Diseño y Componentes Clave en la Perforación de Pozos Petroleros: Optimización y Eficiencia

Tipos de Brocas y su Clasificación

Las brocas son herramientas fundamentales en la perforación de pozos. Entre ellas, las brocas PDC (Polycrystalline Diamond Compact) destacan por su mayor capacidad de corte y resistencia a la erosión. A continuación, se detallan las clasificaciones según el código AIDC (International Association of Drilling Contractors).

Código AIDC para Brocas Tricónicas

Este código clasifica las brocas tricónicas según la dureza de la formación a perforar y el tipo de insertos:

• Serie (Formación):
  • 1: Acero blando
  • 2: Acero medio
  • 3: Acero duro
• Dureza:
  • 1: Suave
  • 2: Media suave
  • 3: Media dura
  • 4: Dura
• Insertos:
  • 4: Acero medio
  • 5: Blando
  • 6: Medio
  • 7: Duro
  • 8: Muy duro

Código AIDC para Brocas de Cortador Fijo

El código AIDC para brocas de cortador fijo consta de cuatro cifras que describen:

1. Material del cuerpo: S (Acero) o M (Matriz)
2. Densidad del cortador: Se refiere a la cantidad de cortadores presentes.
3. Tamaño y tipo del cortador
4. Perfil de la barrena: Desde 1 (perfil plano) hasta 4 (perfil de turbina larga afilada)

Diseño de Tuberías de Revestimiento (TRs) y Geopresiones

El diseño de TRs es crucial para el éxito de la perforación. El pozo actúa como un conducto que permite el flujo controlado de fluidos desde el yacimiento hasta la superficie. Las geopresiones, que incluyen las presiones de fractura, poro y sobrecarga, deben ser cuidadosamente consideradas en la trayectoria del pozo.

Trayectoria y Fluido de Perforación

La trayectoria del pozo puede ser vertical, horizontal, direccional o de alcance extendido, dependiendo de las necesidades del proyecto. El fluido de perforación cumple funciones vitales como:

• Sostener las paredes del pozo
• Enfriar y lubricar la barrena
• Controlar la presión de formación
• Limpiar el fondo del pozo
• Acarrear información de la formación a la superficie

Tipos de Tuberías de Revestimiento (TRs)

Las TRs son tubos cilíndricos de acero que se corren desde la superficie hasta la profundidad objetivo en diferentes etapas. Su función principal es aislar zonas de riesgo y evitar la contaminación de acuíferos.

• TR Conductora: Puede ser hincada o perforada y cementada. Aísla acuíferos superficiales y facilita la circulación del fluido de perforación.
• TR Superficial: Aísla acuíferos superficiales e instala conexiones superficiales de control.
• TR Intermedia: Se cementa en la cima de zonas de presión anormal para ajustar la densidad del lodo de perforación.
• TR de Explotación: Permite la explotación selectiva de los intervalos con mejores características.

Sarta de Perforación e Hidráulica

La sarta de perforación está compuesta por tubería de perforación, lastrabarrenas, estabilizadores, amortiguadores y, en algunos casos, motores de fondo. Su objetivo es transmitir la potencia generada en la superficie al elemento de corte. La hidráulica se encarga de la distribución eficiente de la energía generada por las bombas en el sistema de circulación.

Sistemas de Perforación

Los sistemas de perforación se dividen en cuatro categorías principales:

• Sistema de Circulación: Incluye bomba, presa de lodo, desgasificador y temblorina.
• Sistema de Izaje: Compuesto por corona, malacate, polea viajera y cable.
• Sistema de Rotación: Formado por mesa rotaria, Kelly y sarta.
• Sistema de Control: Constituido por preventores, acumuladores y árbol de estrangulación.