PERFORACION

La perforacin, como la exploracin, es una actividad que demanda tiempo y recursos financieros. Por eso, un equipo de perforacin slo se instala y comienza a perforar cuando gelogos y geofsicos han acordado la locacin ms apta para la bsqueda de hidrocarburos en el subsuelo.

Los petroleros no fueron los primeros en perforar pozos profundos: 2.000 aos atrs lo hacan los chinos para encontrar salmuera, con la cual obtenan sal. Para lograr sus propsitos disponan de un equipo consistente en una estructura de madera, de la cual suspendan por cable una herramienta cortante y pesada. La percusin intermitente sobre el terreno iba horadando sucesivos estratos del subsuelo hasta llegar al objetivo. Este ingenioso sistema permiti perforar hasta ms de 900 metros de profundidad, aunque demandaba aos completar el trabajo.

En los primeros aos de la industria petrolera se utilizaron los mismos principios, de perforacin a percusin. Aunque todava en ciertas circunstancias y principalmente en Estados Unidos se sigue utilizando esta tcnica (muy mejorada respecto del siglo pasado) fue universalmente reemplazada por el mtodo de perforacin rotativa.

Por lo general, cuando se trata de actividades en tierra la locacin a perforar est ubicada en algn sitio de difcil acceso, y hay que realizar importantes trabajos preparatorios antes de instalar el equipo. Casi siempre se deben construir los caminos de acceso, que muchas veces suponen la construccin de puentes y obras viales especiales, desmonte de selvas, o drenaje de pantanos. En algunos casos, todo el equipo de perforacin se traslada en helicpteros de gran Porte hasta la locacin previamente preparada.

La torre o mstil de perforacin conforma la parte ms prominente del equipo (por lo general de 40 metros de altura), y est integrada por cuatro grandes columnas de acero de forma rectangular, unidas lateralmente.

En lo alto de la torre o mstil, suspendida de cables, se ubica la cabeza de inyeccin, conectada con la barra de sondeo. La cabeza de inyeccin deja pasar un lquido (lodo de perforacin) y a la vez permite a la barra de sondeo rotar libremente en el subsuelo. La barra de sondeo -unida en tramos de 9 metros- pasa por un buje maestro ubicado en la mesa rotativa colocada en el piso del mstil o torre. Motores diesel o elctricos hacen rotar la mesa rotativa y toda la columna de perforacin, en cuyo extremo final est el trpano que perfora.

Hay muchos tipos de trpanos, algunos de ellos provistos de diamantes industriales, pero todos operan de la misma forma que un taladro manual utilizado para perforar madera o metal.

Para la perforacin de pozos petroleros se utilizan muchos tipos de trpano, que varan por su conformacin y contextura segn el tipo de roca que deben atravesar.

Cuando el trpano ha penetrado en el subsuelo una distancia similar a los 9 metros de cada barra de sondeo, se detiene la operacin y se aade una nueva barra. A medida que se profundiza la perforacin, el proceso se repite. Pero tarde o temprano, segn la textura y dureza de las rocas atravesadas, el trpano se desgasta, y debe ser reemplazado. Esta operacin demanda horas de trabajo, dado que toda la barra de sondeo debe ser llevada a la superficie. Para ganar tiempo la barra de sondeo se va retirando en tramos que incluyen tres tuberas unidas. Estas largas secciones de 27 metros se van apilando a un costado de la torre de perforacin. Para comprender lo complicado de esta maniobra, basta imaginar un trpano que lleg a los 3.000 metros de profundidad y debe ser reemplazado. Esto significa llevar a la superficie 3 kilmetros de tuberas de acero, en tramos de 27 metros, cada uno de los cuales debe ser desenroscado y apilado cuidadosamente sobre la torre de perforacin. Reemplazado el trpano, las caeras vuelven a enroscarse y todo el conjunto de la barra de sondeo desciende al fondo del pozo. Esta operacin demanda varias horas.

Cuando se utiliza una herramienta para perforar una pared aquella se calienta. Por eso, al trpano, se lo enfra con un producto qumico especial, denominado "lodo de perforacin" y que circula permanentemente desde la cabeza de inyeccin hasta el fondo del pozo. Llega hasta por debajo de los dientes del trpano en chorros intermitentes, para cumplir despus otra misin importante en su retorno a la superficie y en el espacio que media entre la barra de sondeo y las paredes del pozo: en su desplazamiento arrastra todos los fragmentos de roca despedazados por el trpano. El gelogo de pozo estudia entonces cuidadosamente estos "cuttings' para determinar el tipo de roca que est atravesando la perforacin. El lodo -que es un producto de altsimo costo- tambin contribuye evitar el derrumbe de las paredes del pozo antes de que sean entubadas con caeras de acero y al mismo tiempo evitar las fugas de gas o petrleo que pueden producirse antes de que la perforacin llegue a la profundidad final establecida.

Plataforma de Perforacin Submarina

Pero la perforacin de un pozo petrolero no es slo una obra de ingeniera de alta precisin: es un trabajo de atencin y tensin permanentes para los hombres que integran el equipo. Los costados del pozo pueden estar huecos y el lquido de inyeccin perderse por las cavidades; el trpano puede quedar aprisionado por sal. Para evitar estos riesgos peridicamente se retira la sarta de sondeo, y se instala en su lugar una caera de entubacin que sostendr las paredes del pozo. Entre esta tubera y las paredes del pozo se introduce una lechada de cemento, que una vez fraguada sostendr definitivamente todo el complejo. Por la caera instalada pasa entonces la sarta de perforacin, que seguir operando con un dimetro ms pequeo. A mayor profundidad, se introducir un segundo tramo de entubacin de dimetro inferior al primero y, probablemente, despus tambin un tercero que pasar por el segundo. As, cuando el pozo est llegando a su profundidad final, el dimetro del trpano posiblemente no supere los 10 centmetros, aunque la perforacin se haya iniciado con un dimetro de 50. Durante todo este proceso se realizan frecuentes cambios de trpano, maniobra que exige otra previa: el retiro de la barra de sondeo. El perforador debe adems estar atento, para evitar que la herramienta quede aprisionada en el fondo del pozo o que la sarta se desve de la vertical, maniobrando permanentemente con la velocidad de rotacin del trpano y el peso de la sarta de sondeo para lograr el correcto equilibrio de toda la operacin.

Finalmente, todo el equipo de perforacin que casi siempre opera a la intemperie sometido a las inclemencias del tiempo debe estar preparado para enfrentar, controlar y superar las consecuencias de un escape de gas, que puede resultar devastador para el equipo y para los hombres que trabajan con l. Aunque la industria petrolera ha desarrollado sofisticadas tcnicas de seguridad para la prevencin de este tipo de accidentes, ninguna resulta de utilidad cuando las personas a su cargo, por distraccin u olvido, dejan de prestarles atencin. Y en el pozo, que es una de las obras de ingeniera de ms difcil ejecucin en la Tierra, casi siempre sobran los motivos de distraccin.

Finalmente, terminado el programa de perforacin, es probable que no se encuentre petrleo ni gas natural, o que el volumen de hidrocarburos comprobado no justifique el desarrollo comercial del pozo. Todo el dinero y los esfuerzos invertidos por la empresa habrn sido intiles y las perforadoras volvern a intentar en otra locacin.

Nuevas Tecnologas

Pozos Horizontales

Las nuevas tecnologas nos estn conduciendo hacia una incrementada produccin del campo con una inversin decreciente de perforacin.

Los pozos horizontales se realizan con la intencin de perforar los horizontes productivos, en una gran extencin horizontal y no limitarse solo al espesor neto de la formaciones que es el caso de perforaciones de tipo convencional.

Los pozos de alcance extendido pueden alcanzar sus blancos a mas de 8km de la ubicacin del pozo. Esta tcnica les permite a los operadores explotar el petrleo y los campos en forma satlite de los infraestructuras de superficie. Los campos cercanos a la costa pueden ser desarrollados desde tierra para reducir los costos y minimizar el impacto ambiental.

Pozos Multilaterales

Los pozos multilaterales usan drenajes horizontales mltiples desde un pozo primario para reducir el nmero de pozos necesarios para drenar el reservorio. Los multilaterales requieren pocos cabezales, reduciendo el costo de las terminaciones submarinas y las operaciones de enlace. La tecnologa de pozo delgado reduce la perforacin, los costos de terminacin y produccin a travs del uso de pozos pequeos.

Las secciones laterales mltiples perforadas desde un pozo ofrecen soluciones econmicas para mejorar la recuperacin. Al explotar un solo pozo, la perforacin multilateral baja los costos de la construccin del pozo y el equipo de la superficie. Los multilaterales son ventajosos en las aplicaciones de reentrada y en los nuevos pozos. Pueden mejorar el drenaje de los reservorios al exponer mucho mas de la formacin al pozo. Tambin pueden interceptar numerosos sistemas de fractura y drenar los reservorios mltiples.

Perforacin Coiled Tubing

En algunos ambientes, la perforacin coiled tubing ofrece ventajas econmicas sobre la perforacin convencional a travs de tubos unificados. Tambin tiene un menor impacto en el ambiente y mejora la seguridad en el pozo.

Las operaciones a travs de tubos han probado ser econmicas al ahorrar en costos a la hora de retirar los tubos.

Dentro de los mayores beneficios del CTD (Coiled Tubing Drill), se encuentra la habilidad de perforar bajo balance. La perforacin bajo balance, puede prevenir durante la perforacin la presencia de capas de inters y evitar el dao del reservorio. Tambin puede incrementar el ritmo de de penetracin del trpano durante la perforacin.

Perfiles elctricos

Cuando se perfora un pozo, y especialmente si es de exploracin, se trata de obtener la mayor cantidad posible de informacin del subsuelo. Esto se logra con la ayuda de los perfiles elctricos.

Estos perfiles miden las propiedades elctricas, acsticas y radioactivas de las rocas. Los sensores de la resistividad usan electrodos o bobinas, los acsticos usan transductores snicos y los radioactivos emplean detectores sencibles a la radioactividad.

Para tal fin se utilizan distintos instrumentos montados en una sonda que se baja al pozo mediante un cable-conductor. Este cable de acero normalmente tiene 7 conductores elctricos que sirven para alimentar elctricamente a los equipos de pozo y al mismo tiempo recibir en superficie los datos ledos por las diferentes sondas.

A medida que se va recogiendo el cable, la sonda va midiendo y las lecturas que son enviadas a superficie a travs del cable, se registran en cintas magnticas, que posteriormente sern utilizadas para la interpretacin de los datos. Las unidades de perfilaje son Laboratorios porttiles que disponen de computadoras para el registro e interpretacin de los perfiles de pozo.

De la interpretacin de estos perfiles se obtienen datos de porosidad, contenido de fluidos, y tipos de litologas. Una correcta evaluacin se logra mediante la combinacin de los datos obtenidos en los distintos perfiles realizados en el pozo.

Perfil de Datos Interpretados, correspondiente a un intervalo de pozo. Las zonas indicadas en rojo contienen hidrocarburos, y sern las zonas que se pondrn en explotacin una vez entubado el pozo.

LWD una visin ms clara de las formaciones

La perforacin y el perfilaje simultneo mejora la habilidad del Operador de perforacin, para tomar decisiones efectivas en tiempo real en la crtica fase de la perforacin.

Las mediciones LWD (Logging While Drilling), revelan la naturaleza de las formaciones de la roca perforada e identifica la ubicacin probable de los hidrocarburos. La resistividad de formacin en tiempo real, la informacin sobre la litologa y la porosidad adquirida durante la perforacin le permite a los gelogos evaluar y visualizar la formacin alrededor del pozo, antes que ocurra una dao a la formacin o que se provoque una invasin de lodo.

Las mediciones LWD le permiten al gelogo seleccionar los puntos para bajar el casing y, detectar y cuantificar las zonas potenciales cuando estas son interceptadas, e identificar los lmites del fluido en tiempo real mientras se perfora. Las nuevas mediciones de imagen y perforacin (IWD) hacen posible la deteccin de la fractura y la determinacin del buzamiento. La perforacin en tiempo real y los datos del perfilado pueden ser integrados en las workstations con datos ssmicos en 3D.

Esta visin mas clara del pozo y su posicin dentro del reservorio le brinda al operador una fuente de informacin que mejora la toma de decisiones a medida que la perforacin progresa, reduciendo el riesgo en reas que son geolgicamente complejas o bien no son muy conocidas.

Operaciones Entubacin y Terminacin

Una vez terminada la perforacin del pozo y despus de realizar una evaluacin del potencial productivo del mismo, se proceder a realizar las operaciones de Entubacin y Terminacin.

La entubacin consiste en bajar una caera (casing), hasta el fondo del pozo (normalmente de 51/2 o 7 pulgadas de dimetro), la que posteriormente se cementa para generar una aislacin de las diferentes zonas permeables a lo largo del pozo. Este proceso de cementacin es realizado por Compaas de Servicios especializadas y consiste en colocar una lechada de cemento en el espacio anular que hay entre la pared del pozo y la cara externa del casing. Como dijimos esta cementacin tiene por objeto aislar las diferentes zonas permeables impidiendo que fluidos de zonas de alta presin puedan circular a zonas de menor presin o evitar la posibilidad de poner en produccin capas acuferas.

Para asegurarnos de la buena calidad de la cementacin, es necesario realizar, una vez fraguado el cemento (entre 18 y 24 horas despus), un perfil de Control de Cemento (CBL-VDL), que nos permitir evaluar las caractersticas de aislacin entre las diferentes capas productoras del pozo.

Finalmente habr que poner en produccin el pozo, para lo cual se deber punzar (agujerear el casing) con cargas explosivas. Se punzarn solamente las capas que de acuerdo con datos Geolgicos y mediante la Interpretacin de Perfiles a pozo abierto, son de inters productivo.

En la figura adjunta se ha esquematizado una operacin de punzamiento mediante el disparo de un can de cargas huecas. Estas cargas perforan el casing, el cemento y la pared del pozo, llegando hasta 15 a 18 pulgadas desde la pared interna del casing.

A travs de estos huecos (de 12 a 36 por metro), fluye el petrleo (o gas en el caso de capas gasferas), hacia el pozo para ser extrado a superficie.