Perforación Rotatoria

PERFORACIÓN ROTATORIA: FUNDAMENTOS Y DISEÑOS

CARLOS MARIO SIERRA RESTREPO

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS UNIDAD DE PETRÓLEOS Y GAS NATURAL

MEDELLÍN 1999
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PERFORACIÓN ROTATORIA: FUNDAMENTOS Y DISEÑOS

CARLOS MARIO SIERRA RESTREPO

Trabajo presentado para promoción a Profesor Asociado

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINAS UNIDAD DE PETRÓLEOS YGAS NATURAL

MEDELLÍN 1999
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CONTENIDO Pág. LISTA DE TABLAS LISTA DE FIGURAS INTRODUCCIÓN 1. GENERALIDADES 1.1 ¿DONDE PODEMOS ENCONTRAR PETRÓLEO? 1.2 LOCALIZACIÓN DEL PETRÓLEO. 1.3 PERFORACIÓN DE UN POZO. 1.4 PERFORACIÓN CON EL MÉTODO DE PERCUSIÓN O CABLE. 2. PERFORACIÓN ROTATORIA 2.1 INTRODUCCIÓN. 2.2 EQUIPOS DE PERFORACIÓN ROTATORIA. 2.2.1 Equipos de perforación en tierra ("land rigs").2.2.1.1 Equipos convencionales. 2.2.1.2 Equipos móviles. 2.2.2 Equipos de perforación en agua. 2.2.2.1 Equipos soportados en el fondo. 2.2.2.2 Equipos flotantes. 2.3 PARTES BÁSICAS DE UN EQUIPO DE PERFORACIÓN 2.3.1 Generadores de potencia. 2.3.2 Sistema de levantamiento.
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2.3.2.1 La torre ("Derrick"). 2.3.2.2 La subestructura.2.3.2.3 El malacate ("Draw-works"). 2.3.2.4 Juego de poleas. 2.3.2.5 Elevador. 2.3.2.6 Cálculos necesarios sobre el sistema de levantamiento. 2.3.3 Sistema circulatorio de lodo. 2.3.3.1 Bombas de lodo ("Mud Pumps"). 2.3.3.2 Conductos en superficie. 2.3.3.3 Tanques de Lodo ("Mud tanks"). 2.3.4 Sistema rotatorio 2.3.4.1 La “Swivel”. 2.3.4.2 La “kelly”. 2.3.4.3 Mesa rotaria (“Rotary table”). 2.3.4.4 Lasarta de perforación (”Drill String”)”. 2.3.4.5 Manejo de tubería. 2.3.4.6 Cálculos y Diseños. 2.3.4.6.1 Capacidad de un tubo 2.3.4.6.2 Capacidad anular 2.3.4.6.3 Desplazamiento 2.3.4.6.4 Diseño de la sarta de perforación 2.3.5 Sistema de Control de Pozos. 2.3.5.1 Prevención de un flujo imprevisto.
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2.3.5.2 Detección deun “Kick”. 2.3.5.3 Control de un “Kick”. 2.3.6 Sistema de monitoria del pozo. 2.4. OTROS SISTEMAS DE ROTACIÓN. 2.4.1. Sistema “Top Drive”. 2.4.2. Motores de fondo. 3. BROCAS PARA PERFORACIÓN ROTATORIA. 3.1 TIPOS DE BROCAS. 3.1.1 Brocas de conos. 3.1.2 Brocas de arrastre ó de fricción. 3.1.2.1 Brocas de paletas. 3.1.2.2 Brocas de diamante natural. 3.1.2.3 Brocas de diamante policristalino (PDC).3.1.2.4 Brocas de Diamante Policristalino Termoestable (TSP). 3.2 CLASIFICACIÓN IADC DE LAS BROCAS. 3.2.1 Clasificación IADC de brocas de conos. 3.2.2 Clasificación IADC de brocas de arrastre. 3.3 SELECCIÓN Y EVALUACIÓN DE LA BROCA. 3.4 FACTORES QUE AFECTAN LA TASA DE PENETRACIÓN. 3.4.1 Tipo de broca. 3.4.2 Tipo de formación. 3.4.3 Fluido de perforación. 3.4.4 Condiciones de operación. 3.4.5Hidráulica de la broca.
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3.5 GENERALIDADES PARA LA SELECCIÓN DE BROCAS. 4. REVESTIMIENTO DE POZOS. 4.1 ESPECIFICACIÓN DEL REVESTIMIENTO. 4.2 TIPOS DE REVESTIMIENTO. 4.2.1 Revestimiento de Superficie. 4.2.2 Revestimiento Intermedio. 4.2.3 Revestimiento de Producción. 4.2.4 Revestimientos Auxiliares (“Liners”). 4.2.5 TuboConductor. 4.3 PARÁMETROS IMPORTANTES. 4.3.1 Resistencia a la Tensión. 4.3.2 Resistencia a las Presiones Externas. 4.3.3 Resistencia a las Presiones Internas. 4.4 DISEÑO DE SARTAS DE REVESTIMIENTO. 4.4.1 Programa de Revestimientos y Brocas 4.4.2 Factores de seguridad. 4.4.3 Diseño de sartas sencillas. 4.4.4 Diseño de las sartas combinadas. 5. CEMENTACIÓN DE POZOS. 5.1 MATERIALES USADOS EN LA CEMENTACIÓNDE POZOS. 5.1.1 Requisitos de los Cementos. 5.1.2 Cemento Básico. 5.1.3 Aditivos para el Cemento.
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5.1.4 Cementos Especiales. 5.1.5 Fluidos Espaciadores. 5.2 EQUIPO BÁSICO DE CEMENTACIÓN. 5.2.1 Equipo de Superficie. 5.2.2 Zapato Guía. 5.2.3 Collar Flotador. 5.2.4 Cabeza de Cementación. 5.2.5...