Capitulo I - Introduccion a La Perforacion Basica (Bibliografia)

7/25/2019 Capitulo I - Introduccion a La Perforacion Basica (Bibliografia)

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ESCUELA DE INGENIERA DE PETRLEOUNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

Ingeniera de Perforacin I Pag. 1

I. PERFORACION

Que es Perforacin de Pozos

Es una Ciencia, una obra de ingeniera que aplica los principios y conceptos fsicos(Elementos de mquinas), qumicos (Reaccin del fluido de perforacin con la formacin)y mecnicos (Esfuerzos in situ de las rocas), para perforar un hoyo en el subsuelo. Atravs de los sistemas mecnicos se realiza la entrega de energa para perforar la rocalas cuales se mencionan a continuacin:

Sistema de Rotacin (Permite rotar la sarta de perforacin y la broca)

Sistema de Izaje (Permite levantar y bajar la sarta de perforacin y aplicar peso)

Sistema de Circulacin (Permite entregar la energa hidrulica a la broca)

Sistema de Generacin de energa (Permite generar y entregar la energaadecuada a los diferentes sistemas)

La perforacin de un pozo contempla varias etapas que dependen de la profundidad del

objetivo, el tipo de formaciones y roca, de las presiones porales existentes en el subsuelo,etc.

Movilizacin de equipos.

Instalacin y prueba de los BOPs (Preventor deReventones).

Perforacin del Pozo.

Bajada de Tubera Revestidora.

Cementacin de tubera Revestidora.

Registros Elctricos a hueco abierto.

Completacin del pozo Instalacin de equipos y facilidades de superficie

Ques un po zo p etr o lfer o?

Puede definirse como un hoyo que se ha perforado a travs de la corteza terrestre en unaforma ordenada y metdica con un taladro (Equipo de Perforacin) debidamente equipadocon el objeto de investigar el subsuelo en busca de hidrocarburos (Pozo exploratorio) para producirlos extrayndolos a superficie (Pozo de desarrollo) una vez que estos hansido hallados. El pozo es el medio que comunica al reservorio con la superficie y es elespacio por donde los fluidos son producidos.


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1.1. Historia de la Perforacin

El trabajo de la perforacin incluye muchos pioneros, cambios frecuentes y mejoras quehan sido introducidos simultneamente de muchas fuentes diferentes.

Las contribuciones a la tecnologa de la perforacin provienen de la Investigacin bsica yexperimentos de pruebas de campo. No hay conceptos seguros que puedan considerarsesatisfactorios antes de su aplicacin. Actualmente, el xito depende de: (1) trabajar?,(2) es seguro?, (3 reducir el costo?

A veces es difcil obtener resultados concluyentes de las pruebas de campo debido a quelas aplicaciones estn siempre sujetas a la disponibilidad de equipos y personal. Estoquiere decir, que una prctica que un grupo cree exitosa, puede ser considerada por otrocomo un fracaso.

Se desconoce la fecha y el lugar donde se perforaron los primeros pozos; pero se sabeque los chinos estuvieron entre los primeros que industrializaron los pozos perforados pormtodos mecnicos. En la antigedad, tanto como en el presente, muchos pozos seexcavaron o perforaron con el objeto de producir agua para beber. Esto permitiencontrar otros fluidos, especialmente salmueras, de las cuales se poda producir sal. Yaen el ao 256 AC. Los chinos perforaban pozos profundos en busca de salmueras.

Se tiene conocimiento que antes del ao 1700 DC., los chinos haban abierto ms de10,000 pozos a profundidades mayores de 500 m., para la produccin de salmueras. -

El primer pozo de petrleo perforado en Europa data de 1745 en Pechelbronn, Francia,donde la explotacin de petrleo de arenas de bitumen tuvo lugar desde 1498. Despusde esto muchos pozos han sido perforados usando herramientas manuales rudimentarias,en Europa, Norte Amrica y Asia donde un pozo fue perforado en 1848 sobre de laPeninsula de Aspheron Noreste de Baku. Siguiendo el pozo en Baku varios pozos depoca profundidad se perforaron durante las siguientes dcadas.

Los registros de perforacin de pozos en los Estados Unidos de Norteamrica,principiaron en 1806, cuando se perfor el primer pozo en Charleton, por salmuera.

En 1858 en Oil Springs Ontario, Canada un rudimentario pozo de 49 pies fue perforadopor James Miller Williams con intencion de producir Kerosene para lmparas. Auncuando esto es considerado a ser uno de los pioneros para la Industria Americana delPetroleo el pozo de William no representa algn avance tanto que la tecnologa de laperforacin este afectada.

Posteriormente, en el ao 1859, cerca a Titusville, Pennsylvania, se perfor por el sistemaa cable el primer pozo con el objeto de producir petrleo a una profundidad de 65 pies,bajo la direccin del Coronel Edwin L. Drake por cuya razn se le conoce como el PozoDrake con una produccin de 8 a 10 bbls/dia.

El mtodo de perforacin rotativa es comparativamente reciente en relacin con los depercusin. Fue inicialmente empleado en 1863 por un ingeniero civil francs llamado

Aescart. La patente del equipo fue expedida en 1866, pero como en el caso de las


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herramientas de perforacin a cable, al principio su aplicacin fue en la perforacin depozos de agua.

En el ao 1901, el Capitn Lucas perfor el primer pozo de petrleo en el campoSpindletop, Beaumont, Texas, empleando herramientas de perforacin rotativa. Lo msimportante de esta perforacin fue que se alcanz una profundidad de 1,020 pies y seobtuvo una produccin de 100,000 bIs/dia

A este descubrimiento espectacular se le atribuye el crdito de la iniciacin de la Industriadel petrleo en el sudoeste de los Estados Unidos de Norteamrica y la difusin delsistema de perforacin rotativa.

Despus de 10 aos de este acontecimiento, comenzaron a emplearse los equipos deperforacin rotativa en seis pases en el Caribe y Sudamrica, Rumania, Rusia y Sumatra.

Es interesante hacer notar que en el perodo 1914 - 1918, las herramientas de perforacina cable perforaron 90% de todos los pozos perforados en los Estados Unidos deNorteamrica.

La cantidad de petrleo perdido en el ri debido a fugas en los barriles y accidentes en losbotes antes de alcanzar las refineras han sido estimado en un 50%.

La cantidad de petrleo perdido en el ri debido a fugas en los barriles y accidentes enlos botes antes de alcanzar las refineras han sido estimado en un 50%.


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Pozos en Texas

Embarque de Crudo


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El Pozo Lucas en Spindletop Enero 1901 Texas


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1.2. Perforacion es de Impo rtancia Histrica

Dentro de los pozos que han sido perforados, teniendo por objetivo petrleo crudo, sepueden mencionar los siguientes:

1. - Pozo Drake, perforado cerca de Ttusville, Pennsylvania, en el ao 1859. Alcanz unaprofundidad de 65 pies. Se considera que con este pozo se inici la industria petrolera enlos Estados Unidos de Norteamrica.

2. - Pozo Lucas, perforado en el Campo de Spindletop, Beaumont,Texas, en el ao 1901.Alcanz una profundidad de 1,020 pies. Se le atribuye el crdito del uso generalizado dela perforacin rotativa.

3. - Pozo perforado en Martha Goff Fram, Harrison County. Fue el ms profundoperforado por el sistema a cable. Alcanz 7,386 pies.

4. - Pozo perforado en Oklahoma en la Cuenca Anadarko por la Compaa Lone StarProducing Co. Es hasta el momento el pozo ms profundo perforado por el sistema

rotativo, lleg a los 31,441 pies

El pozo Drake 28 de Agostode 1859 produca 10 BPD, suprofundidad 21.18 mts


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El Pozo Phillips a la derecha produjo en octubre de 1861 4000 BPD y el Pozo Woodford a laizquierda produjo en Julio de 1862 1500 BPD localizado en el medio del valle oil creek. El rio ala derecha del valle, note el tanque colector de madera y los barriles en la superficie.

Torre de Perforacin a Percusin, Caldero, ntese el balancn y la polea de transmisin.


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Torres de perforacin en el campo Kern River California en 1932. El desarrollo de estecampo petrolero que fue descubierto antes de la llegada de los levantamientos ssmicostuvo un impacto considerable en el medio ambiente.

Empire well en Funk Farm. Completado en Septiembre, 1861, inicialmente produce a 3,000 barriles por da.


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En el Per, en el ao 1863, se perfor por sistema primitivo, el primer pozo por petrleo,en Zorritos, Capital de la Provincia Contralmirante Villar, Departamento de Tumbes. Lostrabajos de perforacin estuvieron a cargo de A.B. Prentice, Ingeniero del Estado y de lafbrica de gas.

En nuestro pas los pozos de ms importancia histrica son los siguientes:1.- El primer pozo perforado en 1863, por A.B. Prentice, en Zorritos, Provincia deContralmirante Vil lar, Tumbes, que alcanz 76 pies de profundidad.

2.- El Pozo 746, perforado en El Alto Area Verde, emplendose el sistema de percusin,por la Compaa Lobitos Oil Field Co. Es el ms profundo perforado por este sistema.

Alcanz 6,540 pies.

3, El Pozo RT- 65, perforado en La Puntilla, es el ms profundo de la regin de la Costa.Fue perforado por Empresa Petrolera Fiscal, Lleg a 14,168 pies.

4. El Pozo 9X perforado en la estructura Capahuari Norte, en el Lote N1A, alcanz18,306 pies y fue perforado por Occidental Petroleum Company of Peru, Sucursal del

Pera. Es el ms pro fundo de la Selva Norte.5.- El Pozo 1X perforado en la estructura Chapuli, en el Lote N 2, alcanz 17,054 pies yfue perforado por Superior Oil del Per, Sucursal del Per. Su costo fue de US$36000,000 y su tiempo de perforacin de 11 meses. Es el de ms alto costo deperforacin en el Per.


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Evoluc in de la Perforacin

1.- Mtodo de perforacin a cable percusin.

Los primeros perforadores utilizaron herramientas de perforacin a cable, todo el equipoutilizado, cable, forros y castillo estaban hechos de madera, el cable era de bejuco o

junquillo, la broca de metal y la fuerza la proporcionaban los hombres que corran ysaltaban unos tras otro, sobre una plataforma. La broca de aproximadamente 300 lbsestaba suspendida por un cable subiendo y hacindola caer alternativamente. Los chinosperforaron a dos pies por da y se emplearon hasta 3 aos en terminar un pozo


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MOSTRANDO EL SISTEMA DE PERFORACIN A CABLE


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Se conoce tambin con el nombre de Perforacin a Percusin. La perforacin seefectuaba dejando caer repetidamente contra el fondo una broca pesada, colocada en laparte inferior de la sarta. Los golpes dados por l trepano arrancan pedazos de roca, queson removidos peridicamente para que pueda continuar profundizando el pozo. La Torrede Perforacin, usualmente de 25 m de altura con un bloque de poleas en su partesuperior. Otras partes principales son l trepano broca, cable de perforacin,

abrazaderas, tornillo de regulacin, balancn, biela, eje principal, tambor del cable, tamborauxiliar y motores; estos estn colocados fuera de la base de la torre y pueden sermotores de combustin interna, mquinas de vapor o elctricas

La sarta de perforacin constituido por la broca (barrena) 1, la barra de percusin 2, lavarilla extensible (tijera) 3 y la unin del cable 4, se bajan al pozo con el cable 15 que,pasando a travs de la polea 5, la polea tensora 7 y la polea gua 8, se desenrolla deltambor principal 11 del malacate. La velocidad de bajada de la sarta se regula con elfreno 12. La polea 5 est instalada en la parte superior de la torre 13. Para amortiguarlas vibraciones que surgen al perforar se emplean amortiguadores 14.

La manivela 10 por medio de la biela 9 pone en movimiento oscilatorio el balancn 6.Cuando ste baja, la polea 7 tensiona el cable y alza la sarta de perforacin del fondo.

Cuando el balancn sube, el cable baja, la sarta cae y la broca golpea el fondodesagregando la roca.

A medida que aumenta la profundidad del pozo, el cable se alarga, desenrollndose deltambor principal 11. La cilindridad del pozo se asegura con el giro de la broca aconsecuencia del destorcimiento del cable bajo carga (al alzar un poco la sarta deperforacin) y su torcimiento al suprimir la carga (cuando la broca golpea la broca).

La eficiencia de la desagregacin de la roca durante la perforacin por percusin concable es directamente proporcional a la masa de la sarta de perforacin, a la altura de sucada, a al aceleracin de la cada, el nmero de golpes que la broca produce por unidadde tiempo sobre el fondo, y es inversamente proporcional al cuadrado del dimetro delpozo. Al ser iguales todos los dems factores el rendimiento de la perforacin por

percusin con cable depende ante todo de la correcta eleccin de la broca para cada rocadada.

En el proceso de perforacin e rocas agrietadas y rocas viscosas es posible elatascamiento de la broca. Para liberarla en la sarta de perforacin se emplea una varilla-tijera extensible elaborada en forma de dos anillos alargados unido al uno con el otro igualque los eslabones de una cadena.

El proceso de perforacin ser tanto ms eficaz cuanto menor sea la resistencia opuestade la broca y a la sarta de perforacin por la roca desmenuzada que se acumula en elfondo del pozo y que se halla mezclada con lquido de la capa. Al faltar o ser escasa laafluencia de liquido de la capa, al pozo se agrega peridicamente agua desde la boca. Ladistribucin uniforme de las partculas de la roca perforada en el agua se logra

balanceando de modo peridico la sarta de perforacin a lo largo del eje del pozo(alzndolo un poco sobre el fondo y dejndolo caer). A medida que en el fondo seacumula roca triturada (sedimento) surge la necesidad relimpiar el pozo. Para esto, conayuda del tambor principal la sarta de perforacin se levanta del pozo y al mismo tiempose baja la cubeta 18 (vease figura) suspendida del cable 16 que se desenrolla del tamborauxiliar 17. En el fondo de la cubeta hay una vlvula. Cuando la cubeta se sumerge en ellquido saturado de sedimento, la vlvula se abre y la cubeta se llena de esa mezcla. Al


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Herramientas utilizadas para la perforacin a percusin

Mquina a vapor de 6 HP utilizada en la perforacin a percusin


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Equipo de perforacin a percusin porttil.

Mquina de vapor porttil utilizado en la perforacin a percusin.


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Funcionamiento de un equipo de Perforacin a Percusin Standard


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Levantar la cubeta, la vlvula se cierra. La mezcla del lquido y sedimento subida asuperficie se vierte en un tanque colector. Para limpiar por completo el pozo es precisobajar la cubeta varias veces consecutivas.

Despus de limpiar el fondo, la sarta de perforar se baja al pozo y se contina el procesode perforacin.

Durante la perforacin por percusin, el pozo como regla, no esta lleno de lquido. Poreso, para evitar que la roca se desprenda de sus paredes se baja una tubera derevestimiento constituida por tubos metlicos acoplados el uno con el otro mediante roscao soldadura. A medida que aumenta la profundidad del pozo esa tubera se desplazahacia el fondo y se alarga peridicamente en un tubo.

Con el aumento de la longitud de la tubera de revestimiento se dificulta su avance haciael fondo. Llega un momento en el que sta no puede ser desplazada hacia abajo inclusocon la ayuda de un dispositivo de martillar especial. En este caso, la tubera bajada sedeja en el pozo, dentro de ella se baja la segunda tubera de revestimiento, el pozo seprofundiza con una broca de menor dimetro y la segunda tubera se alarga. De nuevollega el momento en que tampoco la segunda tubera de revestimiento desciende a mayorprofundidad, lo cual obliga a bajar la tercera tubera de revestimiento aun de menordimetro y as sucesivamente hasta alcanzar la profundidad proyectada del pozo

La ciencia ha jugado una parte en estas operaciones; sin embargo, una gran medida delcrdito pertenece a los operadores de los equipos quienes estuvieron dispuestos a serlos primeros.

Barrenas para la Perforacin a Percusin:a) Para rocas blandas y en rocas de dureza media b) para perforacin en rocasduras c) para la perforacin en rocas agrietadas


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Equipo de Perforacin a Percusin modelo Ruso.


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TIPOS DE BROCAS UTILIZADAS EN LA PERFORACION A PERCUSIN.


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Funcionamiento de un Equipo de perforacin a Percusin modelo Ruso

1. Broca (barrena)2. Barra de percusin3. Varilla extensible (tijera)

4. Unin del cable5. La polea6. El balancn7. La polea tensora8. La polea gua9. La biela10. La manivela11. Tambor principal12. El freno13. Torre /Mstil14. Amortiguadores15. Cable

16. Cable auxiliar17. Tambor Auxiliar18. Bomba de achique


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Perforacin de Pozos de Petrleo IIng. Carlos Ramrez Castaeda

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Bloqu e de Poleas

Corniza

Cable de Perforacin

Lnea d e tam bo r p arabom ba de arena

Walk ing Beam /Balan cn

Pitman /Biela

RuedaAuxi l iarVlvul a de ar ena

Tambor de m alacate parasarta de perforacin

Temper Screw/Torni l lo al ime

Correa de Transmis in Abrazadera /Rope clamp

Tambor para bomba

de arena

Lnea d el

Tambor

Base deCastil lo Rueda Auxi l iar

Casing

Ju nta d e la lnea de per for acin .

Ruedas auxi l iaresConector d el cable dPerforacin


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Herramientas de fondo del Pozo 1880

Los siguientes son un breve resumen de especificaciones de las herramientas deperforacin utilizado en Pennsylvania en 1880. Las longitudes incluyen el pin y la cajadonde es aplicable.

Length Diameter Weight

Rope socket 3' 6" 80 lbs.

Sinker bar 8' 0" 3 1/2" 540 lbs.

Jars 7' 4" 5 1/2" 820 lbs.

Auger stem 30' 0" 3 1/2" 1020 lbs.

Center bit 3' 3" 3 1/2" (?) 140 lbs.

Total 52' 1" 2100 lbs.

Los escalones en ambas ruedas eran pedales, el eje es un carrete para la linea deperforacin que estaba izado o listo para correr en el pozo. Notar el seguro del frenosobre la rueda derecha. Se poda izar la carga utilizando los escalones con el pie.

Cable de perforacin (Manila wire rope)

El cabo/soga manila proporcionaba considerable elasticidad a la Carrera de percusin

en la perforacin y fue usado exclusivamente para la perforacin a cable hasta laprimera dcada de los 1900. Una soga de 2 1/4 inch, 400 a 3500 pies en longitud esestandar. (Day, 1922) y pesos cercanos a 2 lbs /pie. Cone and Johns (1870) afirmanque el cabo/cable de perforacin es usualmente 1 1/4 pulg de grosor cual habra sido elcaso en los 1860s . Las herramientas eran ms ligeras tambin. Dimetros de cablesde perforacin/soga manilas estaban en el rango desde 1/2 a 2 1/2 pulg y tenan pesosde 1/8 lb. a 2 1/8 lbs. Por pie. El cambio a cable de acero vino en escalas durante lasdos primeras dcadas de 1,900s. The Oil Well Supply Company of Oil City,Pennsylvania, en sus catlogos de 1907 y1913 comentaron sobre una nueva conexin


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para cable inventado por Smith's y una polea especial en la corona que habra manejadoambos el cabo manila y el cable de acero en esos tiempos 200 pies o menos de cabomanila era recomendado para el uso entre las herramientas de fondo y el extremo delcabo para los propsitos de adquirir la elasticidad resorte o estiramiento que losperforadores estaban acostumbrados.

El cable de perforar cabo manila usado en el equipo para muchos otros propsitosadems de la perforacin fueron usualmente de menor dimetro entre ellos estaban elcable para bajar casing y el cable para bajar la bomba de arena.

Conector de cable ( Rope Socket)

La unin de la linea de perforacin estaba en la parte superior de la sarta de perforacin.Este aseguraba la sarta de perforacin a la lnea de perforacin (soga de perforacin).Varios diseos de uniones (sockets) han estado en uso. El ms reciente era hecho parasostener el cable de acero y era del tipo giratorio (swivel) que ayudaba a prevenir eltorcimiento del cable de acero. Rope socket de la mitad de lo 1860 hasta 1870s . Nuevorope socket de 1921.


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Tornillo Graduador (Temper Screw)

El tornillo regulador es la conexin entre el balancn y el cable de perforacin, no siendouna herramienta de fondo de pozo estaba al alcance del perforador todo el tiempo cuandola sarta de perforacin estaba en uso. Su propsito era permitir al perforador alimentar lalinea del cable en una manera medida concurrente con la profundizacin del pozo. El

tornillo regulador consista de un tornillo de 1 3/8 de dimetro por 4 pies de largo. de 2 a3 hilos por pulgada.


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Barra de Percusin (Sinker Bar)

La barra de percusin estaba bajo la unin de la lnea de perforar (rope socket) yenroscado a la caja de la lnea de perforar por un pin derecho teniendo 8 hilos porpulgada (1880) como las otras herramientas confeccionadas de ese periodo. La barra de

percusin de los aos 1870 era una barra slida de 18 pies y 3 en dimetro y pesabacerca de 540 lbs. Este trabajaba junto con las cadenas del Jar causando un golpe muyfuerte en su carrera hacia arriba de la barra de perforacin y la broca. Esto ayudagrandemente a prevenir que las herramientas (especialmente la broca) se quedaranatrapadas en el pozo. La barra de percusin no estaba comprometida en la perforacindel hueco. Estaba suspendida en el pozo y as de esta manera no adicionaba peso a labarra de peso y la broca.

alking Beam

RopeSocket

Sinke

Bar

Temper

Screw ReamBit

Jars

Bailer

Clamp

1.- Bit (Broca)2.- Barra de percusin (Auger steam)

3.- Varilla extensible (jar)

4.- Barra de Peso (sinker bar)

5.- Rope Socket (Union de la linea)

6.- Clamp (abrazadera)

7.- Drilling Line (Cable de perforar)

8.- Walking Beam (Balancn)

9.- Tornillo regulador (Temper screw)

10.- Bailer (Bomba de arena)

Auger

Steam Drilling

Line

Bit

Csg HeadDerrick

Floor

Bit


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Barra de Peso (Auger steam)

Esta larga slida barra se enroscaba en la caja de la parte ms baja del Jar y en suextremo inferior enroscado a la broca. Era el ms pesado y el ms largo herramienta enla sarta cerca de 1020 lbs y 30 pies en longitud (1880). Prestaba rigidez y peso para

perforar. La longitud dimetro y peso de la barra de perforacin variableconsiderablemente a travs de los aos pero el dimetro comn en los campos depennsylvania era de 3 a 4 (1880). En los aos 1860 la longitud era de 12 piesincrementando a 30 pies en los aos 1870 y a 32 pies en los ltimos aos de los 80. Porel ao 1900 La compaa Oil Well Supply ofreca encima de 48 pies para pozos msprofundos.

La sarta de perforacin ensamblada(Broca, Barra de peso, martillos, barra

de percusin y la conexin del cable) enla mitad del dibujo es de 61 10longitud incluido algo de soga en elextremo ms superior de la unin de lasoga ( rope socket) como indica eldiagrama. La sarta esta en el ladoizquierdo de la mitad de la ilustracin.


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Este tipo de rimador fue hechpara una dimension de huecode 4 1/2 - 12 1/2 inch ypesaba desde 185 a 955 lbs.Jarecki Manufacturing Co.catalog no 50.

Brocas de Percusin (Bit center)

En los pozos de petrleo del ao 1913 estaban listados brocas de perforacin parahuecos variando en dimetro desde 4 a 22. Las brocas para huecos pequeos variabandesde 4-4 -4 de una longitud de 3 pies 6 pulgadas hasta 5 pies. Existan tres tipos

principales de brocas:a) Brocas para empezar el pozo (Spudding bit), usados para perforar huecos grandesdesde la superficie hasta el casing conductor, era ancho y pesado y no era corrido con elbalancn (walking beam) el hueco de superficie no podia ser perforado con la sarta deperforacin porque no habia suficiente espacio para acomodar la sarta hasta que el huecosea profundizado (60 pies a mas).b) Broca comn (Regular Bit), usado para perforar el pozo el resto del tramo hasta laprofundidad total.c) Broca escariadora (Reamer bit), usado ocasionalmente para mantener el hueco en elapropiado calibre

o


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Bomba de Arena (Bailer)

A medida que la perforacin progresaba en el hueco, la cantidad de detritus en el fondoincrementaba y alcanzaba un punto donde tena que ser removido para exponer lasuperficie de la roca para continuar perforando efectivamente. La limpieza de los corteseran hecho por un limpiador de arena (bailer), un tubo especial de 6 hasta 30 pies de

longitud. La herramienta tambin era llamada bomba de arena y tena su propia lnea(sand line) que era enrollada sobre un carrete en la mesa del castillo, elevndose haciauna polea en la parte superior del castillo y bajando para sujetarse al extremo superior dellimpiador. El limpiador se corra al fondo del hoyo para recuperar el sedimento.

La Bela es una herramienta fcilmente identificada por el mango en la parte superior y elsobresaliente dardo en el fondo. La vlvula de copa est en el fondo. Una bela de 3es usado en un hueco de 4. La longitud de la bela en la figura es de 19 pies y el peso esde 94 lbs. After Oil Well Supply Co. catalog no. 32, 1913.


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BROCA DE PERCUSION

EQUIPO DE PERCUSIN

MODERNO


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Llave Circular (Wrench circle)

Dos largas llaves eran usadas para conectar y desconectar las herramientas deperforacin. Esta estaba acompaada con un plato circular plano perforado, sujetado a lamesa de perforacin y el uso de una barra para las llaves. Las llaves tenan una aberturacuadrad que encajaba exactamente alrededor del cuadrado de la herramienta en la unin.

Martillo (Jars)

El xito mecnico de la perforacin a cable ha dependido grandemente de un dispositivollamado jar inventado por un perforador William Morris en los pozo de sal de esos das de1830. Poco es conocido acerca de Morris excepto por su invencin, el patento esta nicaherramienta en 1841 para la perforacin de un pozo artesiano. Ms tarde usando los jarsel sistema de cable fue capaz de cumplir eficientemente las demandas para perforacinde pozos de petrleo. La parte superior conectado a la barra de percusin (Sinker Bar) yla parte inferior a la barra de peso (Auger Steam).


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Uniones de Herramientas


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2. Mtodo de Perfo rac in Ro tati va

El uso del sistema de perforacin rotativa, se generaliz a principios de la dcada de losaos de 1920. Fundamentalmente consiste de una broca conectada y rotada por la sartade perforacin compuesta de tubera de perforacin y cuellos las de alta calidad de acero,con nuevos tubos que se van agregando conformo progresa la perforacin Los cortes odetritos son levantados del pozo, por el fluido de perforacin que circula continuamentehacia abajo dentro de la sarta, pasa a travs de los orificios en la broca y luego retornahacia arriba por el espacio anular, al retornar a la superficie el fluido es desviadopasndolo por la zaranda vibradora y luego es tratado en los tanques o cantinas. En elltimo tanque el fluido es succionado por la bomba de lodo y se repite el ciclo. Antes de1930, por primera vez, los equipos de perforacin se colocaron sobre subestructuras deacero. En el ao 1959, los equipos de control eran operados por aire, permitiendo alperforador tener en la punta de los dedos el control del equipo: controles y tenazasautomticas, cuas automticas, cabeza de gato automtica, etc.

El uso de tecnologa ha sido acelerado durante la dcada del 70, la mejora en lasbrocasde perforacin llevaron a la perforacin con turbinas, permitiendo velocidades deperforacin por rotacin de la broca a extremadamente altas velocidades. Mejoras en los

fluidos de perforacin, llamndose apropiadamente el lodo el corazn de la perforacin.

Primeros equipos de Perforacin Rotaria en Texas


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1. Broca /Bit2. Drill pipe / Tubera de perforacin3. Kelly saber sub / Conexin del vstago4. Rotary Table / mesa Rotaria5. Kelly / Vstago/Cuadrante6. Swivel / Cabeza de Inyeccin7. Hook / Gancho8. Traveling Block/ Aparejo /Moton Viajero9. Drilling Line/ Cable de Perforacin10. Draw work/Malacate11. Transmission Compound/ Sist.Transmisin.12. Pump Mud/Bombas de Lodo13. Mud motor /Motor de Bomba14. Mud Tank / Tanques de lodo15. Flow line /Linea de Retorno16. Discharge hose/ Linea de descarga17. Mud Hose/ Manguerote

18. Drill Collar/ Botella/ lastraberrenas/19. Stand pipe / Linea de lodo20. Cement /Cemento21. Intermediate Casing/ Casing intermedio22. Guide Casing/ Casing superficial


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Clasif icacin de los Pozos Petroleros:

Su clasificacin es funcin de lo que se propuso la compaa operadora al realizarlo.

1.1.1 Segn el objetivo

a) Pozos para el Estudio del Subsuelo:Debido a su alto costo, es muy difcil hoy en da Perforar Pozos con este nico objetivo.

Se dividen en:

Estructurales : Son los que buscan las estructuras favorables a la acumulacin dehidrocarburos)

Estratigrficos: Son aquellos que determinan la secuencia de los terrenos y susespesores en el subsuelo

b) Pozos para bsqueda de hidrocarburos (Exploratorios):

Son los llamados Pozos Exploratorios y su ubicacin es decidida por los Estudios

Estructurales previamente realizados.c) Pozos para la Explotacin de Hidrocarburos:

Son los Pozos llamados de Desarrollo de un Yacimiento identificado por el PozoExploratorio y se puede dividir en:

Confirmatorio: Cuyo objetivo es delimitar el Yacimiento.

De Desarrollo: Que extraern los hidrocarburos del rea de Explotacin.

d) Pozos auxiliares: Son los llamados Pozos de servicio, y su objetivo no es extraerhidrocarburos, sino el ser utilizado para la reinyeccin de fluidos (Agua o gas) quepermitan en algo restaurar la energa primaria del Reservorio.

e) Pozos de Alivio: Se utilizan para el control de un pozo vecino.

Segn la trayectoria

a) Vertical

b) Direccional: Inclinados, Horizontales, de alcance extendido

Segn el Ambiente

a) Pozos On-Shore

b) Pozos of-shore

Diseo de l Pozo

No hay modo ni tcnica para detectar la presencia de hidrocarburos en el subsuelo concierta seguridad desde la superficie. La perforacin es realizada para confirmar la


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existencia y naturaleza de los hidrocarburos que puede ser contenido en la rocareservorio.

La profundidad de cualquier pozo puede variar desde unos pocos cientos de metros hasta10,000 metros para alcanzar su objetivo. En promedio un pozo va desde los de pocaprofundidad 2000 metros, profundos mas all de los 3500 metros y extra profundos masall de los 4500 metros.

Es adems un proyecto caro y como cualquier inversin industrial debe ser estudiada yplaneada antes de llevarla a cabo.

La primera fase implica definir el perfil del pozo y su arquitectura general.

Encontrar el perfil y los mtodos para alcanzar el objetivo es el resultado del esfuerzo devarias personas en diferentes departamentos y divisiones. La arquitectura del pozo esdiseado mas adelante en varias etapas bajo la responsabilidad del departamento deperforacin.

Estas etapas pueden ser resumidas por los documentos que son:

La prognosis del pozo.

El programa del pozo.

El programa de perforacin.

La Prognosis d el pozo

Este es el documento bsico establecido tan pronto como la posibilidad de perforar unpozo se origina. Esto define:

El sitio y locacin del pozo (coordenadas, altitud y profundidad de agua).

El objetivo de la perforacin (Tipo, dimensin relativa, estimados de profundidad)

Esto incluye datos bsicos como:

Geologa, geofsica

Informacin de pozos vecinos si existe alguno.

Restricciones y fechas limites a ser cumplidos.

La prognosis del pozo es un documento de trabajo que varia dependiendo de el pozo quepuede ser de exploracin o desarrollo.

El documento debe indicar las decisiones a ser tomadas en su tiempo, desde que hayrelativamente tiempos largos como para preparar la locacion y escoger el equipo. Estotambin da inicio estudios para confirmar la factibilidad del proyecto, que en cambioconduce a una decisin econmica y tcnica positiva o negativa sobre perforar un pozo.

Si el pozo es para propsitos de exploracin, hay automticamente una cierta falta deprecisin como la probable profundidad donde las formaciones cambiarn y aun lanaturaleza de las formaciones. Los gelogos pueden proporcionar estimados de


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probables perdidas de circulacin, presencia de fluidos de alta presin anormal yestabilidad de las formaciones. Si hay algunos pozos vecinos, toda la informacin queellos proporcionan ser cuidadosamente recopilada.

Establecer un programa de perforacin exploratoria adems requiere juntar la mayorinformacin posible anticipadamente y conociendo el grado de confiabilidad de la data.

Para pozos en desarrollo, la experiencia de los primeros pozos perforados sobre laestructura rpidamente conduce a un programa maestro, desde que el problema es elmismo para los dems pozos.

El objetivo de la perforacin es perfectamente claro para un pozo en desarrollo. Enperforacin exploratoria, los gelogos deben ser capaces de especificar el objetivoprincipal y el programa total ser construido entorno a ello. Los objetivos secundariossern tomados en consideracin en cualquier momento.

El Prog rama del pozo

Este nuevo documento es establecido cuando la decisin de perforar un pozo ha sido

tomado. Es similar a contraer trminos y condiciones y cubre todas las operaciones hallevarse a cabo. Es usado para determinar el presupuesto del proyecto.

Es resultado es la colaboracin entre los diferentes departamentos relevantes:

Exploracin.

Ingeniera de Reservorios.

Perforacin.

Produccin.

Los principales captulos en el programa del pozo son:

Locacin geogrfica.

El propsito del pozo y los objetivos petrolferos.

El contexto geolgico.

El contexto geofsico.

El programa de perforacin.

El programa de registros

El programa de coreo y prueba de pozos.

El programa de toma de muestras y anlisis.

El documento puede tambin definir requerimientos para:

Personal calificado.

Equipos (Perforacin, Workover etc.)


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Servicios.

Costos.

Program a de Perforacin

Establecer un programa de perforacin es de primordial importancia en la preparacin deun proyecto de perforacin.

El objetivo real es escoger caractersticas de construccin para que el pozo puedaalcanzar su objetivo tan econmicamente como posible cumpliendo un nmero deespecificaciones.

Las caractersticas a ser escogidas son como siguen:

Dimetros respectivos de brocas y sartas de tubera.

Nmero de sartas y profundidad de asentamiento.

Altura de cemento entre el casing y la pared del pozo.

Un buen programa de perforacin es un factor decisivo en el xito de la perforacin,seguridad operacional y en el costo final del pozo.

Un inadecuado programa desarrollado puede significar que los objetivos propuestos nopueden ser alcanzados que el proyecto es una falla total. En contraste, un programasobrecargado aumenta innecesariamente el costo de exploracin. Esto reducir elnmero de pozos que pueden ser perforados con un presupuesto dado, por consiguientereduciendo las posibilidades de encontrar arenas productivas.

Un programa de perforacin es generalmente establecido como sigue:

El dimetro de la sarta final es determinada.

Las profundidades de los zapatos de casing son escogidas junto con los dimetrosde varias sartas y fases de perforacin. Los diferentes dimetros son deducidosen base a la ltima fase cercana al objetivo, ascendiendo progresivamente hacia lasuperficie.

El programa de perforacin ser desarrollado en un modo totalmente diferentedependiendo si es un pozo exploratorio o un pozo de produccin.

Un pozo exploratorio es diseado para atravesar formaciones que los gelogos conocenpoco, especialmente como las dificultades que pueden ser encontradas: Prdida decirculacin, arcillas inestables, acuferos, fluidos bajo alta presiones etc. Como resultado,un cierto coeficiente de seguridad debe ser adoptado cuando el programa de perforaciny casing es establecido.

En contraste un pozo de desarrollo atraviesa formaciones conocidas para alcanzar unobjetivo determinado claramente. Adicionalmente, esto es debido por mantenerproduciendo las formaciones por largo tiempo.


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El Dis eo o rev esti do de u n Pozo

Es funcin de la profundidad mxima a alcanzar y ser determinada por los EstudioGeolgicos Respectivos, los antecedentes zonales de otros Pozos cercanos perforados yde la Capacidad operativa del Equipo perforador disponible.

a) Estudios Geolgicos: Del anlisis de los insumos, surgen las posibilidades deentrampamiento de hidrocarburos y en consecuencia la profundidad, bajo boca de

pozo de los topes, espesores y bases, de las capas productivas, debindosedelimitar la mxima profundidad a alcanzar con el equipo perforador.

b) Antecedentes zonales: la revisin y estudio de la perforacin de pozos vecinos (alque se quiera perforar) nos permitir utilizar todos los datos y antecedentes, losque sern aprovechados en nuestra operacin programada.

De los puntos a) y b) antes sealados, nos surge el diseo del pozo, cuya geometrapresenta una desmesurada relacin profundidad-dimetro

La Profundidad es muy variable y puede variar desde unos pocos cientosde metros hasta varios kilmetros.

Por el contrario, los dimetros varan en general entre 900 mm 36 pulgadascomo mximo y 150 mm (6 pulgadas).

El nmero de caeras o tubos a colocar en cada pozo, depende de los dimetros a usar,y en especial a las dificultades que hay que salvar durante el desarrollo de la perforacinque son mayores, cuando mayor es la profundidad ya que generalmente se presentancomo:

Mayor dureza de los terrenos.

Zonas con contenidos de fluidos a altas presiones

Mayor tiempo de exposicin de las paredes del pozo

El real d iseo d e nu estro Pozo lo po demos ub icar en 3 categ oras:

1) Pozos de poca profundidad: No existe lmite concreto, pero puedenconsiderarse como tales los pozos perforados hasta los 6500 pies. Ellos seperforan rpidamente 10 a 15 das y sin muchas dificultades. Se suelen usardos dimetros de broca de perforacin y dos medidas de casing.

2) Pozos de profundidad media: Pueden considerarse as, aquellos que seperforan entre los 6500 hasta 13000 pies de profundidad. Su duracindepende de las dificultades que puedan hallarse, pudindose estimar suduracin entre 30 a 90 das segn la profundidad. Generalmente puedenrequerir tres dimetros de broca de perforacin y tres medidas de casing.

3) Pozos Profundos: Son aquellos perforados a mas de 13000 pies deprofundidad, su duracin es funcin de los problemas que se presenta en


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profundidad. Requieren por lo general ms de 3 dimetros de brocas deperforacin y ms de tres medidas de casing para su entubacin.

Un c lsi co di seo s er desc ri to a cont in uacin

a) Perforacin de un tramo corto de Pozo: Con broca (trepano) de gran dimetro(entre 17 y 36 pulgadas) entubado y cementado hasta superficie con casing guade 13 3/8 a 30 . Este tramo se le conoce como Perforacin del Hueco (Caera )Gua

b) Perforacin de un segundo tramo de Pozo: Con un dimetro de broca intermedioentre el anterior y el final usualmente de 12 1/4 . Este tramo ser entubado y lacaera podr ser cementada hasta la superficie o bien solo en un tramo del pozo.

A este tramo se le conoce como perforacin del hueco intermedio. En casos depozos muy profundos, se podra colocar mas de una caera intermedia (10 y7 ). Esta caera generalmente va cementada solo en un tramo de su extremoinferior (usualmente se utiliza casing de 9 5/8).

c) Perforacin del tramo final del Pozo: Este tramo es perforado con una broca dedimetro tal que pase por dentro del casing intermedio (usualmente 8 ), peroque a su vez, nos permita entubar y cementar la respectiva caera, la quegeneralmente se denomina Casing de produccin, dado que esta ser la queaislara todas las capas de inters petrolfero al sern cementadas y recubiertas enel pozo.

Los dos diseos de Pozo que nos muestra en la figura son solo alguno de los posiblesdependiendo de varios factores de diseo adoptado. Los factores preponderantespara la eleccin del diseo son:

1) Profundidad deseada de colocacin de la tubera de revestimiento

2) Eventual presencia y presiones de acuferos3) Eventuales presiones de gas

4) Problemas de derrumbes.

Del diseo y profundidad a alcanzar con el equipo perforador surge al contar con unamaquina lo suficiente potente para mover los pesos que maniobramos con el aparejo.


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17

13 3/

1,500 fts

12

9 5/8

4,500 fts

8

7

8,500 fts

a ) Pozo de poca profundidad b) Pozo de mediana Profundidad

812

9 5/8

900 fts

8

5

4,500 fts


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c) Pozo de gran Profundidad

26

20

150 fts17

13 3/8

1,300 fts

12

9 5/8

8,000 fts

8

7

12,500 fts

6 1/8

5

15,000 fts


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CSG 95/8

HOYO 8

DE PRODUCCIN

LINER 7

Campo p etrolero en Zorr i tos

Litoral de Zorr i tos en Tumbes


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Establecimiento Indus tr ia l de Petrleo Faustino Piaggio

Pozo de Extraccin en Zorr i tos de la empresa The london & Pacif ic Petroleum


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Compaa petr ol era Lo bi to s 1909

Paisaje Industr ia l de Talara a pr inc ipios del siglo XX


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Campo de l a B rea y Parias 1950

Capitulo I - Introduccion a La Perforacion Basica (Bibliografia)

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