Nombre: Equipos y tecnología para la perforación de pozos de petróleo y gas.

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Tamaño: 14,1 MB

Año de publicación: 2003

Prefacio
PARTE 1. TECNOLOGÍA PARA PERFORACIÓN DE POZOS DE PETRÓLEO Y GAS
Capítulo 1. Fundamentos de la geología de los yacimientos de petróleo y gas.
1.1. Composición de la corteza terrestre
1.2. Geocronología rocas
1.3. Rocas sedimentarias y sus formas de aparición.
1.4. Formación de depósitos de petróleo y gas.
1.5. Propiedades físico-químicas del petróleo y el gas.
1.6. Búsqueda y exploración de yacimientos de petróleo y gas.
1.7. Elaboración de una sección geológica de un pozo.
1.8. Composición y mineralización de las aguas subterráneas.
1.9. bien investigacion
Capitulo 2. Conceptos generales sobre la construcción de pozos
2.1. Conceptos básicos y definiciones.
2.2. Justificación geológica de la ubicación y diseño del pozo como estructura de ingeniería.
2.3. Instalación de equipos para la construcción de pozos.
2.4. Perforando un pozo
2.5. Brocas
2.6. Sarta de perforación
2.7. unidad de bits
2.8. Características de la perforación de pozos en áreas marinas.
2.9. Revestimiento de pozos y aislamiento de formaciones.
Capítulo 3. Propiedades mecánicas de las rocas.
3.1. Provisiones generales
3.2. Propiedades mecánicas y abrasivas de las rocas.
3.3. La influencia de la presión de confinamiento, la temperatura y la saturación de agua en algunas propiedades de las rocas.
Capítulo 4. Brocas
4.1. Brocas de rodillo
4.2. Cinemática y dinámica de brocas rodantes.
4.3. Brocas de diamante
4.4. Brocas de cuchilla
Capítulo 5. Operación de la sarta de perforación.
5.1. Modelo físico de la sarta de perforación.
5.2. Estabilidad de la sarta de perforación
5.3. Esfuerzos y cargas en tuberías de sarta de perforación.
Capítulo 6. Bien lavado
6.1. Términos y definiciones
6.2. Funciones del proceso de limpieza de pozos.
6.3. Requisitos para fluidos de perforación.
6.4. Fluidos de perforación
6.5. Preparación y purificación de fluidos de perforación.
6.6. Tecnología de tratamiento químico de fluidos de perforación.
6.7. Cálculo hidráulico de lavado de pozos con fluido incompresible.
6.8. Métodos para la eliminación de residuos de fluidos de perforación y recortes de perforación.
6.9. Métodos para neutralizar los fluidos y recortes de perforación gastados.
Capítulo 7. Complicaciones durante la perforación, su prevención y control.
7.1. Clasificación de complicaciones.
7.3. Absorción de líquidos en pozos.
7.4. Espectáculos de gas, petróleo y agua.
7.5. Pegado, tensado y aterrizaje de sartas de tuberías.
Capítulo 8. Modos de perforación
8.1. Conceptos introductorios
8.2. Influencia de varios factores en el proceso de perforación.
8.3. La influencia de la presión diferencial y opresiva en la destrucción de rocas.
8.4. Desarrollo de bits racional
8.5. Diseño de modos de perforación.
8.6. Limpiar un pozo perforado de lodos
Capítulo 9. Perforación de pozos direccionales y horizontales.
9.1. Metas y objetivos de la perforación direccional de pozos.
9.2. Conceptos básicos del diseño de pozos direccionales
9.3. Factores que determinan la trayectoria del fondo del pozo.
9.4. Conjuntos de fondo de pozo para perforar pozos direccionales.
9.5. Métodos y dispositivos para monitorear trayectorias de pozos.
9.6. Características de la perforación y navegación de pozos horizontales.
Capítulo 10. Apertura y perforación de formaciones productivas.
10.1. Perforando la formación productiva
10.2. Factores tecnológicos que aseguran la perforación y apertura de la formación productiva.
10.3. Cambio en la permeabilidad de la zona de formación cercana al pozo. Fluidos de perforación para terminaciones de pozos.
10.4. Pruebas de formación y pruebas de pozos durante la perforación.
Capítulo 11. Diseños de pozos. Filtros
11.1. Fundamentos del diseño de pozos
11.2. Estructuras de fondo de pozo
Capítulo 12. Revestimiento de pozos y aislamiento de formaciones.
12.1. Preparación del pozo
12.2. Tecnología de pozos de revestimiento.
12.3. Cementos y morteros de rejuntado
12.4. Cálculo de cementación de pozos.
Capítulo 13. Apertura secundaria de formaciones productivas, desencadenante de la afluencia de petróleo (gas) y
bien desarrollo
13.1. perforación de bala
13.2. Perforación acumulada
13.3. Perforación debido a la depresión de la formación.
13.4. Perforación por represión de la formación.
13.5. Soluciones especiales para perforación de pozos.
13.6. Separadores de búfer
13.7. Tecnología para llenar un pozo con un líquido especial.
13.8. Inducir el influjo reemplazando el fluido en la cadena de producción.
13.9. Llamar a la entrada utilizando un colchón de aire
13.10. Llamar a la entrada mediante válvulas de liberación
13.11. Llamar a la entrada utilizando dispositivos jet
13.12. Reducción a intervalos del nivel de fluido en el pozo.
13.13. Reducir el nivel de fluido en un pozo mediante pistoneo (hisopo)
13.14. Llamar afluencia desde la formación usando el método de aireación.
13.15. Disminución del nivel de fluido en un pozo en condiciones de presión de yacimiento anormalmente baja
13.16. Inducir el flujo de entrada desde la formación usando espumas de dos fases.
13.17. Tecnología para inducir el flujo de entrada desde la formación con espumas mediante eyectores.
13.18. Activación del flujo de formación mediante kits de herramientas de prueba
13.19. Aplicación de agentes gaseosos para el desarrollo de pozos. Desarrollo de pozos con nitrógeno.
PARTE 2. TÉCNICAS DE PERFORACIÓN DE POZOS DE PETRÓLEO Y GAS
Capítulo 14. Equipos de perforación.
14.1. Requisitos para plataformas de perforación.
14.2. Clasificación y características de las instalaciones.
14.3. Equipos de perforación completos para perforación de producción y exploración profunda.
14.4. Seleccionar el tipo y los principales parámetros de la plataforma de perforación.
14.5. Selección del diagrama y diseño del equipo de la plataforma de perforación.
14.6. Requisitos para el diagrama cinemático de una plataforma de perforación.
14.7. Equipos de perforación fabricados por OJSC "Uralmagnzavod"
14.8. Equipos de perforación fabricados por JSC Volgograd Drilling Equipment Plant
Capítulo 15. Complejo de elevación.
15.1. El proceso de subir y bajar columnas. Funciones complejas
15.2. Diagrama cinemático del complejo para SPO.
15.3. Sistema de viaje
15.4. Elección cuerdas de acero para sistemas itinerantes
15.5. Bloques de corona y bloques viajeros
15.6. Ganchos de perforación y bloques de ganchos
15.7. Mecanismos de desplazamiento de las plataformas de perforación de OJSC "Uralmagnzavod"
15.8. Mecanismos de desplazamiento de las plataformas de perforación VZBT.
15.9. Ganchos de perforación
15.10. Mecanismos de perforación
15.11. Sistemas de frenos del malacate de perforación.
15.12. Volumen de operaciones de elevación
15.13. Cinemática del mecanismo de elevación.
15.14. Dinámica del mecanismo de elevación.
Capítulo 16. Equipo del sistema de lavado de pozos.
16.1. Bombas de lodo
16.2. Colector
16.3. Girar
Capítulo 17. Sistema de circulación superficial.
17.1. Parámetros e integridad de los sistemas de circulación.
17.2. Bloques del sistema de circulación.
17.3. Agitadores
17.4. Equipo para limpiar lodo de perforación de recortes.
17.5. Desgasificadores para fluidos de perforación.
17.6. Instalación para procesamiento de fluido de perforación a base de centrífuga.
17.7. Líneas de succión para bombas de lodo.
Capítulo 18. Herramientas para corte de roca: brocas, cabezales de perforación,
expansores, calibradores
18.1. Brocas de rodillo
18.2. Brocas de cuchilla
18.3. Brocas de fresado
18.4. bits ISM
18.5. Brocas de diamante
18.6. Brocas de rodillo
18.7. Cabezales de broca de carburo para fresado y cuchillas
18.8. Cabezales de perforación de diamante y cabezales de perforación ISM
18.9. Herramienta de recogida de núcleos
18.10. Extensores
18.11. Calibradores-centralizadores
Capítulo 19. Tuberías de perforación. Cálculo de sartas de perforación.
19.1. Tubos de perforación
19.2. Tubos de perforación con extremos recalcados y acoplamientos para ellos.
19.3. Abrazaderas para tubos de perforación recalcados
19.4. Tubos de perforación con uniones soldadas.
19.5. Tubo de perforación de aleación ligera
19.6. Collares de perforación
19.7. Subs para sartas de perforación
19.8. Principios generales y metodología para calcular la disposición de las tuberías de perforación en una sarta
Capítulo 20. Accionamiento de brocas: rotores de perforación, motores de fondo de pozo
20.1. Rotores de perforación
20.2. Taladros turbo
20.3. Motores de fondo de pozo
20.4. Motores de fondo de pozo turbohélice
20.5. taladros electricos
Capítulo 21. Equipos de boca de pozo de los pozos en perforación.
21.1. Cabezas de columna
21.2 Equipo anti-explosión
Capítulo 22. Tuberías de revestimiento. Cálculo de columnas de carcasa.
22.1. Tuberías de revestimiento y acoplamientos para ellas.
22.2. Cálculo de columnas de carcasa.
Capítulo 23. Accionamiento motorizado del complejo de perforación.
23.1. Tipos de unidades, sus características.
23.2. Selección de motores de accionamiento eléctrico.
23.3. Medios de adaptación artificial para accionamientos.
23.4. Acoplamientos
23.5. Accionamientos por cadena para plataformas de perforación
23.6. Unidades de potencia y motores de plataformas de perforación modernas.
23.7. Disposición de unidades de potencia y transmisiones.
Capítulo 24. Equipos para la mecanización y automatización de procesos tecnológicos.
procesos
24.1. Automatización de la alimentación de bits.
24.2. Automatización de descenso y ascenso (ASP)
24.3. Llave de taladro estacionaria automática
24.4. Agarre de cuña neumático
24.5. Cabrestante auxiliar
Capítulo 25. Equipos para perforar pozos de petróleo y gas en el mar.
25.1. Características del desarrollo de campos de petróleo y gas marinos.
25.2. Tipos principales medios tecnicos para el desarrollo de yacimientos de petróleo y gas en alta mar
25.3. Equipos de perforación flotante (FDR)
25.4. Equipos de perforación flotantes autoelevables (equipos de perforación flotantes autoelevables)
25.5. Equipos de perforación flotantes semisumergibles (SSDR)
25.6. Buques de perforación (DS)
25.7. Equipos de perforación para PBS
25.8. Equipos de boca de pozo submarinos
25.9. Sistemas para sujetar equipos de perforación flotantes en el punto de perforación.
25.10. Plataformas Fijas Marinas (MSP)

25.11. Seguridad ambiente al perforar en alta mar

AGENCIA FEDERAL DE EDUCACIÓN

GOUVPO "UNIVERSIDAD ESTATAL DE UDMURT"

Departamento de Economía, Gestión de la Industria del Petróleo y Gas

Trabajo del curso

Sobre el tema "Perforación de pozos de petróleo y gas".

Jefe Borkhovich S. Yu.

Preguntas para trabajo de prueba

1. Métodos de perforación de pozos.

1.1Percusión de perforación

1.2 Perforación rotativa

2. Sarta de perforación. Elementos esenciales. Distribución de carga a lo largo de la sarta de perforación.

2.2 Composición de la sarta de perforación

3. Finalidad de los fluidos de perforación. Requisitos tecnológicos y restricciones sobre las propiedades de los fluidos de perforación

3.1 Funciones del fluido de perforación

3.2 Requisitos para fluidos de perforación

4. Factores que afectan la calidad de la cementación de pozos.

5. Tipos de brocas y su finalidad

5.1 Tipos de brocas para perforación continua

5.2 Brocas de rodillo

5.3 Brocas de cuchilla

5.4 Brocas de fresado

5,5 bits ISM

Literatura

Preguntas para la prueba

Métodos de perforación de pozos.

Sarta de perforación. Elementos esenciales. Distribución de carga a lo largo de la sarta de perforación.

Propósito de los fluidos de perforación. Requisitos tecnológicos y restricciones sobre las propiedades de los fluidos de perforación.

Factores que influyen en la calidad de la cementación de pozos.

Tipos de brocas y su finalidad.

1 . Métodos de perforación de pozos.

Existen diferentes métodos de perforación, pero la perforación mecánica se ha generalizado industrialmente. Se divide en impacto y rotacional.

1.1 Perforación por percusión

Durante la perforación por percusión La herramienta de perforación incluye: broca (1); varillas de choque (2); bloqueo de cuerda (3); En superficie se instala un mástil (12); bloque (5); rodillo de polea equilibradora (7); rodillo auxiliar (8); tambor de plataforma de perforación (11); cuerda (4); engranajes (10); biela (9); bastidor de equilibrio (6). Cuando los engranajes giran, realizan movimientos, subiendo y bajando el bastidor. Cuando se baja el marco, el rodillo extraíble eleva la herramienta de perforación por encima del fondo del pozo. Cuando se levanta el marco, se suelta la cuerda y la broca cae al frente, destruyendo así la roca. Para evitar el colapso de las paredes del pozo, se baja una sarta de carcasa. Este método de perforación es aplicable a poca profundidad al perforar pozos de agua. Por el momento, el método de percusión no se utiliza para perforar pozos.

1.2 Perforación rotativa

Perforación rotativa. Los pozos de petróleo y gas se perforan mediante el método de perforación rotativa. Durante dicha perforación, se produce la destrucción de la roca debido a la rotación de la broca. La rotación de la broca la proporciona un rotor ubicado en la boca del pozo a través de la sarta de tubería de perforación. A esto se le llama método rotatorio. Además, el par a veces se crea utilizando un motor (turbotaladro, taladro eléctrico, motor de fondo de tornillo), luego este método se llama perforación con motor de fondo de pozo.

turbotaladro- Se trata de una turbina hidráulica accionada en rotación mediante fluido de lavado bombeado al pozo mediante bombas.

Taladro eléctrico- es un motor eléctrico, electricidad se alimenta a través de un cable desde la superficie. Los pozos se perforan con una plataforma de perforación.

1 cincel; 2 - tubo de perforación ponderado sobre barrena; 3.8 - sub; 4 - centralizador; 5 - subacoplamiento; 6,7 - tubos de perforación ponderados, 9 - anillo de seguridad; 10 - tubos de perforación; 11 - submarino de seguridad; 12.23 - subs de varilla, inferior y superior; 13 - tubería principal; 14 - caja de cambios; 15 - cabrestante 16 - sub giratorio; 17 - gancho; 18 - bloque de corona; 19 - torre; 20 - bloque móvil; 21 - giratorio;22 - manguera;24 - elevador;25 - rotor;26 - separador de lodos;27 - bomba de lodo

La destrucción se lleva a cabo con una broca que se baja sobre tubos de perforación hasta el fondo. El movimiento de rotación lo imparte un motor de fondo de pozo a través de una sarta de tubos de perforación. Después de pasar los tubos de perforación con una broca, se insertan dos revestimientos en el orificio del cilindro del rotor y en su interior se insertan dos abrazaderas, que forman un orificio con una sección transversal cuadrada. Este orificio contiene también un tubo conductor, también de sección cuadrada. Recibe par de la mesa del rotor y se mueve libremente a lo largo del eje del rotor. Todas las operaciones de elevación y sujeción de la sarta de tubos de perforación suspendida se llevan a cabo mediante un mecanismo de elevación.

2 Sarta de perforación. Elementos esenciales. Distribución de carga a lo largo de la sarta de perforación.

2.1 Propósito de la sarta de perforación

La sarta de perforación es el vínculo entre el equipo de perforación ubicado en la superficie y la herramienta de fondo de pozo (broca, probador de formación, herramienta de pesca, etc.) utilizada en un momento dado para realizar cualquier operación tecnológica en el pozo.

Las funciones que realiza la sarta de perforación están determinadas por el trabajo realizado en el pozo. Los principales son los siguientes.

Durante la perforación mecánica, la sarta de perforación:

· es un canal para suministrar al fondo del pozo la energía necesaria para girar la broca: mecánica - durante la perforación rotativa; hidráulico – cuando se perfora con motores hidráulicos de fondo de pozo (turbo-taladro, motor de tornillo de fondo de pozo); eléctrico: al perforar con taladros eléctricos (a través de un cable ubicado dentro de las tuberías);

· percibe y transmite a las paredes del pozo (a una pequeña profundidad actual del pozo, también al rotor) el par reactivo cuando se perfora con motores de fondo de pozo;

· es un canal para la circulación circular del agente de trabajo (líquido, mezcla gas-líquido, gas); por lo general, el agente de trabajo se mueve hacia abajo a través del espacio dentro de la tubería hasta el fondo, captura la roca destruida (lodo) y luego sube a través del espacio anular hasta la boca del pozo (lavado directo);

· sirve para crear (mediante el peso de la parte inferior de la columna) o transmitir (con alimentación forzada de la herramienta) una carga axial en la broca, recibiendo simultáneamente cargas dinámicas de la broca de trabajo, extinguiéndolas parcialmente y reflejándolas hacia el poco y parcialmente pasándolos más alto;

· puede servir como canal de comunicación para recibir información desde el fondo o transmitir una acción de control a la herramienta de fondo de pozo.

· Durante las operaciones de disparo, la sarta de perforación se utiliza para bajar y elevar la broca, los motores de fondo de pozo y varios conjuntos de fondo de pozo;

· para pasar instrumentación de fondo de pozo;

· para trabajar el pozo, realizando un lavado intermedio con

con el fin de eliminar tapones de lodo, etc.

Al eliminar complicaciones y accidentes, además de realizar investigaciones de pozos y pruebas de formaciones, la sarta de perforación sirve:

· para bombear y soplar materiales obturadores dentro de la formación;

· para bajar e instalar empacadores con el fin de realizar estudios hidrodinámicos de formaciones mediante la selección o inyección de fluido;

· para bajar e instalar cierres para aislar las zonas de absorción,

· refuerzo de zonas de desmoronamiento o deslizamientos de tierra, instalación de puentes de cemento, etc.;

· para bajar la herramienta de pesca y trabajar con ella.

En la perforación con muestreo de testigos (muestra de roca) con un tubo sacatestigos desmontable, la sarta de perforación sirve como canal a través del cual se baja y sube el tubo sacatestigos.

2.2 Composición de la sarta de perforación

Sarta de perforación (excepto las que aparecen en Últimamente tubos continuos) se compone de tubos de perforación mediante una conexión roscada. Los tubos se conectan normalmente entre sí mediante elementos de conexión especiales: juntas de perforación, aunque también se pueden utilizar tubos de perforación sin bloqueo. Al levantar una sarta de perforación (para reemplazar una broca desgastada o al realizar otras operaciones tecnológicas), la sarta de perforación se desmonta cada vez en eslabones más cortos y estos últimos se instalan dentro de la torre en una plataforma especial: un soporte o (en casos raros ) en bastidores fuera de la torre de perforación, y cuando desciende nuevamente se reúne formando una larga columna.

Montar y desmontar la sarta de perforación y desmontarla en tuberías separadas (individuales) sería inconveniente e irracional. Por lo tanto, los tubos individuales se ensamblan preliminarmente (durante la extensión de la herramienta) en los llamados soportes de perforación, que no se desmontan posteriormente (mientras se perfora con esta sarta de perforación).

Un soporte de 24 a 26 m de largo (a una profundidad de perforación de 5000 mo más, se pueden usar soportes de perforación de 36 a 38 m de largo con una plataforma de perforación de 53 a 64 m de altura) se compone de dos, tres o cuatro tubos cuando se usa tubos con longitudes de 12, 8 y m respectivamente. En este último caso, por conveniencia, se preconectan dos tubos de 6 metros mediante un acoplamiento en un tubo de dos tubos (codo), que no se desmonta posteriormente.

Como parte de la sarta de perforación, directamente encima de la broca o encima del motor de fondo de pozo, siempre se proporcionan portamechas que, al tener mayor peso y rigidez en comparación con los tubos de perforación convencionales, permiten crear la carga necesaria en la broca y proporcionar suficiente rigidez del fondo de la herramienta al evitar su flexión longitudinal y la curvatura incontrolada del pozo. Los collares también se utilizan para regular las vibraciones del fondo de la sarta de perforación en combinación con sus otros elementos.

La sarta de perforación generalmente incluye centralizadores, calibradores, estabilizadores, filtros, a menudo trampas de lodo metálicas, válvulas de retención y, a veces, mecanismos y dispositivos especiales como expansores, volantes, mecanismos de alimentación de fondo de pozo, guías de ondas, resonadores, amortiguadores de vibraciones longitudinales y torsionales, anillos de rodadura , que tienen un propósito correspondiente.

Para controlar la curvatura del pozo en una dirección dada o, por el contrario, para enderezar un agujero ya doblado, se incluyen látigos en la sarta de perforación, y para mantener la dirección recta del pozo, se utilizan disposiciones especiales, a menudo bastante complejas, de Se utiliza la parte inferior de la sarta de perforación.

Vladimir Jomutko

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una una

Métodos para perforar pozos de petróleo y gas.

Un pozo es una mina vertical o inclinada que trabaja con una sección transversal circular, cuya construcción se realiza sin acceso humano a las labores. La longitud de una mina de este tipo es muchas veces mayor que su diámetro.

Cómo se perforan los pozos de petróleo

Los elementos principales de cualquier pozo son:

• boca (parte superior);
• tronco (parte intermedia);
• fondo de pozo (la parte más baja ubicada en la formación productiva).

La distancia entre la boca y el fondo a lo largo del eje del pozo de la mina se llama longitud del pozo, y la misma distancia, pero tomada a lo largo de la proyección vertical del eje, se llama profundidad.

Derrick

En otras palabras, la longitud y la profundidad de un pozo vertical son las mismas, pero uno inclinado no.

Por regla general, perforar pozos de petróleo y gas. Ocurre con una disminución gradual en el diámetro del tronco después de que se ha perforado un área determinada. El diámetro inicial de dicha pieza de trabajo, por regla general, no supera los 900 milímetros, y el diámetro en la zona frontal es de 75 milímetros o más.

El proceso de profundización de una explotación minera de este tipo implica la destrucción de rocas ya sea en toda el área del frente (la llamada perforación continua) o a lo largo de su periferia (perforación con núcleo). En el segundo caso, un trozo de roca cilíndrica, llamado núcleo, permanece en el pozo de la mina. Periódicamente se extraen núcleos del pozo para estudiar la composición de las rocas penetradas. La especialidad de una persona que perfora se llama perforador.

A muchos de ustedes les interesa la pregunta: "¿Cómo se perforan los pozos?"

Los métodos para profundizar las explotaciones mineras según el criterio de la naturaleza del impacto sobre las rocas transitables se dividen en:

• mecánico;
• térmico;
• físico-químico;
• eléctrico, etc.

Durante el desarrollo industrial de los yacimientos sólo se utilizan métodos mecánicos. Todos los demás métodos enumerados se encuentran en la etapa de prueba experimental de eficacia.

Los métodos mecánicos incluyen rotación y impacto.

El método de impacto implica la destrucción mecánica de la roca mediante una herramienta especial llamada cincel suspendida de una cuerda. Además, un dispositivo de perforación de este tipo incluye un bloqueo de cuerda y una varilla de impacto. El dispositivo está suspendido de una cuerda tirada sobre un bloque colocado en el mástil, y una máquina perforadora especial proporciona el movimiento alternativo a esta herramienta.

A medida que aumenta la profundidad del cañón, la cuerda se alarga gradualmente. La forma cilíndrica del cañón se forma girando la broca durante la operación.

Para limpiar la superficie de la roca perforada, la herramienta debe elevarse periódicamente a la superficie. En su lugar, se baja un dispositivo especial llamado achicador. Parece un cubo largo con una válvula en el fondo.

El achicador se sumerge en el líquido (ya sea del depósito o suministrado desde la superficie) y la válvula se abre. Una mezcla de líquido y trozos de roca destruida ingresa al "cubo", después de lo cual todo se saca a la superficie (tan pronto como se levanta el achicador, la válvula se cierra inmediatamente). Después de terminar de limpiar el fondo, la herramienta de perforación se baja nuevamente al orificio y el proceso se repite una y otra vez.

Para evitar que las paredes de la excavación se derrumben, se introduce en ella un tubo especial llamado carcasa. A partir de tales tuberías, a medida que la mina se profundiza, se forma una sarta completa de tuberías.

Broca para perforar pozos

En Rusia, el método de impacto no se utiliza actualmente en la práctica.

El método rotacional implica profundizar la herramienta en la roca debido al impacto simultáneo del torque y la carga vertical sobre la broca. La carga vertical impulsa la broca hacia la roca que se está perforando y el torque permite que la herramienta astille, desgaste y aplaste la roca.

Dependiendo de dónde esté ubicado el motor de la instalación, la perforación rotativa se divide en rotativa (el motor está ubicado en la superficie y hace girar la broca a través de una sarta de tubos hechos de tubos de perforación especiales) y de fondo de pozo (el motor está ubicado en el fondo y colocado directamente encima de la broca).

Con el método rotativo, el motor hace girar el rotor, que, a su vez, hace girar la sarta de perforación, en cuyo extremo se fija la broca. Con el método de fondo de pozo, el motor hace girar la broca, mientras que la sarta de tubería de perforación y la carcasa del motor permanecen estacionarias.

Para el método de perforación rotativa característica distintiva es el uso de lavado constante del tronco ya sea con agua o con fluidos de perforación especialmente preparados. Para ello se utilizan bombas de lodo especiales, cuyo funcionamiento está garantizado por motores. diferentes tipos. Son estas unidades de bombeo las que bombean el fluido de lavado a través de la tubería ascendente, que generalmente está montada en la esquina derecha de la plataforma de perforación. Luego, a través de una manguera de perforación flexible y un conector giratorio, el fluido se suministra directamente a la sarta de perforación.

Al llegar al nivel de la barrena, este fluido de lavado ingresa a la roca a través de los orificios que se encuentran en esta herramienta, y luego a través del espacio libre anular que queda entre la pared del pozo y la sarta de perforación. sube a la cima, arrastrando trozos de roca perforada. Luego, mediante un sistema de canalones y dispositivos de limpieza especiales, este líquido se limpia de la roca perforada, luego de lo cual ingresa a un recipiente ubicado en la bomba de lodo. Después de esto se puede reutilizar.

El proceso de perforación de pozos de petróleo y gas implica equipos de alta tecnología y gran potencia. La lista de trabajos realizados depende de las características de los yacimientos de hidrocarburos. Las costuras con materias primas naturales se pueden ubicar verticalmente, horizontalmente o inclinadas, lo que incide directamente en el método de extracción.

¿Qué es un pozo?

Los pozos están diseñados para la producción de gas, agua y otros. recursos útiles. Es una abertura cilíndrica en la roca. Su longitud es mucho mayor que su diámetro. El pozo consta de varias partes.

El comienzo de una depresión cilíndrica en la roca se llama boca, las paredes se llaman tronco y el fondo se llama fondo. El diámetro de los pozos de petróleo en el punto superior rara vez supera los 900 mm, y en el punto inferior, más de 165 mm. Según su profundidad, se dividen en poco profundos (hasta 1500 m), medianos (hasta 4500 m), profundos (hasta 6000 m) y ultraprofundos (a partir de 6000 m).

Dependiendo de la finalidad de los pozos de producción de hidrocarburos, se dividen en los siguientes tipos:

• Operacional. Utilizado directamente para la producción de hidrocarburos;
• inyección. Se bombea agua para mantener la presión del embalse, lo que permite extender el período de desarrollo de los depósitos de recursos energéticos;
• exploración. Le permite determinar el recurso de horizontes identificados;
• especial. Diseñado para determinar las características geológicas del territorio, la capa petrolera y descargar aguas residuales en capas profundas;
• búsqueda estructural. Diseñado para determinar la ubicación exacta de depósitos de hidrocarburos.

¿Cómo ocurre la perforación?

La tecnología de perforación de un pozo de petróleo y gas implica el siguiente trabajo:

• El proceso de perforación de pozos con varios características técnicas Comienza con la preparación de equipos especializados.
• Se profundiza el pozo. Durante la operación se inyecta agua, lo que permite una mejor perforación.
• Para evitar que la depresión del suelo se derrumbe, se refuerzan sus paredes. Para ello se utilizan tubos de revestimiento. El espacio entre sus paredes y el suelo está hormigonado, lo que permite reforzar significativamente la superficie cilíndrica del tronco.
• En la etapa final del trabajo, se desarrolla el pozo. La zona del fondo del pozo se construye, se perfora, provocando la salida de petróleo.

Métodos de perforación

Durante el proceso se pueden utilizar varios equipos, lo que determina cómo se lleva a cabo el trabajo principal.

Método de impacto

Se trata de la destrucción secuencial de rocas mediante un cincel suspendido de una cuerda. La herramienta de trabajo de la plataforma de perforación también consta de una varilla de percusión y un cierre de cuerda. Están conectados mediante un bloque adaptador y una cuerda al mástil de soporte. La principal herramienta de trabajo realiza movimientos mediante una perforadora. Para limpiar el agujero en el suelo de los residuos de roca, se retira el cincel de vez en cuando. Se bombea un líquido especial al interior, que se extrae junto con pequeñas partículas de tierra mediante un achicador.

método rotacional

Esta tecnología de perforación ha ganado gran popularidad. La destrucción de la roca se produce al girar la broca. Está sujeto a una carga axial, lo que implica una transmisión directa de par desde el mecanismo de accionamiento a la herramienta de trabajo. Cuando se utiliza un rotor. Transmite la rotación a través de una serie de tuberías. En la perforación convencional se utiliza como mecanismo de accionamiento un taladro eléctrico y un motor de tornillo, que se instalan directamente encima de la broca.

Características de la perforación de pozos horizontales.

Se produce para la extracción de hidrocarburos en lugares de difícil acceso donde es imposible hacerlo por otros medios. Este método tiene un gran rendimiento. Se utiliza activamente para la extracción de recursos energéticos del fondo de grandes embalses.

Durante el proceso de trabajo, se crea un tronco que se inclina con respecto al eje vertical en un cierto ángulo. La perforación horizontal se produce en varias etapas:

1. Preparar equipos de perforación para el trabajo;
2. Es necesario perforar un pozo para determinar las características de la roca, la profundidad de las capas que contienen petróleo, su ubicación con respecto al eje vertical;
3. Crear una solución, ajustando cuidadosamente sus características básicas;
4. Realización de trabajos de interferencia;
5. Sellado de la boca;
6. Realización de trabajos preparatorios para investigaciones geológicas y físicas de pozos equipados;
7. Preparar el pozo para bajar el probador de rocas existentes;
8. Proyectiles explosivos, que permiten la selección de rollos;
9. Desarrollo de un pozo recién terminado;
10. Entrega de complejos de perforación al sitio de producción.

Perforación de pozos horizontales

Métodos de perforación de pozos en el mar.

La tecnología para perforar pozos en yacimientos difiere de las técnicas utilizadas en tierra. La forma más sencilla de realizar las operaciones necesarias es instalar plataformas sobre una base de pilotes, sobre la que se colocan todos los equipos. La construcción de esta estructura se realiza en aguas poco profundas. Además, la instalación de equipos de perforación puede realizarse en terrenos rellenos artificialmente.

Al perforar pozos, el petróleo suele obtenerse de diferentes zonas del océano o del mar. Por tanto, es recomendable instalar plataformas móviles. Luego de completar el ciclo de trabajo, se trasladan al punto seleccionado y continúan el proceso de producción de hidrocarburos. Hay tres tipos de plataformas de perforación.

autoelevable

Es un pontón. La plataforma tiene un recorte sobre el cual se coloca la torre de perforación. También en el pontón está todo. equipo necesario, planta eléctrica, almacén y locales auxiliares, cabaña de varias plantas. Al perforar, las columnas descienden y se apoyan en el fondo, lo que hace que la plataforma se eleve por encima de la superficie del agua.

Semisumergible

Se utilizan donde la profundidad de extracción de petróleo alcanza los 300-600 m. La plataforma semisumergible flota en la superficie del agua sobre enormes pontones. Toda la estructura está asegurada con enormes anclajes que pesan unas 15 toneladas.

Gravitacional

Está instalado sobre una enorme base de hormigón que descansa sobre el fondo del mar.

Los métodos enumerados de perforación de pozos para la extracción de hidrocarburos útiles se utilizan activamente en todo el mundo. Están mejorando constantemente, lo que les permite aumentar su productividad.

Vídeo: Conceptos básicos de la geología del petróleo y el gas.

Zavgorodni 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. La humanidad desde la antigüedad 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 importante contribución 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 el 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 sistema tecnológico 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:

1. Vadetsky Yu.V. Perforación de pozos de petróleo y gas: un libro de texto para principiantes. profe. educación. M.: Centro editorial "Academia", 2003. - 352 p. ISB# 5-7695-1119-2.

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.