Perforación de pozos
Perforación de pozos es el proceso de perforar un agujero en el suelo para la extracción de un recurso natural como agua subterránea, salmuera, gas natural o petróleo, para la inyección de un fluido desde la superficie a un reservorio subterráneo o para la evaluación o monitoreo de formaciones subterráneas. La perforación para la exploración de la naturaleza del material subterráneo (por ejemplo, en busca de minerales metálicos) se describe mejor como perforación de pozo.
Los primeros pozos fueron pozos de agua, pozos poco profundos excavados a mano en regiones donde el nivel freático se acercaba a la superficie, por lo general con paredes de mampostería o madera que revisten el interior para evitar el colapso. Las técnicas de perforación modernas utilizan ejes de perforación largos, lo que produce orificios mucho más estrechos y profundos que los que se podrían producir excavando.
La perforación de pozos se puede realizar de forma manual o mecánica y la naturaleza del equipo requerido varía desde extremadamente simple y económico hasta muy sofisticado.
Perforación a presión administrada (MPD) es definida por la Asociación Internacional de Contratistas de Perforación (IADC) como "un proceso de perforación adaptable utilizado para controlar con mayor precisión el perfil de presión anular en todo el pozo".; Los objetivos de MPD son "determinar los límites del entorno de presión de fondo de pozo y administrar el perfil de presión hidráulica anular en consecuencia".
Historia
El registro más antiguo de perforación de pozos data del año 347 d. C. en China. El petróleo se usaba en la antigua China para iluminar, como lubricante para los ejes de los carros y los cojinetes de los martillos hidráulicos, como fuente de carbono para las barras de tinta y como remedio médico para las llagas en los seres humanos y la sarna en los animales.." En la antigua China, las máquinas perforadoras de pozos profundos estaban a la vanguardia de la producción de pozos de salmuera en el siglo I a. Los antiguos chinos desarrollaron pozos de hundimiento avanzados y fueron la primera civilización en usar una máquina perforadora de pozos y en usar revestimientos de pozos de bambú para mantener los agujeros abiertos.
En la era moderna, la primera patente de cono de rodillo fue para la broca rotatoria para rocas y se emitió al empresario e inventor estadounidense Howard Hughes Sr. en 1909. Constaba de dos conos entrelazados. El empresario estadounidense Walter Benona Sharp trabajó muy de cerca con Hughes en el desarrollo de la pieza de rock. El éxito de esta broca condujo a la fundación de Sharp-Hughes Tool Company. En 1933, dos ingenieros de Hughes, uno de los cuales era Ralph Neuhaus, inventaron la broca tricónica, que tiene tres conos. La patente de Hughes para la broca tricónica duró hasta 1951, después de lo cual otras empresas fabricaron brocas similares. Sin embargo, Hughes todavía poseía el 40 % del mercado mundial de brocas en el año 2000. El rendimiento superior contra el desgaste de las brocas de diamante policristalino compacto (PDC) erosionó gradualmente el dominio de las brocas de cono giratorio y, a principios de este siglo, los ingresos por brocas de PDC superaron los de brocas de cono de rodillos. La tecnología de ambos tipos de barrenas ha avanzado significativamente para brindar mayor durabilidad y velocidad de penetración de la roca. Esto ha sido impulsado por la economía de la industria y por el cambio del enfoque empírico de Hughes en la década de 1930, a los códigos de elementos finitos de dominio de hoy en día para el software de ubicación de cortadores e hidráulicos.
Brocas en perforación mecánica
Los factores que afectan la selección de la broca incluyen el tipo de geología y las capacidades de la plataforma. Debido a la gran cantidad de pozos que se han perforado, la información de un pozo adyacente se utiliza con mayor frecuencia para realizar la selección adecuada. Existen dos tipos diferentes de brocas: cortador fijo y cono de rodillo. Una broca cortadora fija es aquella en la que no hay partes móviles, pero la perforación ocurre debido al corte, raspado o abrasión de la roca. Las brocas de corte fijo pueden ser compactas de diamante policristalino (PDC) o insertos de grano prensado en caliente (GHI) o diamante natural. Las brocas de cono de rodillos pueden ser insertos de carburo de tungsteno (TCI) para formaciones más duras o dientes fresados (MT) para rocas más blandas. El proceso de fabricación y los compuestos utilizados en cada tipo de broca las hacen ideales para situaciones de perforación específicas. Se pueden realizar mejoras adicionales en cualquier broca para aumentar la efectividad en casi cualquier situación de perforación.
Un factor importante en la selección de la broca es el tipo de formación que se va a perforar. La eficacia de una broca varía según el tipo de formación. Hay tres tipos de formaciones: blandas, medias y duras. Una formación blanda incluye arenas no consolidadas, arcillas, calizas blandas, lechos rojos y lutitas. Las formaciones medianas incluyen dolomitas, calizas y lutitas duras. Las formaciones duras incluyen lutitas duras, calcitas, lutitas, calizas cherty y formaciones duras y abrasivas.
Hasta 2006, la participación de mercado se dividía principalmente entre Hughes Christensen, Security-DBS (ahora Halliburton Drill Bits and Services), Smith Bits (una subsidiaria de Schlumberger) y ReedHycalog (adquirida por National Oilwell Varco en 2008).
Para 2014, Ulterra (entonces una subsidiaria de ESCO Corp.) y Varel International (ahora una subsidiaria del grupo sueco de ingeniería Sandvik) habían ganado juntas casi el 30 % del mercado de brocas de EE. UU. y erosionaron el dominio histórico de Smith, Halliburton y Baker Hughes. Para 2018, Schlumberger, que adquirió Smith en 2010, se volvió dominante en los mercados internacionales gracias al empaquetamiento de brocas con sus otras herramientas y servicios, mientras que Ulterra (ahora propiedad de las firmas de capital privado Blackstone Energy Partners y American Securities) continuó con una tendencia de crecimiento marcada. convirtiéndose en el líder de participación de mercado en brocas en los EE. UU. según Spears Research y Kimberlite Research.
Tricone bit para perforar bien (medium gastado-out)
PDC bit para perforación bien
Múltiples Bits Tricone
Tricone Bit
Drill Bit
Drill dañado Faltan piezas en el cono izquierdo
Mud log in process, a common way to study the lithology whenrilling oil wells
La evaluación de la clasificación de las brocas desafiladas se realiza mediante un sistema uniforme promovido por la Asociación Internacional de Contratistas de Perforación (IADC). Consulte la Sociedad de Ingenieros de Petróleo / IADC Papers SPE 23938 & 23940. Ver también Puntas PDC
Contenido relacionado
Relé
Principio del beso
Escala de Mohs