Es importante señalar que la extracción de petróleo y pozos de gas sólo puede llevarse a cabo en estricto cumplimiento de todas las normas y requisitos. Y esto no es sorprendente, porque hay que trabajar con material bastante peligroso y sensible, cuya extracción en cualquier caso requiere un enfoque competente. Y para comprender todos los aspectos del trabajo con él, primero es necesario considerar todos los conceptos básicos de este asunto y sus componentes.

Por tanto, un pozo es una abertura minera que se crea sin necesidad de acceso humano y tiene forma cilíndrica: su longitud es muchas veces mayor que su diámetro. El comienzo del pozo se llama boca, la superficie de la columna cilíndrica se llama tronco o pared y el fondo del objeto se llama fondo.

La longitud del objeto se mide desde la boca hasta el fondo, mientras que la profundidad se mide mediante la proyección del eje sobre la vertical. El diámetro inicial de un objeto de este tipo no supera como máximo los 900 mm, mientras que el diámetro final en casos raros resulta ser inferior a 165 mm; esta es la especificidad del proceso llamado perforación de pozos de petróleo y gas y sus características.

Características de la perforación de pozos de petróleo y gas.

La creación de pozos como proceso separado consiste principalmente en la perforación, la cual, a su vez, se basa en las siguientes operaciones:

• El proceso de profundización cuando las rocas son destruidas por una herramienta de perforación.


• Quitar roca triturada de un pozo,


• Reforzar el pozo con columnas de revestimiento a medida que la mina se profundiza.


• Realizar trabajos geológicos y geofísicos para la búsqueda de horizontes productivos,


• Cementación de la sarta de producción.

Clasificación de pozos de petróleo y gas.

Se sabe que materiales necesarios Los minerales que se planea extraer pueden encontrarse a diferentes profundidades. Y por lo tanto, la perforación también se puede realizar a diferentes profundidades, y al mismo tiempo, si hablamos de una profundidad de hasta 1500 metros, la perforación se considera poco profunda, hasta 4500 - media, hasta 6000 - de profundidad.

Hoy en día, los pozos de petróleo y gas se perforan en horizontes ultraprofundos, a más de 6.000 metros de profundidad; en este sentido, el pozo Kola, cuya profundidad es de 12.650 metros, es muy indicativo.

Si consideramos los métodos de perforación, centrándonos en el método de destrucción de la roca, aquí podemos citar como ejemplo los métodos mecánicos, por ejemplo, los rotacionales, que se implementan utilizando un taladro eléctrico y motores de fondo de pozo de tipo tornillo.

También existen métodos de choque. También utilizan métodos no mecánicos, entre los que se encuentran el pulso eléctrico, explosivos, eléctricos, hidráulicos y otros. Todos ellos no se utilizan muy ampliamente.

Funciona durante la perforación de petróleo o gas.

EN versión clásica Al perforar en busca de petróleo o gas, se utilizan brocas para romper la roca y corrientes de fluido de perforación limpian constantemente el fondo. En casos raros, se utiliza un reactivo de trabajo gaseoso para la purga.

En cualquier caso, la perforación se realiza verticalmente, la perforación inclinada se utiliza solo cuando es necesario, también se utiliza la perforación en racimo, direccional, de doble cañón o de múltiples orificios.

Los pozos se profundizan con o sin muestreo de núcleos, la primera opción se utiliza cuando se trabaja en la periferia y la segunda, en toda el área. Si se toma un núcleo, se estudia el paso de las capas de roca, elevándolo periódicamente a la superficie.

La perforación de petróleo y gas se lleva a cabo hoy en día tanto en tierra como en alta mar, y dicho trabajo se lleva a cabo utilizando equipos de perforación especiales que proporcionan perforación rotativa utilizando tubos de perforación especializados que están conectados mediante conexiones roscadas de bloqueo de acoplamiento.

A veces también se utilizan tubos flexibles continuos, que se enrollan en tambores y pueden tener una longitud de unos 5 mil metros o más.

Por lo tanto, estos trabajos no pueden considerarse simples: son muy específicos y complejos, y se debe poner especial énfasis en las nuevas tecnologías, cuyo estudio puede ser una tarea difícil incluso para los profesionales de esta industria.

Nuevas tecnologías para la perforación de pozos de petróleo y gas en la exposición

Compartir información y aprender cosas nuevas puede garantizar un progreso óptimo y, por lo tanto, esta necesidad simplemente no puede dejarse de lado.

Si decide unirse a los logros modernos y sumergirse en un ambiente profesional, precisamente para este propósito se organizan eventos profesionales, en uno de los cuales definitivamente debería participar. Hablamos de las exposiciones que se celebran anualmente en el Recinto Ferial Expocentre y que reúnen en los días de inauguración a cientos y miles de especialistas en este campo.

En la exposición anual "Neftegaz" puede acceder fácilmente a nuevos desarrollos, estudiar tecnologías avanzadas (por ejemplo, tecnologías de perforación de petróleo y gas), ver equipo moderno y al mismo tiempo adquirir conexiones útiles en la medida necesaria, encontrar clientes y socios.

Oportunidades como estas no se deben desaprovechar, porque no se presentan muy a menudo y, con el enfoque correcto, ¡pueden proporcionar un progreso significativo!

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Para la mayoría de las personas, tener su propio pozo de petróleo o gas significa resolver problemas económicos por el resto de su vida y vivir sin pensar en nada.
¿Pero es tan fácil perforar un pozo? ¿Cómo está estructurado? Desafortunadamente, pocas personas hacen esta pregunta.

El pozo de perforación 39629G se encuentra muy cerca de Almetyevsk, en el pueblo de Karabash. Después de la lluvia nocturna, todo a nuestro alrededor estaba cubierto de niebla y las liebres seguían corriendo delante del coche.

Y finalmente apareció la propia plataforma de perforación. El maestro de la plataforma de perforación ya nos estaba esperando allí. hombre principal en el sitio toma todas las decisiones operativas y es responsable de todo lo que sucede durante la perforación, además de ser el jefe del departamento de perforación.

Fundamentalmente, la perforación se refiere a la destrucción de rocas en el fondo (en el punto más bajo) y la extracción de la roca destruida a la superficie. Una plataforma de perforación es un complejo de mecanismos, como una plataforma de perforación, bombas de lodo, sistemas de limpieza de lodo de perforación, generadores, viviendas, etc.

El lugar de perforación en el que se ubican todos los elementos (de los que hablaremos más adelante) es un área limpiada de una capa de tierra fértil y llena de arena. Una vez finalizada la obra, esta capa se restaura y, por tanto, no se causan daños importantes al medio ambiente. Se requiere una capa de arena, porque... Con las primeras lluvias, la arcilla se convertirá en un lodo intransitable. Yo mismo vi cómo los Urales de varias toneladas quedaron atrapados en semejante lodo.
Pero primero lo primero.

En el pozo 39629G se instaló una plataforma (en realidad una torre) SBU-3000/170 (plataforma de perforación estacionaria, capacidad máxima de elevación de 170 toneladas). La máquina está fabricada en China y se compara favorablemente con lo que he visto antes. En Rusia también se producen plataformas de perforación, pero las chinas son más baratas tanto de comprar como de mantener.

En este sitio se lleva a cabo la perforación en racimo, típica de pozos horizontales y direccionales. Este tipo de perforación significa que las bocas de los pozos se encuentran a poca distancia entre sí.
Por ello, la plataforma de perforación está equipada con un sistema de movimiento automático sobre raíles. El sistema funciona según el principio "push-pull" y la máquina parece moverse sola con la ayuda de cilindros hidráulicos. Se necesitan un par de horas para desplazarse de un punto a otro (las primeras decenas de metros) con todas las operaciones que lo acompañan.

Subimos al lugar de perforación. Aquí es donde se realiza la mayor parte del trabajo de los perforadores. La foto muestra los tubos de la sarta de perforación (a la izquierda) y una llave hidráulica, con la ayuda de la cual se extiende la sarta con nuevos tubos y se continúa perforando. La perforación se produce gracias a una broca situada al final de la columna y a la rotación, que es transmitida por un rotor.

Me sentí especialmente satisfecho con el puesto de trabajo del perforador. Érase una vez, en la República de Komi, un perforador que controlaba todos los procesos con la ayuda de tres palancas oxidadas y su propia intuición. Para mover la palanca de su lugar, literalmente se colgó de ella. Como resultado, el gancho del taladro casi lo mata.
Aquí el perforador es como un capitán. astronave. Se sienta en una cabina aislada, rodeado de monitores y controla todo con un joystick.

Por supuesto, la cabina se calienta en invierno y se enfría en verano. Además, el techo, también de cristal, cuenta con una malla protectora por si cae algo desde altura y un limpiaparabrisas para limpiar el cristal. Esto último causa un verdadero deleite entre los perforadores :)

¡Subamos!

Además del rotor, el equipo está equipado con un sistema de transmisión superior (fabricado en EE. UU.). Este sistema combina un bloque de válvulas y un rotor. En términos generales, se trata de una grúa con un motor eléctrico adjunto. El sistema Top Drive es más cómodo, más rápido y más moderno que un rotor.

Vídeo de cómo funciona el sistema top drive:

Desde la torre se tiene una gran vista del sitio y sus alrededores :)

Además de las hermosas vistas, en el punto más alto de la plataforma de perforación se encuentra el lugar de trabajo del pombur (asistente del perforador). Sus responsabilidades incluyen trabajos de instalación de tuberías y supervisión general.

Dado que el jinete está en el lugar de trabajo durante todo el turno de 12 horas y en cualquier clima y en cualquier época del año, se le equipa una habitación con calefacción. ¡Esto nunca sucedió en las torres antiguas!

En caso de emergencia, el pasajero puede evacuar utilizando un carro:

Cuando se perfora un pozo, el tronco se lava varias veces para eliminar la roca perforada (lodo) y se baja en él una sarta de revestimiento, que consta de muchos tubos retorcidos entre sí. Uno de los diámetros internos típicos de la carcasa es de 146 milímetros. La longitud del pozo puede alcanzar los 2-3 kilómetros o más. Por tanto, la longitud del pozo supera su diámetro en decenas de miles de veces. Por ejemplo, un trozo de hilo normal de 2 a 3 metros de largo tiene aproximadamente las mismas proporciones.

Las tuberías se alimentan a través de una rampa especial:

Después de ejecutar el revestimiento, el pozo se lava nuevamente y comienza la cementación del espacio anular (el espacio entre la pared del pozo y el revestimiento). El cemento se introduce en la cara y se introduce en el anillo.

Después de que el cemento se endurece, se verifica con una sonda (un dispositivo que se introduce en el pozo) AKT: control acústico de la cementación, se presuriza el pozo (se verifica si hay fugas), si todo está bien, luego se continúa con la perforación: se perfora la copa de cemento en el fondo y la broca avanza.

La letra “g” en el pozo número 39629G significa que el pozo está horizontal. Desde la boca del pozo hasta un cierto punto, el pozo se perfora sin desviaciones, pero luego, con la ayuda de una culata articulada y/o una culata giratoria, se vuelve horizontal. El primero es un tubo con bisagra y el segundo es una broca con boquilla direccional, que se desvía por la presión del fluido de perforación. Por lo general, en las imágenes, la desviación del cañón se representa en casi un ángulo de 90 grados, pero en realidad este ángulo es de aproximadamente 5 a 10 grados cada 100 metros.

Para garantizar que el pozo llegue a donde debe ir, se utilizan personas especiales: "honderos" o ingenieros de telemetría. Sobre la base de lecturas de la radiactividad natural de las rocas, la resistividad y otros parámetros, monitorean y ajustan el curso de perforación.

Esquemáticamente todo se ve así:

Cualquier manipulación con cualquier cosa que se encuentre en el fondo (fondo) de un pozo se convierte en una actividad muy apasionante. Si accidentalmente deja caer una herramienta, una bomba o varias tuberías en un pozo, es muy posible que nunca obtenga lo que dejó caer, después de lo cual puede renunciar a un pozo que vale decenas o cientos de millones de rublos. Al profundizar en los casos y las historias de reparación, se pueden encontrar pozos de perlas reales, en cuyo fondo hay una bomba, encima de la cual se encuentra una herramienta de pesca (para quitar la bomba), encima de la cual se encuentra una herramienta para extraer el pescado
herramienta final. En mi presencia, arrojaron, por ejemplo, un mazo a un pozo :)

Para que el petróleo fluya hacia el pozo, se deben hacer agujeros en la carcasa y en el anillo de cemento detrás de ella, ya que separan el depósito del pozo. Estos agujeros se realizan utilizando cargas conformadas; Son esencialmente iguales que, por ejemplo, los antitanques, solo que sin carenado, porque no necesitan volar a ninguna parte. Las cargas penetran no sólo el revestimiento y el cemento, sino también la formación misma. roca varias decenas de centímetros de profundidad. Todo el proceso se llama perforación.

Para reducir la fricción de la herramienta, eliminar la roca destruida, evitar el desprendimiento de las paredes del pozo y compensar la diferencia entre la presión del yacimiento y la presión en la boca del pozo (en el fondo, la presión es varias veces mayor), el pozo se llena con fluido de perforación. Su composición y densidad se seleccionan en función de la naturaleza del corte.
El fluido de perforación es bombeado por una estación compresora y debe circular constantemente en el pozo para evitar que las paredes del pozo se desprendan, las herramientas se peguen (una situación en la que la sarta está bloqueada y es imposible girarla o sacarla; esta es una de las accidentes de perforación más comunes) y otras cosas.

Bajamos de la torre y vamos a mirar las bombas.

Durante el proceso de perforación, el fluido de perforación transporta recortes (roca perforada) a la superficie. Al analizar los recortes, los perforadores y geólogos pueden sacar conclusiones sobre las rocas por las que pasa actualmente el pozo. Luego, la solución debe limpiarse de lodos y enviarse de regreso al pozo para trabajar. Para ello se equipa un sistema de plantas depuradoras y un “granero”, donde se almacenan los lodos depurados (el granero se ve en la foto anterior a la derecha).

El tamiz vibratorio es el primero en tomar la solución: separa las fracciones más grandes.

Luego, la solución pasa a través de separadores de lodo (izquierda) y arena (derecha):

Y finalmente se elimina la fracción más fina mediante una centrífuga:

Luego la solución ingresa a los bloques capacitivos, si es necesario, se restablecen sus propiedades (densidad, composición, etc.) y desde allí se regresa al pozo mediante una bomba.
Bloque capacitivo:

Bomba de lodo (¡fabricada en Rusia!). Lo rojo en la parte superior es un compensador hidráulico; suaviza las pulsaciones de la solución debido a la contrapresión. Normalmente, las plataformas de perforación tienen dos bombas: una está funcionando y la segunda es de respaldo en caso de avería.

Todo este equipo de bombeo está gestionado por una sola persona. Debido al ruido del equipo, utiliza tapones para los oídos o protección auditiva durante todo el turno.

“¿Qué pasa con la vida diaria de los perforadores?” - usted pregunta. ¡Nosotros tampoco nos perdimos este momento!
Los perforadores trabajan en este sitio en turnos cortos de 4 días, porque... La perforación se lleva a cabo casi dentro de la ciudad, pero los módulos residenciales prácticamente no se diferencian de los utilizados, por ejemplo, en el Ártico (excepto para mejor).

Hay un total de 15 remolques en el sitio.
Algunas de ellas son residenciales, donde viven perforadores para 4 personas. Los remolques se dividen en vestíbulo con percha, lavabo y armarios, y la propia zona de estar.

Además, en remolques separados se encuentran una casa de baños y una cocina-comedor (en la jerga local, “vigas”). En este último tomamos un excelente desayuno y discutimos los detalles del trabajo. No volveré a contar la historia , de lo contrario me acusarán de hacer publicidad muy franca, pero diré que inmediatamente quise quedarme en Almetyevsk... ¡Presten atención a los precios!

Pasamos unas dos horas y media en la plataforma y una vez más me convencí de que un negocio tan complejo y peligroso como la perforación y la producción de petróleo en general solo se puede realizar buena gente. También me explicaron que aquí la gente mala no se queda.

Amigos, gracias por leer hasta el final. Espero que ahora entiendas un poco mejor el proceso de perforación de pozos. Si tienes alguna pregunta, hazla en los comentarios. ¡Yo mismo o con la ayuda de expertos definitivamente responderé!

La perforación de pozos de petróleo o gas es un proceso complejo y, en algunos casos, peligroso. La perforación de pozos de petróleo o gas sólo se puede llevar a cabo con éxito si se siguen estrictamente ciertas reglas y regulaciones. La perforación de pozos se utiliza para diversos fines, entre ellos: estudiar la estructura de la corteza terrestre, buscar y explorar petróleo, gas, agua y minerales sólidos, así como en la construcción de caminos para estudiar el suelo, etc. En busca de petróleo y gas se realizan perforaciones profundas, lo que representa proceso difícil y, por regla general, requiere mucha mano de obra para las personas que realizan la perforación. Requiere material grande y medios tecnicos, incluyendo herramientas, materiales, equipos e instalaciones especiales.

En varios lugares de nuestro país, la extracción de petróleo y gas se realiza en condiciones geológicas y climáticas difíciles, con la consecución de horizontes productivos a una profundidad inferior a 3 km y, a menudo, a 4-5 km.

Como se indicó anteriormente, la perforación a grandes profundidades, incluso bajo estratos salinos, así como en áreas de difícil acceso de tundra con permafrost y taiga, por supuesto, requiere que los perforadores condiciones modernas Realizar todo tipo de trabajos relacionados con la perforación de pozos profundos de petróleo y gas, con especial responsabilidad y altamente calificado. De lo contrario, durante la perforación de pozos, son posibles diversas complicaciones que pueden tener un efecto perjudicial para las personas y ambiente. Por lo tanto, el enfoque cuidadoso y responsable de sus tareas por parte de cada miembro del equipo de perforación es el principio fundamental para que los perforadores trabajen sin problemas en el proceso de perforación de pozos profundos de petróleo y gas.

Varios equipos de perforación en últimos años cuando comenzó el desarrollo de áreas deshabitadas y de difícil acceso, incluida Siberia occidental, utilizaron método de cambio, c.t. Los equipos de perforación van al sitio de perforación del pozo por un corto tiempo y viven en condiciones de campamento. Y luego regresan a sus organizaciones de perforación estacionarias.

La perforación de pozos profundos se realiza mediante destrucción mecánica de rocas mediante motores especiales. Hay dos tipos de perforación mecánica: de impacto y rotativa. La perforación por percusión, también llamada perforación con cuerda de percusión, es la siguiente. Colgamos un poco de una cuerda, que periódicamente desciende sobre las paredes y destruye la roca. El cable se encuentra en el tambor de la plataforma de perforación y se puede bajar y subir mediante varios dispositivos.

La roca destruida en el frente, llamada recortes, se retira periódicamente. Para hacer esto, levante la herramienta de perforación y baje el achicador (un balde con una válvula en el fondo). Cuando el achicador se sumerge, la válvula se abre y se llena con una mezcla de formación o líquido agregado y roca perforada. A medida que el achicador sube, la válvula se cierra. Como resultado de los repetidos descensos y subidas del achicador, se limpia el fondo del pozo y se continúa con la perforación del pozo.

En el método de perforación por percusión, por regla general, no se utiliza ningún fluido de perforación. Pero para preservar el pozo perforado, reviso el pozo, es decir, bajo una carcasa compuesta por tubos metálicos conectados mediante roscas o soldadura. A medida que el pozo se profundiza, el revestimiento avanza hasta el fondo y se extiende extendiendo otro tubo. Si es imposible bajar la carcasa, se baja al interior una segunda carcasa de menor diámetro. Para ello, se profundiza el pozo con un cincel y se extiende la columna. Es posible bajar columnas posteriores de menor diámetro hasta alcanzar la profundidad de diseño.

La efectividad del método de perforación por impacto depende de la elección de la broca para perforar una roca en particular, el peso de la herramienta de perforación, la cantidad de impactos de la broca en el fondo y otras razones.

En el método de perforación por percusión se utilizan máquinas de bajo peso (hasta 20 toneladas), lo que las hace fáciles de transportar para perforar pozos poco profundos y alejados de zonas pobladas.

Pero al perforar pozos de petróleo y gas, no se utiliza el método de percusión. La extracción de petróleo y gas se realiza mediante el método de perforación rotativa.

La perforación rotatoria se realiza como resultado del impacto simultáneo de carga y torque sobre la broca. Este método de perforación se realiza mediante un rotor o motores de fondo de pozo: un turbodrill o un taladro eléctrico.

Durante la perforación rotativa, la potencia del motor se transfiere al rotor, un mecanismo giratorio instalado sobre la boca del pozo en el centro de la torre. El rotor hace girar la sarta de perforación de tubos con la broca.

Al perforar con un motor de fondo de pozo, la broca se atornilla al eje y la sarta de perforación se atornilla a la carcasa del motor. Cuando el motor está en marcha, su eje y su broca giran, pero la sarta de perforación no gira. En consecuencia, durante la perforación rotatoria, la broca se profundiza en la roca mientras la sarta de perforación se mueve a lo largo del eje del pozo, y cuando se perfora con un motor de fondo de pozo, la sarta de perforación no gira.

Con el método de perforación rotativa, el pozo se lava con agua o solución de arcilla durante todo el tiempo que la broca está funcionando en el fondo. El fluido de lavado se inyecta en el pozo y lleva la roca perforada a la superficie, a contenedores especiales (canales), luego se limpia mediante mecanismos de limpieza y nuevamente ingresa a los tanques receptores de las bombas de perforación y se bombea al pozo.

Los tubos de perforación se levantan para cambiar la broca desgastada y se desenroscan en secciones llamadas velas. En el farol de la torre también se colocan velas sobre un candelabro. Luego, la sarta de perforación se baja al pozo en orden inverso.

Los motores de fondo de pozo incluyen: turboperforador y taladro eléctrico. La rotación del eje del turboperforador se produce debido a la conversión de la energía hidráulica del flujo de fluido de lavado a lo largo de la sarta de perforación que ingresa al turboperforador en energía mecánica turbodrill, al que la broca está conectada rígidamente.

Al perforar con un taladro eléctrico, la energía se suministra a su motor a través de un cable, cuyas secciones están reforzadas concéntricamente dentro de la sarta de perforación.

Varios métodos de perforación rotativa tienen características específicas del modo de perforación. El modo de perforación se caracteriza por un complejo de clientes de perforación, que incluyen: velocidad de penetración, carga de fondo de pozo, frecuencia de rotación de la broca, consumo de fluido de lavado, etc.

El modo de perforación óptimo se entiende como una combinación de parámetros de perforación con los que se logra el mayor efecto, es decir, con un costo relativamente bajo de material y dinero. altas velocidades perforación, y el pozo real es cercano al de diseño.

Para cada roca, puede seleccionar los parámetros de perforación óptimos: carga en la broca, velocidad de rotación de la broca y caudal de fluido de lavado.

En el caso de perforar con rotor, no existe relación entre los parámetros del modo de perforación, ¡así que selecciono el modo óptimo! para cada parámetro y por separado. Al mismo tiempo, dependiendo de la geología del tramo, teniendo en cuenta la dureza de las rocas, se selecciona la carga sobre la broca y su frecuencia de rotación, y se fija el caudal del fluido de lavado en función del grado de limpieza. del fondo del pozo.

A diferencia de la perforación rotativa, cuando se perfora con turboperforadora, existe una conexión entre los parámetros del modo de perforación. Por ejemplo, con un aumento en el caudal del fluido de lavado con la misma carga en el fondo, la velocidad de rotación del turboperforador también aumenta. Y dependiendo de la dureza de las rocas, la carga cambia y la velocidad de rotación de la broca cambia en consecuencia, lo que conduce a un rendimiento óptimo de la perforación del pozo. Al perforar con un taladro eléctrico, a diferencia de la perforación con turbina, no se establece ninguna conexión entre los parámetros del modo de perforación, sin embargo, la velocidad de rotación de la broca es alta, lo que garantiza el modo de perforación óptimo.

En la mayoría de los casos, según el proyecto, se perforan pozos verticales, cuyo tronco es casi vertical. Los pozos verticales incluyen aquellos en los que el ángulo entre el eje del pozo y la vertical (ángulo cenital) a lo largo de todo el pozo tiene una desviación no mayor a 2°, si la desviación es mayor a 2° se consideran pozos curvos.

Las razones de la curvatura de los pozos pueden ser diferentes y dependen tanto de las condiciones geológicas naturales de la perforación de pozos como de los resultados de las actividades de los perforadores y otros servicios asociados con la perforación de pozos de petróleo y gas. Las razones geológicas de la curvatura de los pozos incluyen: capas inclinadas, perturbaciones tectónicas, la presencia de alcaparras, capas intermedias de rocas de diferente dureza, así como inclusiones sólidas como cantos rodados, etc. Las razones técnicas incluyen: curvatura de las tuberías de perforación, distorsión en las roscas. conexiones, etc. Las razones tecnológicas incluyen: elección incorrecta del diseño del pozo, proporción incorrecta de los diámetros de las tuberías de perforación y los pozos, el uso de condiciones de perforación desfavorables, etc.

Una desviación significativa del pozo diseñado provoca importantes complicaciones de perforación, incluidos accidentes.

Como resultado de la curvatura involuntaria del pozo, pueden surgir las siguientes dificultades: complicaciones en las operaciones de disparo, desgaste más intenso de las tuberías de perforación y acoplamientos, desprendimientos de rocas, abrasión de las tuberías de revestimiento, dificultad para bajarlas al pozo, mayor riesgo de rotura de las tuberías. colapso, complicaciones durante la cementación, etc.

Los pozos doblados no son confiables durante la operación posterior y fallan rápidamente debido al desgaste prematuro del equipo de bombeo de fondo, las varillas de bombeo y la carcasa de producción.

Sin embargo, en varios casos, se llevan a cabo perforaciones de pozos especialmente inclinadas y horizontales, incluso debajo del fondo del mar, debajo de barrancos, montañas, en áreas ocupadas por reservas naturales, debajo de instalaciones industriales y asentamientos residenciales, al extinguir fuentes en llamas y eliminar fuentes abiertas. emisiones de petróleo y gas, etc.

En este caso, se utilizan látigos especiales, que se instalan entre la turboperforadora y la sarta de perforación.

Para perforar pozos de petróleo y gas se utilizan brocas, que son herramientas de perforación para la destrucción mecánica de rocas. Normalmente, para perforar rocas de dureza media, duras, duras y muy duras, se utilizan brocas trituradoras y cizalladoras, las llamadas brocas rodantes.

En algunos casos también se utilizan brocas cortantes y abrasivas con inserciones de diamante y carburo. Se utilizan en la excavación de tramos donde se alternan rocas de diferente dureza, incluida una combinación de rocas muy plásticas y de dureza media.

El momento de bajar la broca al pozo, en el que los perforadores utilizan estabilizadores especiales para garantizar que la broca baje con precisión hasta el centro del fondo.

Las brocas se pueden utilizar para perforación continua, cuando la roca se destruye a lo largo de todo el frente, o para perforación circunferencial, cuando la roca se destruye a lo largo del anillo del frente. En este último caso, las brocas se denominan brocas sacanúcleos y se utilizan para extraer núcleos del pozo. En este caso se utilizan cabezales de perforación: de cono de rodillo, de diamante y de carburo. La broca consta de un cabezal de perforación, un cebador, un cuerpo del juego de coronas y una válvula de bola. Utilizando un transportador de suelo, que tiene recogedores de núcleos y soportes de núcleos, y una válvula ancha en la parte superior, se selecciona el núcleo y se almacena hasta que sube a la superficie.

La sarta de perforación está diseñada para llevar a cabo el proceso de perforación de un pozo. Conecta la broca o el motor de fondo de pozo al equipo de superficie. La sarta de perforación consta de una serie de tubos de perforación. En la parte superior hay un tubo cuadrado principal conectado a un pivote. Los tubos de perforación se atornillan mediante juntas y acoplamientos de perforación. La tarea de la sarta de perforación es transmitir la rotación a la broca, crear una carga en la broca, subir y bajar las brocas, realizar diversos trabajos auxiliares durante el proceso de perforación de un pozo y probar las formaciones.

Para girar la barrena en el fondo del pozo se utilizan los mecanismos mencionados anteriormente: rotores, turboperforadoras y taladros eléctricos.

Los rotores proporcionan movimiento de rotación de la sarta de perforación y la broca, y también soportan el peso de la sarta de perforación pesada. El rotor instalado en la boca del pozo consta de un marco, en cuya parte interior está instalada una mesa giratoria. En el centro de la mesa hay un orificio (paso) para pasar las brocas y los tubos de perforación a través de él. El diámetro del orificio de la mesa del rotor varía de 400 a 700 mm, el cual está determinado por el diámetro máximo de la broca que lo atraviesa. En el orificio central se insertan insertos y abrazaderas que permiten suspender el tubo de accionamiento de sección cuadrada. La tubería de perforación posterior se une a la tubería principal y luego a otras.

Las turboperforadoras, al ser motores de fondo de pozo, convierten la energía hidráulica en energía mecánica, lo que asegura la rotación del eje y la broca de la turboperforadora. La turboperforadora consta de dos elementos principales de la turbina: un estator, rígidamente unido a la carcasa, y un rotor, fijado al eje de la turboperforadora. Debido a la gran cantidad de etapas (hasta 350), el flujo hidráulico, que fluye de una etapa a otra, crea una poderosa energía mecánica que impulsa la broca. Cuantas más etapas haya en un turboperforador, mayor será la potencia y el par, y más trabajar más eficientemente taladro turbo.

Los taladros eléctricos se transforman energía eléctrica, suministrada desde la superficie, a la energía mecánica que hace girar la broca en la parte inferior. Los taladros eléctricos, que constan de dos partes principales: un motor eléctrico y un husillo lleno de aceite, con una broca atornillada, se bajan al pozo sobre la sarta de perforación. Energía de transformador suministrado a través de un cable exterior y un cable interior, el último de los cuales está integrado en la sarta de perforación. En este caso, el líquido de lavado, después de pasar por un sistema de sub-dubricadores, ingresa al eje hueco del motor eléctrico y luego a la broca. Y luego, como en la perforación rotativa y con turbina, el fluido de perforación arrastra fragmentos de roca perforada y los eleva a través del anillo hasta la superficie.

Las plataformas de perforación varían en sus características dependiendo de la profundidad de los pozos que se perforan. La carga del gancho del equipo debe coincidir con el peso de la sarta de perforación, y el peso de la sarta de perforación debe ser mayor que el peso del revestimiento.

En este sentido, las plataformas de perforación difieren en parámetros (carga máxima permitida en el gancho), que dependen del diámetro del pozo y de las tuberías de perforación, así como de la masa de estas últimas.

Las plataformas de perforación se diferencian por las características de los equipos de perforación y eléctricos.

Vista general de una plataforma de perforación para perforar pozos de petróleo y gas.

La plataforma de perforación incluye una serie de mecanismos que están montados sobre una base común, lo que permite transportar la plataforma de un pozo a otro en forma ensamblada. Una instalación típica para perforación rotativa incluye: una torre, un bloque de grúa, un bloque móvil, un gancho, un pivote, un cabrestante, motores diesel, una caja de cambios, una bomba de perforación, tanques receptores de bombas, control neumático y un rotor. La instalación tiene una estructura de metal, que se cubre con escudos y tableros o tela engomada para proteger los mecanismos y a las personas de las precipitaciones y el viento.

Además, el kit de instalación incluye un sistema de circulación, que consta de un pez blanco vibratorio, canalones, recipientes receptores para el líquido de lavado y tuberías de descarga.

Para la perforación en alta mar se utilizan equipos y plataformas de perforación más complejos. Como se indicó anteriormente, la perforación en alta mar se realiza desde plataformas fijas o desde plataformas flotantes y embarcaciones especiales.

Al mismo tiempo, las plataformas estacionarias requieren la construcción de una base metálica rígidamente fijada al fondo del mar. Para ello se utilizan bloques de soporte, instalados mediante unidades de seguridad especiales, que están cementadas de forma fiable.

Las bases de perforación están conectadas por bastidores, y todas las salas de perforación están ubicadas en áreas cercanas al bastidor de manera muy compacta y están cubiertas para proteger el equipo y los trabajadores del equipo de perforación. Trabajos de construcción en el mar, la construcción de los cimientos y la instalación de equipos de perforación requiere mucha mano de obra y la llevan a cabo organizaciones especiales.

Los equipos de perforación más modernos cuentan con un panel de control para el proceso de perforación de pozos, donde el control se realiza mediante botones montados en un teclado compacto tipo membrana. Por ejemplo, la consola del perforador para el accionamiento Power Drill 2000, suministrada por la empresa estadounidense General Electric Drive System, está fabricada en un estilo de diseño industrial moderno y tiene teclas cerradas que fueron diseñadas especialmente para que el perforador pueda utilizarlas con precisión. en condiciones de trabajo gruesas.

Las pantallas digitales fluorescentes (tres programables y una de diagnóstico) brindan al perforador información sobre el estado y los parámetros operativos de la plataforma. El diagnóstico automático y la comunicación directa con el variador Power Drill 2000 hacen de la consola una herramienta única para el perforador. Cada vez que el perforador intenta configurar una función no autorizada, la consola le informa del error. Primero se identifica el error que es más probable que provoque que el equipo deje de funcionar.

Esto le dará al perforador información inmediata, permitiéndole corregir el error y reanudar las operaciones normales más rápidamente. El operador puede cambiar las pantallas de diagnóstico para obtener más información sobre las fallas detectadas. El estado del sistema se muestra constantemente en forma sencilla. en palabras completas en un dispositivo de software fácil de leer de un teclado especializado instalado directamente en la unidad. Las señales de diagnóstico se envían al teclado mediante texto fácil de leer, lo que permite al personal del equipo con conocimientos eléctricos mínimos identificar cualquier nivel de falla en cuestión de minutos.

Además de un equipo de perforación con rotor, una turboperforadora o un taladro eléctrico y un juego de brocas, en el lugar de perforación se encuentran disponibles los siguientes equipos y materiales:

• 1) barras y tubos de perforación;
• 2) tuberías de revestimiento;
• 3) bombas para inyección de líquidos y compresores para inyección de gas o aire;
• 4) arcilla y diversos productos químicos;
• 5) recipientes para solución de arcilla y otros líquidos de lavado;
• 6) unidades cementantes y cemento;
• 7) perforadores y probadores de formaciones y otros equipos.

Antes de perforar un pozo, el servicio geológico, junto con las organizaciones de perforación y diseño, elabora una orden de trabajo geológico y técnico (GTN), que contiene las partes geológicas y técnicas. Los perforadores comienzan a perforar el pozo después de la aprobación de la bomba de gas y la firma de los jefes de las organizaciones que realizan el trabajo. La parte geológica del GTN proporciona una sección prevista de sedimentos en el sitio de perforación del pozo. Se indican las profundidades de exposición de varias divisiones estratigráficas de la sección, la sección de diseño de sedimentos (columna litológica) que indica la resistencia de las rocas,

Se dan los intervalos necesarios para el muestreo de núcleos y las pruebas de formaciones en un pozo abierto, y se indican las posibles complicaciones al perforar en ciertos intervalos de la sección, y se proporciona un conjunto de trabajos productivos y geofísicos necesarios.

En la parte técnica se propone el diseño de pozo más óptimo, se indica lo siguiente: condiciones para las columnas de prueba, reservas de solución y químicos, métodos de perforación, tipo de motor de fondo de pozo, tipo, tamaño, número de brocas, modo de perforación del pozo (axial carga, velocidad del rotor, alimentación de la bomba, privación, número de bombas), tipo de fluido de perforación para los intervalos de perforación de la sección, parámetros del fluido de lavado, tratamiento químico de la solución, velocidad de elevación de la herramienta, disposición de la sarta de perforación, parámetros de la plataforma de perforación, etc.

El diseño de un pozo es un sistema de tuberías de varios diámetros y profundidades de descenso al pozo, lo que asegura su fijación rígida a las paredes del pozo y a las rocas adyacentes. Por lo general, para cubrir la parte superior del corte, compuesta de rocas sueltas, se construye un pozo de 4 a 8 m de profundidad y se baja a él una tubería de gran diámetro con una ventana en la parte superior. El espacio entre la tubería y la pared del pozo se rellena con piedra triturada y mortero de cemento, lo que permite reforzar de forma fiable la boca del pozo. Luego, a la ventana de la tubería se suelda una zanja de metal, a través de la cual, durante la perforación de un pozo, se dirige el fluido de lavado al sistema de zanjas. La tubería instalada en el pozo se llama dirección.

Después de fijar la dirección, comienzan a perforar el pozo. Después de perforar rocas sueltas en la parte superior de la sección (50-400 m), se baja una sarta de tubos de acero y se cementa el espacio anular. La primera carcasa se llama carcasa.

Luego continúa la perforación. Si surgen complicaciones durante la perforación posterior debido a formaciones inestables, se baja un segundo revestimiento, llamado revestimiento intermedio. En varios casos, es necesario bajar la tercera y la cuarta columna para fortalecer el pozo.

Después de alcanzar la profundidad de diseño, el revestimiento de producción se baja al pozo y se cementa. Puede diseñarse para elevar petróleo o gas a la superficie, o para inyectar agua (gas o aire) en el yacimiento para mantener la presión.

La disposición de las sartas de revestimiento, indicando sus diámetros, la profundidad de transición de un diámetro mayor a uno más pequeño, la profundidad de recorrido de las sartas de revestimiento y sus intervalos de cementación permiten imaginar el diseño del pozo.

Dependiendo del número de sartas de revestimiento bajadas, los pozos pueden ser de una, dos o tres columnas. Normalmente, el diámetro inicial del pozo oscila entre 400 y 600 mm y el diámetro final es de 127 mm (5").

Durante las perforaciones se observaron frecuentemente colapsos de la parte superior del complejo sedimentario, compuesto por arcillas, areniscas y guijarros; la formación de cavernas en las rocas halógenas de Kungur, en las que se produjeron roturas de la herramienta de perforación; se produjo una presión anormalmente alta, que requirió perforación con una solución pesada (1,7 g/cm3), absorción de solución de arcilla (hasta pérdida de circulación) al perforar rocas porosas y fracturadas, lo que, en combinación con una presión anormalmente alta, amenaza con la emisión de gases al aire libre; formación de sellos de aceite contra rocas porosas y fracturadas de los estratos productivos, lo que provoca que la herramienta de perforación se pegue y apriete.

Una vez que las sartas de revestimiento se bajan al pozo, se cementan (cementan). Para hacer esto, se vierte cemento en el anillo utilizando cementos de cemento especiales. Los morteros de cemento se preparan en máquinas mezcladoras de cemento especiales que llegan al lugar de perforación. A través de unidades cementadoras equipadas con bombas, el cemento es impulsado desde el casing hacia el anillo del pozo hasta una determinada altura de elevación del cemento, especificada en el GTN.

La perforación de horizontes productivos en pozos exploratorios se realiza con barrenas para seleccionar y posteriormente estudiar el núcleo. Una vez finalizada la perforación de formaciones productivas, se lleva a cabo una amplia gama de estudios geofísicos de campo de pozos (GIS).

Luego, las formaciones se prueban utilizando probadores de formaciones, que se basan en provocar un influjo de petróleo desde la formación debido a una fuerte caída de presión en el sistema de sarta de perforación de la formación.

Por lo general, un pozo se perfora ligeramente por debajo de la base del horizonte productivo, el revestimiento de producción se baja y se cementa una o dos veces. Luego, después de que el cemento se haya endurecido, la pared de la columna, incluido el anillo de cemento, se perfora frente a la formación productiva para establecer una conexión entre la columna y la formación. Para ello, se utilizan varios perforadores (acumulativos, torpedos o balas). Los más utilizados son los taladros percutores acumulativos, basados ​​en la acción de un chorro acumulativo que se produce por la explosión del revestimiento de cobre de la carga y una onda de choque. En este caso, se expulsa un fino chorro de metal a una velocidad de 8.000-10.000 m/s y se perforan la columna y la piedra de cemento. Se baja un perforador al pozo y se hace una red calculada de agujeros contra la formación productiva.

La reparación subterránea de los pozos se lleva a cabo tanto durante el proceso de perforación como durante su operación posterior por equipos especiales de reparación subterránea que realizan reparaciones importantes y actuales de los pozos. Los equipos de mantenimiento suelen trabajar por turnos, al igual que los equipos de perforación.

Zavgorodniy Ivan Alexandrovich

Estudiante de segundo año, departamento de mecánica, especialidad "Perforación de pozos de petróleo y gas", Astrakhan State Polytechnic College, Astrakhan

Correo electrónico:

Marina Ivanovna Kuznetsova

maestro disciplinas especiales Colegio Politécnico Estatal de Astracán, Astracán

Correo electrónico:

Introducción. Desde la antigüedad, la humanidad extrae petróleo, al principio se utilizaron métodos primitivos: utilizar pozos, recolectar petróleo de la superficie de los yacimientos, procesar piedra caliza o arenisca empapada en petróleo. En 1859, apareció la perforación mecánica de pozos petroleros en el estado estadounidense de Pensilvania, y casi al mismo tiempo comenzó la perforación de pozos en Rusia. En 1864 y 1866 se perforaron los primeros pozos en Kuban con un caudal de 190 toneladas/día.

Inicialmente, los pozos petroleros se perforaban mediante el método manual de rotación de varillas, pero pronto cambiaron a la perforación mediante el método manual de percusión de varillas. El método de las barras de choque se ha generalizado en los yacimientos petrolíferos de Azerbaiyán. La transición del método manual a la perforación mecánica de pozos llevó a la necesidad de mecanizar las operaciones de perforación, cuya contribución importante a cuyo desarrollo hicieron los ingenieros de minas rusos G.D. Romanovsky y S.G. Wojslaw. En 1901, por primera vez en los Estados Unidos, se utilizó la perforación rotatoria lavando el fondo con un flujo circulante de líquido (usando fluido de perforación), y el ingeniero francés inventó el levantamiento de la roca perforada con un flujo circulante de agua. Fauvelle allá por 1848. A partir de este momento se inició el período de desarrollo y mejora del método de perforación rotativa. En 1902 se perforó en Rusia el primer pozo con una profundidad de 345 m mediante el método rotatorio en la región de Grozni.

Hoy en día, Estados Unidos ocupa una posición de liderazgo en la industria petrolera, se perforan 2 millones de pozos anualmente, una cuarta parte de ellos resultan productivos, Rusia hasta ahora ocupa solo el segundo lugar. En Rusia y en el extranjero se utilizan: perforación manual (extracción de agua); mecánico; perforación con husillo controlada (sistema de perforación seguro desarrollado en Inglaterra); tecnologías de perforación explosiva; térmico; métodos físico-químicos, chispa eléctrica y otros. Además, se están desarrollando muchas tecnologías nuevas para la perforación de pozos; por ejemplo, en los EE. UU., el Instituto de Minería de Colorado ha desarrollado una tecnología de perforación láser basada en la quema de roca.

Tecnología de perforación. El método de perforación mecánica es el más común, se realiza mediante métodos de perforación por percusión, rotativa y percusión-rotativa. Con el método de perforación por impacto, la destrucción de la roca se produce debido a los impactos de la herramienta de corte de roca en el fondo del pozo. La destrucción de rocas debido a la rotación de una herramienta de corte de roca (cincel, corona) presionada hasta el fondo se denomina método de perforación rotacional.

Al perforar pozos de petróleo y gas en Rusia, solo se utiliza el método de perforación rotacional. Cuando se utiliza un método de perforación rotativa, un pozo se perfora con una broca giratoria, mientras que las partículas de roca perforadas durante el proceso de perforación son transportadas a la superficie mediante una corriente de fluido de perforación en circulación continua o aire o gas inyectado en el pozo. Dependiendo de la ubicación del motor, la perforación rotativa se divide en perforación rotativa y perforación turbo. En la perforación rotativa, el rotador está ubicado en la superficie, lo que hace que la broca gire en el fondo usando una sarta de tubos de perforación, la velocidad de rotación es de 20 a 200 rpm. Al perforar con un motor de fondo de pozo (taladro turbo, taladro de tornillo o taladro eléctrico), el torque se transmite desde un motor de fondo de pozo instalado encima de la broca.

El proceso de perforación consta de las siguientes operaciones principales: bajar los tubos de perforación con una broca al fondo del pozo y levantar los tubos de perforación con una broca gastada del pozo y operar la broca en el fondo, es decir, destrucción de la roca de perforación. Estas operaciones se interrumpen periódicamente para bajar las tuberías de revestimiento al pozo con el fin de proteger las paredes de colapsos y separar los horizontes de petróleo (gas) y agua. Al mismo tiempo, durante el proceso de perforación de pozos, se llevan a cabo una serie de trabajos auxiliares: muestreo de núcleos, preparación de fluido de perforación (fluido de perforación), registro, medición de curvatura, desarrollo de pozos para provocar una entrada de petróleo (gas ) al pozo, etc.

La Figura 1 muestra el diagrama tecnológico de la plataforma de perforación.

Figura 1. Diagrama de una plataforma de perforación para perforación rotativa: 1 - cable móvil; 2 - bloque móvil; 3 - torre; 4 - gancho; 5 - manguera de perforación; 6 - tubo principal; 7 - canalones; 8 - bomba de lodo; 9 - motor de bomba; 10 - tubería de bomba; 11 - tanque receptor (capacidad); 12 - junta de perforación; 13 - tubería de perforación; 14 - motor hidráulico de fondo de pozo; 15 - cincel; 16 - rotor; 17 - cabrestante; 18 - cabrestante y motor de rotor; 19 - giratorio

Una plataforma de perforación es un conjunto de máquinas y mecanismos diseñados para perforar y asegurar pozos. El proceso de perforación va acompañado del descenso y elevación de la sarta de perforación, así como de su mantenimiento en peso. Para reducir la carga sobre el cable y reducir la potencia del motor, se utiliza un equipo de elevación, compuesto por una torre, un malacate de perforación y un sistema de desplazamiento. El sistema de desplazamiento consta de una parte fija del bloque de corona instalado en la parte superior de la marquesina de la torre y una parte móvil del bloque de desplazamiento, cuerda de desplazamiento, gancho y eslingas. El sistema de desplazamiento está diseñado para convertir el movimiento de rotación del tambor del cabrestante en un movimiento de traslación del gancho. La torre de perforación está diseñada para subir y bajar la sarta de perforación y el revestimiento dentro del pozo, así como para mantener suspendida la sarta de perforación durante la perforación y su entrega uniforme y colocación del sistema móvil, las tuberías de perforación y parte del equipo en él. Las operaciones de elevación se realizan mediante un cabrestante perforador. El malacate consta de una base sobre la cual se fijan los ejes del cabrestante y se conectan entre sí mediante engranajes, todos los ejes están conectados a la caja de cambios y la caja de cambios, a su vez, está conectada al motor.

El equipo de perforación terrestre incluye un puente receptor diseñado para colocar la tubería de perforación y mover equipos, herramientas, materiales y repuestos a lo largo de él. Un sistema de dispositivos para limpiar la solución de lavado de la roca perforada. Y una serie de estructuras auxiliares.

La sarta de perforación conecta la broca (herramienta de corte de roca) al equipo de superficie, es decir, la plataforma de perforación. El tubo superior de una sarta de perforación es cuadrado y puede ser hexagonal o ranurado. El tubo de accionamiento pasa a través del orificio de la mesa del rotor. El rotor está colocado en el centro de la torre de perforación. La tubería principal está conectada en su extremo superior a un pivote diseñado para asegurar la rotación de la sarta de perforación suspendida en un gancho y suministrar fluido de lavado a través de ella. La parte inferior del pivote está conectada al Kelly y puede girar con la sarta de perforación. La parte superior del pivote siempre está fija.

Consideremos la tecnología del proceso de perforación (Figura 1). Al orificio de la parte estacionaria del pivote 19 se conecta una manguera flexible 5, a través de la cual se bombea el líquido de lavado al pozo mediante bombas de perforación 8. El líquido de lavado pasa a lo largo de toda la sarta de perforación 13 y entra en el sistema hidráulico. motor de fondo de pozo 14, que hace que el eje del motor gire, y luego el líquido ingresa a la broca 15. Al salir de los orificios de la broca, el líquido lava el fondo, recoge partículas de la roca perforada y, junto con ellas, se eleva hacia arriba a través del espacio anular entre las paredes del pozo y las tuberías de perforación y se envía a la entrada de la bomba. En la superficie, el fluido de perforación se limpia de la roca perforada utilizando un equipo especial, después de lo cual se introduce nuevamente en el pozo.

Proceso tecnológico La perforación depende en gran medida del fluido de perforación que, dependiendo de las características geológicas del campo, se prepara en basado en agua, a base de petróleo, utilizando un agente gaseoso o aire.

Conclusión. De lo anterior se desprende que las tecnologías para el comportamiento de los procesos de perforación son diferentes, pero se debe seleccionar la adecuada a las condiciones dadas (profundidad del pozo, roca que lo compone, presión, etc.) en base a consideraciones geológicas y condiciones climáticas. Desde entonces, otras características operativas del pozo, es decir, su caudal y productividad, dependen de la apertura cualitativa del horizonte productivo en el campo.

Bibliografía:

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2. Vadetsky Yu.V. Manual del perforador: libro de texto. guía para principiantes profe. educación. M.: Centro editorial "Academia", 2008. - 416 p. ISB# 978-5-7695-2836-1.

Inicialmente, nuestro país utilizó la perforación para la construcción de pozos de sal. La información sobre la perforación de pozos para la exploración petrolera se remonta a los años 30 del siglo XIX en Taman. Por sugerencia del ingeniero de minas N.I. Voskoboynikov, en 1848, se perforó un pozo en Bibi-Heybat con un taladro, del que se obtuvo petróleo. Fue el primer pozo de petróleo del mundo que se construyó mediante perforación utilizando un método de limpieza continua de la roca perforada del pozo mediante lavado de fluido.

Los pozos se perforan verticales, inclinados, horizontal. El método de perforación direccional en racimos se ha utilizado ampliamente, cuando se perforan 15 o más pozos utilizando un método inclinado desde un sitio. Este método se utiliza con éxito en humedales, al perforar pozos desde plataformas de perforación marinas, para preservar tierras cultivables fértiles, etc.

concepto de pozo

Un pozo es una explotación minera (vertical o inclinada) de sección circular, con una profundidad de varios metros a varios kilómetros, de diversos diámetros, construida en el espesor de la corteza terrestre. La parte superior del pozo se llama boca, el fondo del pozo se llama fondo y el lado se llama pozo. La distancia desde la boca del pozo hasta el fondo a lo largo del eje del pozo se llama longitud del pozo. La proyección de la longitud sobre el eje vertical se llama profundidad del pozo.

Los pozos pueden ser de petróleo, gas, condensado de gas, inyección, observación, tasación, etc. El diseño de pozos debe cumplir los siguientes requisitos:

• 1. Garantizar la estabilidad mecánica de las paredes del pozo y la separación confiable de todas las capas (petróleo, gas, agua) entre sí, el libre acceso al fondo de los pozos para bajar el equipo y la prevención del colapso de las rocas en el pozo.
• 2. Conexión efectiva y confiable del fondo del pozo con la formación productiva (petróleo o gas).
• 3. La posibilidad de sellar la boca del pozo y asegurar la dirección del producto extraído hacia el sistema de recolección, preparación y transporte de petróleo y gas o inyectar un agente de impacto en la formación.
• 4. Posibilidad de realizar trabajos de investigación en pozos, así como diversos trabajos geológicos, técnicos y de mantenimiento.

La estabilidad de las paredes del pozo y la separación de las capas entre sí se logra perforando y bajando varias tuberías al pozo, llamadas carcasa. Primero, se perfora el pozo a una profundidad de 50-100 metros, se baja una tubería de acero (1 = 500 mm o más - dirección. El espacio entre la pared exterior de la tubería y la pared del pozo (roca) se rellena con un mortero de cemento especial bajo presión para evitar el colapso de las rocas superiores y fluye entre las capas superiores. Luego se perfora el pozo con una broca de menor diámetro hasta una profundidad de 500-600 m, una tubería con un diámetro Se baja en él un diámetro de 249-273 mm y se cementa, así como la dirección, hasta la boca. Esta sarta de tubos se llama conductor y está diseñada para evitar la erosión de las capas superiores, así como para crear un canal para perforar arcilla. Después de esto, se perfora el pozo hasta el fondo de diseño, se baja una sarta de producción (tubo de acero con un diámetro de 146-168 mm) y el espacio entre el tubo y la roca se llena bajo presión con lechada de cemento. a la boca El volumen de la lechada de cemento y su presión de inyección se determinan mediante cálculo. Después de que el mortero de cemento se endurece (generalmente 48 horas), se forma una piedra de cemento en el espacio entre tuberías entre la pared exterior de la tubería y la roca, que separa la capas unas de otras.

Dependiendo de las características del yacimiento, su presión de yacimiento, sección geológica, etc., el diseño del pozo puede ser monocolumna o multicolumna (dos o tres). La última columna se llama columna de producción.

Después de completar la perforación, se baja el casing de producción, se cementa en el pozo en el intervalo de formación de petróleo o gas, se hacen agujeros pasantes a través de un tubo de acero y piedra de cemento utilizando perforadores especiales.

Después de esto, el pozo se desarrolla y se pone en funcionamiento. El pozo puede tener fondo cerrado o abierto. Se utiliza una cara abierta cuando la formación productiva está compuesta por rocas densas: carbonatadas, calcáreas o areniscas densas. Con un pozo de fondo abierto, se perfora el pozo hasta la parte superior de la formación productiva, se baja y cementa el revestimiento de producción. Luego, utilizando una broca de menor diámetro, se abre (perfora) la formación productiva a través del casing de producción. En este caso, no se requiere perforación, porque la formación productiva no está bloqueada por un tubo metálico.

Si la formación productiva consiste en areniscas o calizas inestables y débilmente cementadas, entonces el fondo del pozo está equipado con uno cerrado. En este caso, el pozo se perfora hasta la profundidad de diseño (se crea un llamado "sumidero" ligeramente por debajo de 15-20 m de la formación productiva), se baja una sarta de producción, que se cementa, y luego la productiva Se perforan secciones de la formación para comunicar la formación con el fondo del pozo. Si la formación está representada por areniscas o limolitas débilmente cementadas, entonces la formación productiva se puede abrir con un fondo abierto y luego bajar el filtro de revestimiento. El filtro se representa como agujeros en la sarta de producción en el intervalo de formación productiva.

Métodos de perforación de pozos de petróleo y gas.

Existen varios métodos de perforación, pero la perforación mecánica ha encontrado un uso industrial. La perforación mecánica se divide en impacto y rotativa. Cuando se perfora con percusión, la herramienta de perforación consta de una broca 1, una varilla de martillo 2, un bloqueo de cuerda 3. Se instala un mástil 12 en el pozo a perforar, que tiene un bloque 5 en la parte superior, una polea equilibradora 6, un rodillo auxiliar 8 y un tambor de máquina perforadora 11. El cable está enrollado en el tambor 11 de la máquina perforadora. La herramienta de perforación está suspendida de una cuerda 4, que se arroja sobre el bloque 5 del mástil 12. Cuando los engranajes 10 giran, la biela 9, realizando un movimiento alternativo, sube y baja el marco de equilibrio 6. Cuando el marco está Cuando se baja, el rodillo de polea 7 tira de la cuerda y eleva la herramienta de perforación por encima del fondo del pozo. Cuando se levanta el marco, la cuerda baja, la broca cae sobre la cara y destruye la roca. Para limpiar la cara de la roca destruida (lodo), se levanta la herramienta de perforación del pozo y se baja un achicador (un cilindro alargado tipo cubo con una válvula en el fondo). Para aumentar la eficiencia de la perforación con cable de percusión, es necesario limpiar rápidamente el fondo del pozo de la roca perforada.

Perforación rotativa.

Actualmente, los pozos de petróleo y gas se perforan mediante el método de perforación rotativa. Durante la perforación rotativa, la destrucción de la roca se produce debido a la rotación de una barrena. Bajo el peso de la herramienta, la broca penetra en la roca y, bajo la influencia del torque, destruye la roca. El par se transmite a la broca mediante un rotor instalado en la boca del pozo a través de la sarta de perforación. Este método de perforación se llama perforación rotativa. Si el par se transmite a la broca desde un motor de fondo de pozo (turbotaladro, taladro eléctrico), este método se denomina perforación con turbina.

Un turboperforador es una turbina hidráulica accionada en rotación mediante un fluido de lavado bombeado al pozo mediante bombas.

El taladro eléctrico es un motor eléctrico sellado, electricidad se le suministra a través de un cable desde la superficie.

Una torre de perforación es una estructura metálica encima de un pozo para bajar y levantar una herramienta de perforación con una broca, motores de fondo de pozo, tuberías de revestimiento, colocar soportes de perforación después de levantarlos del pozo, etc.

Las torres están disponibles en varias modificaciones. Las principales características de las torres son la capacidad de elevación, la altura, la capacidad del “cargador” (espacio para los tapones de los tubos de perforación), las dimensiones de las bases inferior y superior, el peso (masa de la torre).

La capacidad de elevación de la torre es la carga máxima permitida sobre la torre durante el proceso de perforación. La altura de la torre determina la longitud de la vela que se puede sacar del pozo, cuya longitud determina la duración de las operaciones de disparo.

Para perforar pozos a una profundidad de 400-600 m, se utiliza una torre con una altura de 16-18 m, para una profundidad de 2000-3000 m - una altura de 42 m, y para una profundidad de 4000 a 6500 m - 53 m La capacidad del “cargador” muestra la longitud total de los tubos de perforación con un diámetro de 114-168 mm que se pueden colocar en él. Las dimensiones de los cimientos superior e inferior caracterizan las condiciones del equipo de perforación, teniendo en cuenta la ubicación de los equipos de perforación, herramientas de perforación y medios de mecanización de las operaciones de elevación. Las dimensiones de la base superior de las torres son 2x2 o 2,6x2,6 my la inferior, 8x8 o 10x10 m.

La masa total de las plataformas de perforación es de decenas de toneladas.

Ciclo de construcción de pozos.

Antes de comenzar la perforación en el sitio del pozo, se limpia el sitio de objetos extraños; si hay bosque, se tala y arranca de raíz. Si la perforación se llevará a cabo en un área pantanosa, primero llene el camino hacia el sitio de perforación y también llene el sitio, eliminando el pantano, debajo de la plataforma de perforación. Planifican el sitio, instalan líneas eléctricas, comunicaciones y conductos de agua.

Las torres de perforación, si el terreno y la distancia lo permiten, se transportan sin desmontar en carros de orugas especiales o en trineos con patines, y también es posible el método de movimiento neumático. Después del transporte y la instalación de la plataforma de perforación en el sitio, comienza la instalación del resto del equipo, es decir. instalación de bombas de pistón accionadas por diésel o bombas eléctricas; sistema de limpieza de lodos de perforación, cuarto eléctrico, equipos de boca de pozo (rotor, preventor, indicador de peso hidráulico), refugio de perforación para estructuras aéreas, etc. Si la perforación comienza en nueva plaza, alejado del lugar de las operaciones de perforación, en este caso todos los equipos, incluida la plataforma de perforación, la unidad de bombeo, las instalaciones de tratamiento, etc., se entregan desmontados al sitio de perforación y aquí comienzan a ensamblar la plataforma de perforación y todos los demás equipos.

Después de instalar la plataforma de perforación y todo el equipo, comienzan los trabajos preparatorios para la perforación del pozo.

El trabajo preparatorio incluye:

• 1. Equipar el bloque viajero y el bloque de corona con cable de acero y suspender el gancho de elevación.
• 2. Instalación y prueba de equipos de mecanización a pequeña escala.
• 3. Ensamblar y colgar un conector giratorio cuadrado (tubo de impulsión) en el gancho, conectando una manguera flexible de alta presión al tubo ascendente y al conector giratorio.
• 4. Alineación de torres.
• 5. Instalación del rotor.
• 6. Perforar en la dirección del pozo.

Los pozos se perforan vertical, direccional y horizontal. Durante mucho tiempo, el principal tipo de perforación de pozos fue la perforación vertical. En los últimos años se ha comenzado a utilizar cada vez más el método de perforación direccional, es decir. cuando, de acuerdo con los planes de perforación, el pozo se perfora a lo largo de una trayectoria con una desviación de la vertical. Por lo general, es aconsejable perforar pozos inclinados debajo del fondo del mar, río, lago, así como debajo de montañas y barrancos; en zonas pantanosas, bosques protegidos, para grandes instalaciones industriales, ciudades y pueblos. Los pozos inclinados también se utilizan para eliminar chorros abiertos de petróleo y gas, así como para preservar tierras fértiles, con el fin de reducir el costo de perforación de pozos reduciendo los trabajos preparatorios y las comunicaciones (comunicaciones, electricidad, tuberías de agua, etc.). .). Para desviar el perfil del pozo de la vertical, se utilizan dispositivos especiales. Estos incluyen: submarino torcido, tubería de perforación torcida, varios tipos desviadores, etc En nuestro país en los últimos años se utiliza cada vez más la perforación horizontal de pozos y la perforación de pozos laterales horizontales en pozos agotados y no rentables donde existen capas de petróleo no desarrolladas.

Bien perforada. Después de que las tuberías de revestimiento se bajan al pozo y se cementan, se hacen agujeros en el revestimiento de producción y se cementa la piedra contra la parte productiva de la formación utilizando perforadores para conectar la parte productiva de la formación con el fondo del pozo. Esta operación se llama perforación. Aplicar varios métodos Perforación de pozos: bala, torpedo, acumulativa e hidroarena.

Un perforador de balas (PP) es un tubo de 1 m de largo y 100 mm de diámetro, que se carga con pólvora comprimida y 10 balas de acero. Sobre un cable de registro, se baja un perforador de bala a un pozo lleno de solución de arcilla, instalado en un intervalo determinado de la formación productiva, y se disparan. La profundidad de los agujeros en la roca no supera los 5-7 cm, muchas balas se atascan en la columna de producción, en la piedra de cemento, y sólo unas pocas perforan la columna y la piedra de cemento. Prácticamente no se utiliza en la actualidad.

Perforador torpedo (TP). La perforación con torpedos se realiza mediante dispositivos que se bajan sobre un cable y se disparan proyectiles explosivos con un diámetro de 22 mm. El aparato consta de secciones, cada una de las cuales tiene dos troncos horizontales. El proyectil está equipado con un detonador tipo clavija. Cuando el proyectil se detiene, la carga interna explota y la roca circundante se agrieta. La profundidad de los canales, según los datos de prueba, es de 100-160 mm, el diámetro del canal es de 22 mm. No se hacen más de cuatro agujeros por 1 m de parte productiva de la formación, ya que la perforación con torpedos a menudo provoca la destrucción de la carcasa. Al igual que las balas, la perforación con torpedos se utiliza de forma muy limitada.

Actualmente, se utiliza principalmente la perforación acumulativa (PC). Los perforadores acumulativos tienen cargas con un rebaje cónico, que permiten enfocar los flujos de gas explosivo y dirigirlos con alta velocidad perpendicular a las paredes del pozo.

En un perforador acumulativo se inserta un bloque de material explosivo en polvo comprimido, que tiene un hueco cónico revestido con una matriz de metal.

La perforación acumulativa se realiza disparando perforadores que no tienen balas ni proyectiles. La penetración de la columna, la piedra de cemento y la roca se logra mediante una explosión focalizada. Este enfoque se debe a la forma cónica de la superficie de la carga explosiva, revestida con una fina capa de metal (lámina de cobre de 0,6 mm de espesor). La energía de la explosión en forma de un fino haz de gases (productos de revestimiento) atraviesa el canal. El chorro acumulativo tiene una velocidad en cabeza de hasta 6-8 km/s y crea una presión de 3-5 mil MPa.

Cuando se dispara con una carga perfilada, se forma en la columna y la piedra de cemento un canal de perforación estrecho con una profundidad de hasta 350 mm y un diámetro en la parte media de 8-14 mm.

En los campos petroleros, también se utiliza un perforador de hidroarena (GSP).

Un martillo de hidroarenado consta de un cuerpo de paredes gruesas en el que se atornillan hasta diez boquillas de material resistente a la abrasión (cerámica, aleaciones duras) con diámetros de orificio de 3 a 6 mm.

Se baja un perforador de chorro de hidroarena al pozo mediante tuberías de bomba y compresor. Antes de perforar un pozo, se lanza una bola desde la superficie hacia la tubería, que bloquea el orificio pasante del perforador. Después de esto, utilizando unidades de bombeo AN-500 o AN-700, se bombea líquido con arena al pozo a través de la tubería. El líquido inyectado con arena sale únicamente por las boquillas. Al salir de las toberas se desarrollan enormes velocidades del chorro abrasivo. Como resultado, en poco tiempo se hacen agujeros en las tuberías de revestimiento, piedra de cemento y roca, y el pozo se conecta a la formación productiva. Dependiendo del diámetro de las boquillas, su número y la velocidad de inyección del líquido, la profundidad de las perforaciones alcanza los 40-60 cm, al mismo tiempo se mantiene la estanqueidad de la piedra de cemento detrás de la columna. Durante la perforación con chorro de arena, se crea una presión de hasta 40 MPa en la boca del pozo. El caudal de bombeo de líquido con arena es de 3-4 l/s por boquilla. En este caso, la velocidad volumétrica del chorro en la boquilla alcanza 200-300 m3/día y la caída de presión es 18-22 mPa. La duración de la perforación de un intervalo es de 15 a 20 minutos. Una vez completada la perforación de un intervalo determinado, se levanta el perforador y se coloca en el siguiente intervalo, y se repite la operación.

llamar afluencia al pozo.

En la práctica de campo, se utilizan los siguientes métodos para provocar una afluencia de líquido desde la formación productiva al fondo del pozo: tarting, pistoning, sustitución del líquido en el pozo por uno más ligero, el método del compresor, bombeo de gas-líquido. mezcla, bombeando con bombas de pozo profundo. Antes de desarrollar el pozo, se instalan accesorios en la boca del pozo. En cualquier caso, se debe instalar una válvula de alta presión en la brida del revestimiento para cerrar el pozo en situaciones de emergencia.

Pistón. Al aplicar pistones (limpiar), el pistón o hisopo se baja al interior del tubo en cable de acero. El pistón (hisopo) es un tubo con un diámetro de 25-37,5 mm con una válvula en la parte inferior que se abre hacia arriba. En la superficie exterior de la tubería (en las juntas) se instalan manguitos de goma (3-4 piezas) reforzados con malla de alambre. Cuando el hisopo desciende por debajo del nivel, el líquido del pozo fluye a través de la válvula hacia el espacio sobre el pistón. Cuando se levanta el hisopo, la válvula se cierra y los manguitos, expandidos por la presión de la columna de líquido sobre ellos, se presionan contra las paredes del tubo y se compactan. Durante una elevación, el pistón desplaza una columna de líquido igual a la profundidad de su inmersión bajo el nivel del líquido. La profundidad de inmersión está limitada por la resistencia de la cuerda sarro y suele ser de 100 a 150 m.

La tartanización es la extracción de líquido de un pozo con un achicador bajado sobre una cuerda de acero (16 mm) mediante un cabrestante en un tractor (automóvil). Un achicador se fabrica a partir de un tubo de 7,5-8 m de largo, que tiene una válvula en la parte inferior con una varilla que se abre cuando se presiona la varilla contra ella. En la parte superior del achicador hay un soporte para sujetar la cuerda. El diámetro del achicador no debe exceder el 0,7 del diámetro de la carcasa. Durante una ejecución, el achicador extrae líquido del pozo con un volumen de no más de 0,06 m3.

El tartán es un método que requiere mucha mano de obra y baja productividad. Al mismo tiempo, el tarting permite extraer la solución de arcilla del fondo y controlar el nivel del fluido en el pozo. El descenso y elevación repetidos del pistón conduce a una disminución gradual del nivel de líquido en el pozo. La gran desventaja de este método es que hay que trabajar con la boca abierta, lo que conlleva el peligro de que se libere líquido y salga a borbotones. Por tanto, el pistón se utiliza principalmente en el desarrollo de pozos de inyección.

Reemplazo de fluido en el pozo. Un pozo completado mediante perforación generalmente se llena con lodo arcilloso. Si reemplazamos la solución de arcilla del pozo con agua o petróleo desgasificado, reduciremos la presión de fondo. Este método se utiliza para desarrollar pozos con alta presión de yacimiento y buenas propiedades de yacimiento.

Método de desarrollo del compresor. El método del compresor se utiliza más ampliamente en el desarrollo de pozos. Antes del desarrollo, las tuberías de la bomba y el compresor se bajan al pozo y la boca del pozo se equipa con un árbol de Navidad. Un compresor móvil o una tubería de gas de alta presión desde una estación compresora de gas está conectado al espacio entre tuberías a través de una tubería de descarga. Cuando se inyecta gas en el pozo, el líquido en el espacio anular se empuja hacia la zapata de la tubería o hacia el orificio inicial (3-4 mm) en la tubería, hecho de antemano a una profundidad de 700-800 m desde la boca del pozo, y penetra en el tubo. El gas que ingresa a los tubos airea el líquido que contienen. Como resultado, la presión en el fondo se reduce significativamente. Al ajustar el flujo de gas, cambian la densidad de la mezcla de gas y líquido en las tuberías y, en consecuencia, la presión en el fondo del pozo. Cuando la presión de fondo del pozo está por debajo de la presión del yacimiento, comienza la entrada de líquido y gas al pozo. Después de recibir un flujo de entrada estable, el pozo se transfiere a un modo de operación estacionario. Este método permite obtener con relativa rapidez reducciones significativas en la formación, lo cual es especialmente importante para una limpieza eficaz de la zona del pozo. En condiciones de rocas duras (areniscas, calizas), esto conduce a una limpieza intensiva del espacio poroso del material calmante (obstrucción), y en condiciones de rocas sueltas, a la destrucción de la zona del fondo del pozo de la formación. Para garantizar un arranque más suave del pozo, el petróleo aireado se bombea a través del espacio anular utilizando un compresor, una unidad de lavado y un mezclador. Después de que la mezcla de gas y líquido se libera a través de la línea de flujo hacia el tanque receptor, el suministro de aceite aireado se reduce gradualmente hasta que se detiene por completo.

El desarrollo de pozos con aire comprimido se realiza principalmente mediante compresores móviles UKP-80 o KS-100. El compresor UKP-80 desarrolla una presión de 8 MPa con un suministro de aire de 8 m3/min, y el KS-100 desarrolla una presión de 10 MPa con un suministro de aire de 16 m3/min. Cabe señalar que al desarrollar pozos con aire comprimido, es posible que se produzcan explosiones, ya que cuando el contenido de gas hidrocarburo en una mezcla con aire es del 6 al 15%, se forma una mezcla explosiva.

Desarrollo de pozos mediante inyección de líquido carbonatado.

La terminación de pozos con líquido carbonatado implica bombear una mezcla de gas y líquido (agua o petróleo) al espacio anular en lugar de gas o aire. La densidad de dicha mezcla de gas y líquido depende de la relación entre los caudales de gas y líquido inyectados, lo que permite ajustar los parámetros del proceso de desarrollo. Teniendo en cuenta que la densidad de la mezcla gas-líquido es mayor que la densidad del gas puro, este método permite desarrollar pozos profundos con compresores que crean una presión más baja.

Desarrollo de pozos de inyección. Los pozos de inyección deben tener alta inyectividad en todo el espesor de la formación productiva. Esto se puede lograr mediante una buena limpieza de la zona del fondo del pozo de la formación productiva de suciedad y otros materiales calmantes. La zona de fondo de la formación se limpia antes de lanzar un pozo de inyección para inyección utilizando los mismos métodos que durante el desarrollo de los pozos de producción de petróleo, pero el drenaje de las zonas de fondo de la formación lleva mucho más tiempo. La duración del lavado alcanza un día o más y depende de la cantidad de impurezas mecánicas contenidas en el agua que sale del pozo. El contenido de impurezas mecánicas al final del lavado no debe exceder los 10-20 mg/l.

La limpieza máxima del espacio poroso de la zona de la formación cercana al pozo se produce mediante métodos de drenaje que permiten crear depresiones muy altas en la formación, asegurando altas tasas de filtración de fluido al fondo de los pozos en condiciones inestables. Muy a menudo, el drenaje de la formación se lleva a cabo mediante métodos de autodescarga, aireación de líquidos, bombeo mediante bombas centrífugas sumergibles de alto rendimiento, etc.

Al desarrollar pozos de inyección, el método de presión variable (VPM) se ha utilizado ampliamente. Cuando se utiliza este método, periódicamente se crea una alta presión de inyección en la zona del fondo del pozo de la formación a través de tuberías utilizando unidades de bombeo durante un corto período de tiempo, que luego se libera abruptamente a través del espacio anular (se lleva a cabo una "descarga"). Cuando se inyecta fluido a alta presión en la zona de la formación cercana al pozo, se abren grietas existentes y se forman otras nuevas, y cuando se libera la presión, el fluido fluye hacia el fondo a alta velocidad. Se obtienen buenos resultados cuando se utiliza el método de drenaje periódico de las zonas del fondo del pozo mediante la creación de múltiples depresiones altas instantáneas en el fondo.

A veces se produce una inyectividad deficiente de los pozos de inyección debido a la baja permeabilidad natural de las rocas de formación, o gran cantidad capas intermedias arcillosas, que no pueden desarrollarse mediante el drenaje de las zonas del fondo del pozo. En tales casos, para aumentar la inyectividad de los pozos de inyección, se utilizan otros métodos de influencia que permiten aumentar los diámetros de los canales de filtración o crear un sistema de grietas en las rocas de formación. Dichos métodos incluyen diversos tratamientos ácidos, métodos térmicos, fracturación hidráulica, descarga de grietas, tratamiento de oxidación de la formación, etc.