de los pozos ala producción esperada, a perforar pozos de poco di=metro denominados slimC#oles$ stos pozosde di=metro reducido son terminados generalmente ba-o el sistema tubingCless, que consiste enentubar el pozo abierto con tuber<a de producción ?tubing@, y luego cementarlo aplicando el mismoprocedimiento que para un re"estidor con"encional$

Mediante la utilización de slimC#oles los operadores #an podido reducir los costos de perforaciónde los pozos entre un 9) y un :), reduciendo a su "ez, costos y preocupaciones ambientales$

/a experiencia indica que la perforación de slimC#oles no reduce usualmente la producción$ /osslimC#oles fueron utilizados inicialmente en ee$uu$ n los a;os SE)> sobre &$D)) pozos que #an sidoperforados con una profundidad entre D)) y &$))) metros en 2ansas, texas y canad= usando slimC#oles de 8&G8 a 8:G' pulgadas en casing, los operadores #an tenido reducciones entre 9) y () encostos de tuber<a y de un &: en gastos generales$

Bay "arios e-emplos documentados de posteriores programas de perforación de slimC#oles5 enindonesia, durante el per<odo &3'DC&3'E, se lograron reducir los costos de perforación entre un E(y :D> por otra parte, en tailandia, mediante la perforación de slimC#oles en su golfo de tailandia



durante &333, se registraron reducciones en los costos de #asta el 9), pudiéndose comprobar adem=s, que la producti"idad de los slimC#oles fue mayor a la lograda con los pozoscon"encionales$

l coiledCtubing y la snubbing unit son un material y una #erramienta de traba-o de uso cada "ez

m=s frecuente5 aunque se desarrollaron #ace poco m=s de dos décadas, las nue"as técnicas deperforación, terminación e inter"ención de pozos necesitan utilizarlos cada "ez m=s$ l coiledCtubing, como su nombre lo indica, consiste en un tubo met=lico continuo construido en una aleaciónespecial que permite que se lo trate como a un tubo de p"c ?cloruro de "inilo polimerizado@, peroque posee las mismas caracter<sticas f<sicas de una tuber<a con"encional de similar di=metro, conla siguiente "enta-a5 no es necesario manipularlo, ni estibarlo tramo por tramo para ba-arlo oretirarlo del pozo, ya que se lo desenrolla o enrolla en un carretel accionado mec=nicamente comosi fuera una manguera$ sta Fltima caracter<stica permite un me-or y m=s r=pido mane-o yalmacena-e> por ello este tubo tiene mFltiples aplicaciones tanto en la perforación de pozosdirigidos como en la terminación y reparación de los mismos$

ig$ EC unidad de coiled tubing

1esde su aplicación inicial en los a;os SE), el uso de coiled tubing se #a incrementado el puntoque, en la actualidad, #ay :() unidades diseminados en todo el mundo, donde el () de ellos est=siendo empleado en norteamérica$

/a perforación con coiled tubing se #a incrementado notablemente en los a;os S3)> a lo largo de&333, alrededor de &$8)) pozos fueron perforados utilizando este material$



/as unidades de coiled tubing #an sido empleadas inicialmente en Alas2a, 6m=n, 7anad=, Mar delNorte y Lenezuela pero la perforación de pozos usando este material "a en aumento en la medidaque a"anza la tecnolog<a$

/a snubbing unit es una m=quina #idr=ulica que, reemplazando o superpuesta a una con"encional,permite efectuar traba-os ba-o presión, o sea sin necesidad de circular yGo a#ogar al pozo paracontrolarlo$ sta condición de traba-o, que adem=s de reducir tiempo de operación y costos ayudaa conser"ar intactas las cualidades de la capa a inter"enir, consiste en la extracción o corrida detuber<a mediante un sistema de gatos #idr=ulicos que mue"en alternati"amente dos mesas detraba-o en las que est=n ubicados -uegos de cu;as accionados de manera #idr=ulica o neum=tica,que retienen o soportan la columna de tubos segFn sea necesario$ ste sistema mec=nico demane-o de tuber<a est= complementado con un arreglo de cuatro "=l"ulas de control de pozos,también accionadas de manera #idr=ulica, que funcionan alternati"amente con la ayuda de uncompensador de presiones, lo que posibilita la extracción o ba-ada de la tuber<a ba-o presión$

ig$ :C snubbing unit

l empleo con-unto de estas dos #erramientas permite realizar tareas especiales de perforación$

ecursos -u!anos

ara lle"ar adelante las tareas de perforación, terminación y reparación de pozos es necesario uncon-unto de personas con diferentes grados de especialización5 ingenieros, geólogos, técnicos,obreros especializados y obreros> tienen responsabilidades directas como programación,super"isión, operación y mantenimiento, e indirectas, tales como las de las compa;<as pro"eedoras



de ser"icios técnicos, productos qu<micos y fluidos de perforación, unidades de mezcla y bombeode cemento u otros ser"icios de bombeo, unidades para correr registros eléctricos, trépanos ypro"eedores de ser"icios auxiliares como transporte de equipo, materiales, cargas l<quidas,personal, etc$

l personal directo e indirecto in"olucrado en la perforación de un pozo, cuando se trata deperforación en tierra en pozos de desarrollo, asciende a una cantidad entre no"enta y cienpersonas> en la medida que aumente la comple-idad del traba-o, como, por e-emplo, en los pozosexploratorios profundos, pozos costa afuera, la cantidad de personal requerido puede llegar aduplicarse$!n equipo perforador, de terminación o de reparación, opera las 89 #oras del d<a, todos los d<as dela;o, con personal que traba-a en turnos rotati"os de ' #oras$

Método a percusión

quipo de perforación5 /os siguientes son los principales elementos que forman parte del equipo

de perforación5 Jorre de perforación5 s la estructura de metal que soporta todo el peso del equipo y sostiene las

poleas que ba-an y suben el trépano$

Jrépano5 s la #erramienta que realiza la perforación y la apertura del pozo$ s de acero conbordes cortantes y puede pesar #asta &()) +gr$

Karra maestra5 st= unida al trépano y aumenta su peso$

oleas5 *on las que permiten le"antar el peso de la PsartaQ con poco esfuerzo$

Kalanc<n5 Imprime un mo"imiento alternati"o de ascenso y descenso a la barra maestra$

Motor5 s la unidad que imprime toda la fuerza motriz necesaria en el equipo$

7uc#ara5 s la #erramienta con la que se extrae todo el material disgregado$

l trépano "a disgregando poco a poco las di"ersas capas de terreno que encuentra$ *us formas ydimensiones dependen de la naturaleza del terreno$ Tste est= unido a una barra maestra quesostiene con un cable de acero conectado a un balanc<n, que es accionado por un motor$ l cabledel trépano pasa sobre poleas soportadas por la torre de metal$ eriódicamente se retira el trépanopara extraer los materiales o detritos, con una #erramienta llamada cuc#ara$

or su lentitud, actualmente #a ca<do en desuso, emple=ndose Fnicamente en pozos pocoprofundos$



/a mayor<a de los pozos petrol<feros se perforan con el método rotatorio$ n este método, eltrépano, animado de mo"imiento de rotación, recorta el terreno, en lugar de disgregarlo por percusión$

Perforación 3u(!arina:

6tro método para aumentar la producción de los campos petrol<feros y uno de los logros m=simpresionantes de la ingenier<a en las Fltimas décadas es la construcción y empleo de equipos deperforación sobre el mar$ stos equipos de perforación se instalan, mane-an y mantienen en unaplataforma situada le-os de la costa, en aguas de una profundidad de #asta "arios cientos demetros$ /a plataforma puede ser flotante o descansar sobre pilotes anclados en el fondo marino, yresiste a las olas, el "iento y Uen las regiones =rticasU los #ielos$ /os pozos marinos producenalrededor de 8( del petróleo extra<do en todo el mundo y lle"an a la explotación de unaimportante reser"a adicional de petróleo$



Al igual que en los equipos tradicionales, la torre es en esencia un elemento para suspender y#acer girar el tubo de perforación, en cuyo extremo "a situada la broca$ A medida que ésta "apenetrando en la corteza terrestre se "an a;adiendo tramos adicionales de tubo a la cadena deperforación$ /a fuerza necesaria para penetrar en el suelo procede del propio peso del tubo deperforación$ ara facilitar la eliminación de la roca perforada se #ace circular constantementelodo a tra"és del tubo de perforación, que sale por toberas situadas en la broca y sube a lasuperficie a tra"és del espacio situado entre el tubo y el pozo ?el di=metro de la broca es algomayor que el del tubo@$ 7on este método se #an perforado con éxito pozos con una profundidadde m=s de E,9 +m$ desde la superficie del mar$

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Capítulo 5