Saludos estimados amigos y comunidades de la plataforma hive.
En esta oportunidad quiero hacer un breve resumen acerca de los componentes que conforman cada uno de los sistemas que conforman un taladro de perforación y que al mismo tiempo le dan vida al proceso de perforación en la construcción de un pozo de petróleo.
Introducción
El propósito fundamental de este post no es solamente mostrar y explicar los componentes y sistemas que conforman un taladro de perforación, sino también establecer un grado de importancia que le da la organización de estos sistemas al momento de poder atacar cualquier falla operacional en el momento que estamos perforando el pozo de petróleo.
Para poder entender porque es necesario organizar los componentes de un taladro en sistemas, quiero presentar la siguiente imagen, para luego explicar algunas funciones básicas de algunos componentes que allí se muestran:
Sistemas dentro de la perforación rotatoria
Para poder tener una funcionalidad en la perforación es necesario constar con un fluido de perforación que es el que va a enfriar y lubricar la mecha de perforación y también a transportar los cortes de formación que realiza la mecha desde el fondo hasta la superficie. Sin embargo puede surgir la siguiente interrogante:
¿Qué componentes interactúan para que este fluido de perforación puede cumplir con las funciones antes mencionadas?
Realizando una descripción de imagen 1, se puede observar que:
[1] Es el tanque de lodo, y es el depósito donde se almacena el fluido de perforación denominado también lodo de perforación.
[2] Es el agitador en el tanque de lodo, el cual es el encargado de estar agitando los componentes que componen el fluido de perforación para que este mantenga sus propiedades según dictamine el programa de perforación.
[3] Línea de succión, la línea de succión termina siendo el medio de comunicación entre el tanque de lodo y la bomba de succión que es a la final el componente que succiona el fluido de perforación desde los tanques hasta el fondo del pozo.
[6 y 8] Manguera vibratoria y tubo vertical, la razón por la que combino estos dos componentes es por de igual manera el fluido de perforación circula por esta dos partes.
[9] Manguera Kelly, como se observa en la imagen 1 el punto 9 es la continuidad de la misma manguera por donde circula el fluido de perforación, con la excepción de que se denomina manguera kelly porque queda por debajo del cuello de ganso.
[10] Cuello de ganso, el cuello de ganso en la imagen 1 es la parte superior de los extremos de la manguera de circulación que parece como un codo, quizás muchos se pregunten porque tienen estos nombres tan raros, recuerden que gran parte del conocimiento heredado por parte de las industrias norteamericana era de un vocablo técnico que contemplaba estos nombres que por hoy es muy común encontrar en la industria petrolera, sobre todo en perforación.
En general en la imagen 1 se puede seguir la ruta desde 18 hasta 26 que es donde nuevamente sale el fluido de perforación en el fondo del pozo hasta pasar por [28] que es flow line (línea de retorno) que es la tubería que está conectada desde el cabezal del pozo hasta la línea de distribución para que finalmente el fluido de perforación llegue hasta la zaranda vibratoria que es el equipo que logra filtrar el lodo de las partes sólidas con las que puede venir desde el fondo del pozo hasta llegar de nuevamente al tanque de lodo, cumpliendo así el circuito de circulación, el cual es continuo y constante en la perforación del lodo.
Lo anteriormente antes explicado, junto con los componentes y equipos que se mencionaron conforman lo que se denomina como:
Sistema de circulación
En el cual podrán encontrar mayor detalle a su explicación en el siguiente vídeo:
Es importante resaltar que existen componentes de un sistema que se repiten en otro sistema, esto se debe a que por ejemplo, la sarta de perforación pertenece al sistema de rotación ya que la sarta gira mientras se está perforando, sin embargo también pertenece al sistema de circulación ya que por dentro de la sarta de perforación circula el fluido de perforación.
Sistema de rotación
El sistema de rotación son aquellos componentes que interactúan entre sí para hacer girar la sarta de perforación, también pertenecen a este sistema todos aquellos componentes que giran, todo con la función principal de poder girar y facilitar el corte de la roca en el fondo del pozo mientras se está perforando.
Si se hace una ruta de seguimiento de la imagen #1, se pueden mencionar los siguientes elementos que componen el sistema de rotación:
[18] Unión giratoria, así como su nombre lo indica la unión giratoria es la encargada de hacer girar la sarta de perforación, en la perforación de pozos se puede conseguir también con el nombre de junta kelly.
[20] Mesa rotatoria, la mesa rotatoria gira porque la unión giratoria la hace girar, al girar la mesa rotatoria gira la sarta de perforación.
Este sistema giratorio dentro de lo que se conoce como perforación rotatoria ya ha quedado obsoleto en la actualidad ya que ha sido reemplazado por una unidad giratoria denominada top drive, el top drive recibe la potencia necesaria de la fuente de potencia eléctrica para hacer girar directamente la sarta de perforación, a continuación les muestro el componente top drive dentro del sistema giratorio:
El primer elemento que se ve en la imagen de arriba hacia abajo es el gancho que en la imagen #1 es el punto [11], debajo del gancho se encuentra el top drive que es elemento cuya tecnología actual es la que se aplica para hacer girar la sarta de perforación.
No se puede descartar por completo el uso del cuadrante o junta kelly, ya que por experiencia operacional les puedo decir que cuando estuve laborando como ingeniero de operaciones, uno de los taladros para ese entonces el taladro PDV-62 se encontraba sin top drive, y para que el taladro de perforación no estuviera inoperativo generando tiempos improductivos, se tuvo que poner operativo con el cuadrante o junta kelly.
Los otros elementos o componentes que pueden pertenecer a este sistema, son todos aquellos que hace girar el top drive o en su defecto la junta kelly o cuadrante. Cuando el top drive está en funcionamiento hace girar toda la sarta de perforación y la mecha de perforación, para tener una idea de saber cuáles son los componentes que giran, sigamos la ruta de puntos de la imagen #1:
[25] Sarta de perforación, la sarta de perforación la conforma el ensamblaje de fondo (BHA) que está conformado por tubos pesados como collares de perforación (drill collars) y tubería pesada de transición (heavy weight), junto con el bha se ensambla la tubería de perforación que es la que finalmente le da profundidad al pozo. Aquí una imagen representativa de la tubería de perforación:
Las mechas de perforación se conectan a la primera barra de perforación, por lo que se pudiera decir que la mecha de perforación también pertenece al ensamblaje de fondo (BHA), entre las mechas de perforación existen mechas PDC, de diamante, policristalinas y tricónicas como la que se muestra en la siguiente imagen:
A continuación les comparto un resumen audiovisual de una descripción complementaria de los componentes que conforman el sistema de rotación en un taladro de perforación:
Sistema de levantamiento
Este sistema es muy importante en las actividades operacionales de la perforación de pozos, ya que a medida que profundizamos en la longitud de la profundidad del pozo se requiere añadir más tubería de perforación, cada vez que se añade y se conecta un tubo de perforación hay que hacer una parada para conectar el pin del tubo que se va a conectar con la caja del tubo que ya está conectado a la sarta de perforación. Para realizar esta actividad es necesario un equipamiento que pueda levantar (izar) los tubos de perforación cada vez que se van a conectar, no solo eso también es necesario poder subir y bajar la sarta de perforación. Para poder conocer los componentes que conforman el sistema de levantamiento sigamos la ruta de puntos de la imagen #1:
[7] Malacate, exactamente el malacate está ubicado en las dos patas trasera de la cabria de perforación, la función principal que cumple el tambor o malacate es el de poder enrollar y desenrollar la guaya de perforación.
[14] Cabria o torre de perforación, la cabria es prácticamente el armazón que sostiene prácticamente todos los componentes necesarios para poder perforar un pozo de petróleo, la cabria proporciona altura necesaria para que se pueda subir o bajar la sarta de perforación junto con el bloque viajero. Mientras mayor potencia tenga el taladro de perforación significa que la cabría es más grande y puede tener la capacidad para perforar pozos más profundos.
[12] Guaya de perforación, la guaya de perforación es el elemento que permite sostener el gancho y el bloque viajero junto con el top drive para poder subir o bajar la sarta de perforación.
[13] Bloque corona, el bloque corona es una polea por donde pasa la guaya de perforación y sirve para permitir el enlace entre el malacate y el bloque viajero.
[11] Gancho o bloque viajero, el gancho o bloque viajero permite conectar la guaya de perforación para poder subir o bajar la sarta de perforación junto con otros elementos como el top drive y toda sarta de perforación, por lo que pudiéramos decir que el top drive y la sarta de perforación que pertenecen al sistema de rotación también pertenecen al sistema de levantamiento.
Para proporcionar un complemento dentro de lo que es la descripción del sistema de levantamiento, les presento el siguiente recurso audiovisual en el que pueden ver otra perspectiva del mencionado sistema:
Sistema de potencia
Las actividades operacionales que se ejecutan en el taladro de perforación, como por ejemplo activar el malacate para que la sarta de perforación pueda subir o bajar, la activación del top drive para que la sarta pueda girar y la activación de las bombas de lodo entre otros componentes más se pueden llevar a cabo gracias a los componentes que suministran energía al taladro de perforación, sin esta energía no sería posible la perforación y construcción de un pozo de petróleo.
Adicional a esto, el sitio donde se decida perforar un pozo de petróleo se monta un campamento con trailers en donde pernoctara el personal supervisor, ingenieros encargados de supervisar las actividades operacionales en la perforación de pozos.
Para mayor comprensión y entendimiento de este sistema de potencia presento el siguiente recurso audiovisual:
Sistema de seguridad
La seguridad existente en el taladro de perforación enfocado desde el punto de vista del sistema de seguridad no se refiere a las normas de seguridad en el taladro, ya eso es otro tema que puede ser abordado en otro post.
Cuando nos referimos al sistema de seguridad se hace referencia a los componentes existentes que cumplen la función para poder cerrar el pozo al momento de ser necesario, quizás muchos se pregunten:
¿Cuando resulta necesario cerrar un pozo de petróleo?
En algunas circunstancias cuando se está perforando un pozo de petróleo se puede tener una eventualidad en la que la presión de formación (presión en la que se encuentran los fluidos en el subsuelo como gas y/o petróleo) sea mayor que la presión que ejerce el fluido de formación:
Presión de formación (presión de yacimiento) > Presión que ejerce el lodo de perforación
Resulta ser la condición necesaria para que estos fluidos (gas y/o petróleo) puedan migrar desde el fondo del pozo hasta superficie y provocar un reventón, y que por la fricción generada por los componentes de perforación puede provocar un incendio como la mostrada en la siguiente imagen:
Existen parámetros de perforación que pueden variar de manera repentina como por ejemplo un amento en la velocidad de perforación de forma inesperada que puede ser detectada por el perforador en el piso del taladro, el cual puede representar un indicativo de que una arremetida de fluidos como gas y/o petróleo viene en camino migrando desde el fondo del pozo, es el momento preciso para poder cerrar el pozo y después entrar en el control efectivo del pozo mediante los métodos de control de pozos como el método del perforador o el método del ingeniero que ya los he explicado anteriormente en mi serie temática dedicada al control de pozos.
Ahora bien solo es posible cerrar el pozo mediante un conjunto de válvulas de seguridad denominada conjunto de válvulas BOP, este conjunto de válvulas tiene un arreglo en el que pueden apreciar en la siguiente imagen:
Si seguimos la ruta de puntos de la imagen #1, podemos explicar el conjunto de válvulas tal y como sigue:
[23] BOP esférico anular, el BOP esférico anular es la válvula de forma geométrica redonda, esta válvula puede abrir y cerrar a cualquier diámetro de la tubería de perforación, por lo que se recomienda que si se va a cerrar el pozo se haga primeramente con la válvula esférica anular porque puede cerrar a cualquier diámetro de la tubería de perforación.
[24] BOP de ram de tubería y ram de corte, estos carretos abren y cierran a un diámetro específico de la tubería de perforación. Se recomienda activar solo la válvula BOP de ram de tubería, ya que la otra válvula de corte si se acciona corta la tubería de perforación perdiéndose así la opción de poder controlar el pozo, inclusive en la actualidad muchos arreglos BOP no contemplan la válvula BOP de ram de corte.
Para una opción complementaria para el entendimiento y comprensión del sistema de seguridad les presento el siguiente recurso audiovisual:
Conclusión y aporte
Bajo la descripción de los sistemas y componentes dentro de un taladro de perforación se proporciona el sistema organizativo de los componentes que operan para poder hacer realidad la posibilidad de la perforación y construcción de un pozo de petróleo.
Al ser un sistema bastante complejo el de perforar un pozo de petróleo resulta beneficioso poder organizar sus componentes dentro de sistemas y de esta manera poder estudiar y aplicar las mejores técnicas de ingeniería para el diseño en la construcción de un pozo de petróleo bajo el enfoque de los sistemas que conforman la perforación de un pozo de petróleo.
Resulta importante para los estudiantes universitarios en ingeniería de petróleo poder organizar los diversos temas que se contemplan dentro de las unidades curriculares de perforación I y perforación II dentro de los 5 sistemas que conforman la actividad compleja de perforar un pozo de petróleo.
Referencia consultada y recomendada
Componentes de un taladro de perforación petrolera. Slideshare
El Taladro de Perforación y sus Componentes
El Taladro de Perforación y sus Componentes. PerfoBlogger - Drilling Blog
Taladro de Perforacion, partes y componentes – Sistema de Circulación. Perfoblogger.wordpress
Para mí es un placer poder trabajar para poder brindarle a toda la comunidad de hive.blog un artículo en donde se resume los cinco sistemas que agrupa la mayoría de los componentes y elementos que conforman la actividad de perforación de pozos, por lo que espero sea del provecho y entendimiento de todos.
Agradeciendo de antemano las preguntas, sugerencias y recomendaciones que puedan manifestar por medio de los comentarios en esta publicación, todo con el objetivo de establecer el sano debate e interacción muy propia de las comunidades que apoyan el contenido académico y de ingeniería dentro de la plataforma hive, saludos y hasta una próxima entrega.
