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La única forma de saber si en un lugar donde se prevé que hay petróleo efectivamente lo hay, es mediante la perforación.
La primera perforación que se suele llevar a cabo se denomina perforación exploratoria y tiene como finalidad confirmar si realmente existe petróleo en el yacimiento.
De acuerdo con la profundidad proyectada del pozo, las formaciones que se van a atravesar y las condiciones propias del subsuelo, se selecciona el equipo de perforación más indicado.
Estas son algunas de las técnicas más utilizadas en la industria.
AGUJERO RECTO
Los contratos petroleros a veces tienen una cláusula que estipula las desviaciones de los pozos de no más de 3° por cada 100 pies (30 m) y contenido dentro de un cono con un ángulo máximo de 5°. A esto se le llama un agujero recto. Debido a que el trépano usado gira en el sentido del reloj (a al derecha) la perforación del pozo tiende a irse a la derecha en un patrón en el sentido de un saca-corcho mientras desciende.
Cuando los equipos de perforación rotarios fueron usados por primera vez, a menudo no se perforaban el pozo recto hacia abajo por los buzamientos de piedra dura, como la piedra caliza. Si el trépano le da a una capa de piedra del subsuelo con un trépano mayor a los 45°, el trépano tiende a ser desviado por debajo. Si la capa de piedra dura está a menos de 45°, el trépano tiende a desviarse hacia arriba.
Un pozo con un ángulo excesivo en el que no ha sido perforado así a propósito se llama un agujero chueco. Un área que tiene capas de piedra que causan agujeros chuecos se llama zona de agujero chueco. Un ensamblaje de conjunto de fondo de pozo que no tiene estabilizadores puede ser usado para intentar perforar un agujero recto.
PERFORACIÓN DIRECCIONAL
Los equipos de perforación modernos pueden ser controlados para que el pozo que es perforado hacia fuera, a un ángulo prefijado durante la perforación dirigida o desviada y termina en una locación predeterminada llamada blanco. El ángulo en que el pozo sale de vertical se llama desviación. Dos tipos de pozos desviados son los pozos rectos y en forma de S.
Empezar a perforar un pozo correctamente con ángulo se llamada desviar el pozo. Si el pozo ha sido entubado, un agujero llamado ventana se corta en el entubado con una fresa para caños de entubación para lograr desviar el pozo. El primer aparato usado para desviar el pozo era una cuña desviadora, una cuña de acero larga diseñada para doblar la columna de perforación. La cuña desviadora se corre en la columna de perforación y se orienta a instrumentos de prueba. Se aplica peso a la columna de perforación para romper un perno de corte y separar la cuña desviadora de la columna de perforación para luego sacarla. Un pequeño diámetro de trépano es luego puesto en el agujero de la columna de perforación para perforar un agujero piloto de 10 a 15 pies (3-5 m).. El agujero piloto es luego probado. Si tiene la orientación correcta, el agujero es luego agrandado con un trépano normal.
En sedimentos relativamente más suaves, un trépano de chorro hidráulico puede ser usado para desviar el pozo. El trépano de chorro hidráulico es un trépano con tres conos que tiene una boquilla grande y dos pequeñas. Éste es puesto en el pozo y luego orientado con un instrumento de prueba. Si la orientación es correcta, el lodo circulará a la máxima tasa de flujo posible sin rotar la columna de perforación. La acción hidráulica del lodo chorreándose de las boquillas grandes erosiona el pozo a ese ángulo. La columna de perforación es luego sacada y el agujero piloto es estudiado. Si está orientado hacia la derecha, el agujero piloto es luego perforado con un trépano de tres conos.
Un método moderno usado para desviar un pozo es hacer un ensamblaje en el fondo del pozo con un adaptador curvado, un motor para lodo en fondo del pozo y un trépano de diamante. Un adaptador curvado es una sección corta de la tubería con un ángulo de ½ a 2 ½°. Perforar el lodo que corre debajo de la columna de perforación lleva a la turbina o al motor de lodo al fondo del pozo.
El ensamblaje es bajado al pozo y orientado en la dirección correcta por instrumentos de prueba. La columna de perforación sigue siendo estacionaria mientras el motor de lodo se activa para perforar el agujero piloto. La columna de perforación es luego sacada y el pozo es probado. Si está orientado a la derecha, el pozo es luego perforado con un trépano normal.
Después que el agujero piloto ha sido perforado, el pozo desviado puede ser nuevamente perforado de forma enderezada (ángulo mantenido) o perforado para aumentar la desviación del pozo (construcción de ángulo). Un ensamblaje de pozo profundo orientable es una combinación de estabilizadores, adaptadores curvos, motor de turbina de fondo de pozo y trépanos de diamante para mantener, alargar o construir el ángulo. Para achicar o construir más el ángulo, el ensamblaje es rotado de manera similar a un tipo de perforación de rotación normal en la modalidad de rotación. Para construir o dejar un ángulo, el ensamblaje es orientado a la dirección derecha y no rotado. El motor de turbina de fondo de pozo es activado para perforar el pozo en la dirección del ensamblado en la modalidad de deslizado junto con las placas de ensamblaje el fondo del perforador. El pozo es perforado más despacio en la modalidad de deslizado que en la modalidad de rotación. Algunos ensamblajes de fondo de pozo girado tienen adaptadores curvados ajustables en donde el ángulo en el adaptador curvado puede ser ajustado desde la superficie al igual que desde el pozo.
Algunos pozos han sido “accidentalmente” perforados para sacar petróleo de debajo de las zonas adyacentes llamadas invasión de subsuelo. La perforación desviada sin embargo, es realizada sólo por razones justificables.
Perforar en el mar es considerablemente más caro que la perforación sobre tierra. Un campo de petróleo en aguas muy poco profundas puede a menudo ser más desarrollado económicamente por perforación de desviación desde la playa. La perforación mar adentro y la producción de plataformas son muy caras. Un campo petrolero de mar adentro en aguas profundas puede ser mejor desarrollado usando una plataforma de producción grande con numerosos y pozos desviados que irradian a los lados. Cognac, una plataforma de producción fuera del delta del Río Mississippi, tiene 62 pozos desviados.
Si un pozo está ardiendo, es un pozo fuera de control y puede ser controlado mediante dos métodos. El fuego es primero apagado, a menudo detonando un explosivo en la punta del pozo para remover el oxígeno. Luego, una válvula puede ser bajada y adjuntada a la boca de pozo y cerrada. Otro método es perforar un pozo de alivio a una distancia segura del primero. El pozo de alivio no debe que tener una intersección con el pozo fuera de control en el subsuelo pero puede acercársele. Perfora en una zona de alta presión anormal produciendo gas. Después que la presión ha sido reducida, lodo pesado de perforación (lodo asesino) es luego bombeado del pozo de alivio a través de piedras del subsuelo y hacia el pozo fuera de control para controlarlo.
Si algo se rompe o se cae del pozo y no puede ser sacado ni siquiera pescándolo, el pozo puede ser perforado alrededor del pescado según se vea conveniente. Un pozo desviado puede ser perforado para probar reservas potenciales de petróleo en vez de perforar varios agujeros secos para probar cada reserva o yacimiento. La perforación de desviación también puede ser usada para paliar una locación pobre para perforar.
Los exámenes de dirección que pueden medir tanto el ángulo (desviación) y compaginar la orientación (azimut) fueron originalmente llevadas a cabo en pozos desviados donde fueron empezaron a ser perforados. Los exámenes fueron ya sea de simples disparos (una medida) o de multi disparo. El instrumento de prueba contenía un compás magnético o giroscopio. El instrumento magnético fue encendido cuando el ensamblaje de fondo de pozo fue hecho de collares de perforación no magnéticos llamados K-Monel. El instrumento giroscópico fue usado con collares de perforación magnéticos o cuando había acero magnético como el entubado en el área. Hoy un perfil direccional es usado continuamente mientras el pozo sigue siendo perforado por un sistema llamado mediciones-mientras-perforas.
Un pozo de alance extendido es un pozo desviado que tiene una curvatura en el pozo y llega al fondo varios miles de pies horizontalmente desde su locación en superficie. El record mundial para alcance horizontal es un pozo de alcance extendido es más de 6 millas (10 km).
Un drenaje horizontal es un pozo desviado que es perforado junto con la zona productora paralela a la reserva. La parte horizontal del pozo se llama sección horizontal. Un drenaje horizontal contiene tanto una sección geométrica y otra geo-direccional. La parte de arriba (sección geométrica) es perforada con un plan preestablecido con un agujero recto normal. La sección no vertical geo-direccional usa perfiles de tiempo real (mediciones-mientras-perforas) para mostrarle al perforador donde el trépano está en relación a la formación de arriba o debajo de la formación del blanco. El perforador luego ajusta el ensamblaje direccional de fondo de pozo para continuar perforando por y a través del blanco.
Los pozos de drenaje horizontal son descritos por su ángulo construido. Es la tasa de cambio en grado por unidad de largo mientras el pozo va de vertical a horizontal de 8°/100 pies. Los pozos son clasificados como radio corto, radio medio y pozos horizontales de radio largo, dependiendo de cuan puntiagudo sea el ángulo construido.
Generalmente, un agujero de drenaje horizontal ultimadamente producirá tres a cinco veces más petróleo o 5 a 20 veces más gas que un agujero recto y lo producirá a tasas más altas. Los pozos de drenaje horizontales han sido más exitosos en perforar reservas fracturadas tales como la Tiza de Austin (Austin Chalk) en Texas porque la mayoría de las fracturas que drena la reserva tienden a ser verticales. Un pozo de drenaje horizontal debería penetrar muchas más fracturas verticales que un pozo vertical y recto.
Los agujeros de drenaje horizontal también son usados en formaciones de baja permeabilidad (ajustados) para incrementar la última recuperación de la reserva. También son usados para prevenir conificaciones que producen excesivo gas o agua de arriba o de debajo de la reserva de petróleo. Los pozos de drenaje horizontal no son mucho más caros para perforar que un pozo comparable, vertical pero son mucho más difíciles de perfilar y completar.
Los laterales son ramas cortas, y horizontales perforadas de un pozo.
La profundidad de un pozo puede ser medida de dos maneras. Estas dos maneras son de forma Total (TD), medidas, perfiladas o mediante la profundidad del perforador (TVD) que es medida rectamente hacia abajo y es menor que la profundidad total.
PERFORACIÓN CON AIRE Y ESPUMA
La perforación con aire usa un equipo perforador rotatorio con un compresor de patín montado que circula aire en vez de lodo de perforación. La plataforma y sus operaciones son casi exactamente las mismas que la plataforma de perforación rotativa a excepción del sistema de perforación circulatoria de lodo. El aire es bombeado hacia abajo a la columna de perforación y hacia fuera por el trépano. Recoge muy bien los cortes en el fondo del pozo y retorna hacia arriba con los anillos para soplar una línea blooie a una fosa adyacente a la plataforma. La cabeza rotatoria es usada en la punta del pozo para permitir al vástago de perforación rotar a través de él mientras mantiene un sello de presión alrededor del vástago.
La perforación de aire tiene una tasa de penetración de trépano más rápida que usando lodo de perforación y ayuda además a evitar la formación de daños. Sin embargo, no crea un revoque de filtro en las paredes del pozo para estabilizarlo. Esto puede causar que las paredes del pozo se vuelvan resbaladizas por dentro. La perforación de aire no puede controlar la formación de fluido que corre dentro del pozo. El flujo que gas natural al pozo puede causar una mezcla inflamable en el aire.
La perforación con espuma es similar a la perforación de aire pero usa detergentes en el aire para formar espuma que levanta mejor el agua del pozo. El jabón y agua son mezclados e inyectados por una pequeña bomba al aire en circulación hacia el pozo. La espuma también hace un mejor trabajo que el aire al levantar los cortes de pozo.
Con información del libro Manual Básico de los Hidrocarburos, publicado por la CBHE.