Hola amigos y amantes de la ingeniería.
Una torre de perforación es empleada para perforar un pozo de petróleo, gas o agua, sin embargo quizás no parezca un proceso complejo que amerite de la aplicación tecnologica y de ingeniería para llevar a cabo la perforación y construcción de un pozo, pero la realidad es que hay toda una ingeniería detrás de este proceso.
Imaginémonos por un solo instante tener que perforar un pozo profundo de por al menos 6000 metros de profundidad sin contar con una torre de perforación, simplemente sería imposible perforar hasta esa profundidad ya que no tendríamos el espacio suficiente para colocar la tubería de perforación, tampoco contaríamos con el espacio suficiente para poder subir y bajar las parejas de tres tubos (90 pies) cada vez que vamos a realizar una conexión, tampoco contaríamos con una estructura que soporte el peso de la sarta de perforación cuando estemos en profundidades muy profundas.
Para entender la ingeniería que está detrás de este proceso simplemente hay que hacerse la sencilla pregunta:
¿Porqué hay que aplicar ingeniería en la perforación de pozos?
La respuesta es muy sencilla y nos pone a reflexionar bajo las siguientes interrogantes:
¿Cómo se calcularía el peso de la sarta de perforación que puede soportar la torre de perforación?
¿Quien realiza el diseño de las brocas de perforación que se van a emplear durante la perforación del pozo de petróleo según las condiciones geológicas del subsuelo?
¿Cómo se realiza el diseño de la sarta de tubería de perforación y el ensamblaje de fondo más apropiada y que este en sintonía con las condiciones geológicas del subsuelo?
De esta forma pueden seguir surgiendo muchas más interrogantes que simplemente nos confirma que en la perforación de pozos existen muchos procesos, diseños, cálculos matemáticos que son propios de la ingeniería y que son fundamentales para que esta actividad tan importante se pueda llevar a cabo.
¿Cuáles serían los pasos en forma resumida en la que empleando una torre de perforación se pueda perforar un pozo de petróleo?
[1] Elegir una mecha de perforación acorde con los estratos que nos vamos a conseguir a medida que avanzamos en la perforación del pozo, sabemos que los estratos geológicos son muy distintos a medida que profundizamos en el subsuelo, por lo tanto se debe realizar un diseño en el que se señale el tipo de mecha para determinada profundidad a perforar. El funcionamiento que tiene la broca de perforación o trépano, es que mientras ella es empujada por el peso de la sarta sus dientes trituran la formación mientras esta gira por acción del elemento giratorio llamado top drive.
[2] Se bombea lodo de perforación («mud») dentro por dentro de la tubería y toda la sarta de perforación, qe posteriormente va a retornar por el exterior del mismo (espacio anular, espacio existente entre el hoyo y la tubería de perforación), permitiendo la refrigeración y lubricación de la mecha de perforación.
Las propiedades de este fluido de perforación como viscosidad, densidad, filtrado, punto cedente son calculados y supervisados por un ingeniero de lodo.
[3] La línea o sarta de perforación se alarga gradualmente con la intención de ir profundizando en el pozo, es por ello que cuando ya se termina de perforar una pareja de tres tubos,cada tubo de una longitud de 30 pies de longitud (90 pies en total) se realiza otra conexión incorporando aproximadamente cada 90 pies un nuevo tramo de sarta de tubería en el piso de la torre de perforación.
Conclusión
Es fácil de comprender la utilidad que genera la aplicación de la ingeniería en la perforación de un pozo, sin embargo no existe nada más conveniente que un pequeño ejemplo con simple cálculo matemático para generar en el público lector esa curiosidad de reflexionar por sí mismo sobre la importancia de la ingeniería, es por ello que voy a colocar un breve ejemplo sobre una situación en particular para que vean que con un simple cálculo se puede establecer una condición necesaria para continuar perforando un pozo de petróleo.
"Se tiene un programa de perforación el cual pide perforar un tramo de 1000 pies a una tasa de penetración (ROP) de 40 pies por minuto (RPM).
La ecuación básica para calcular la ROP es ROP= Pies perforados / Tiempo.
La solución es que como tenemos la tasa de la velocidad de perforación que es 40 pies /minuto y tenemos la longitud que se va a perforar, simplemente despejamos el tiempo de la ecuación:
ROP = Pies perforados / Tiempo, lo que implica que:
Tiempo = Pies perforados / ROP, lo que implica que:
Tiempo = 1000 pies / 40 pies / minutos, lo que implica que:
Tiempo = 250 minutos de tiempo de perforación.
Interpretación: Si el perforador que es el obrero encargado de establecer los parámetros de perforación en el piso del taladro, logra ajustar una velocidad de perforación de 40 pies/minutos para perforar un tramos de 1000 pies y no se logran presentar problemas operacionales y de ningún tipo, entonces se debe estar perforando dicho tramo en 250 minutos o lo que es lo mismo 4,16 horas.
Aunque parezca un cálculo muy sencillo, existen otras variables más a estudiar y evaluar por lo que es de suma importancia el uso y aplicación de los conocimientos de ingeniería para la perforación de un pozo de petróleo.