Tecnologías modernas para la perforación de pozos de petróleo y gas. ¿Qué es un pozo de petróleo? Proceso de perforación petrolera - video

La minería es la extracción de las entrañas de la tierra. recursos naturales... El desarrollo de minerales sólidos se lleva a cabo mediante el método de mina o a cielo abierto. Se perforan pozos para extraer recursos naturales líquidos y gaseosos. Las tecnologías modernas de perforación de pozos permiten el desarrollo de campos de petróleo y gas a una profundidad de más de 12.000 metros.

La importancia de la producción de hidrocarburos en mundo moderno difícil de sobreestimar. El combustible está hecho de aceite (ver) y aceites, los cauchos se sintetizan. La industria petroquímica produce plásticos, tintes y detergentes domésticos. Para los países exportadores de petróleo y gas, las tarifas por la venta de hidrocarburos en el exterior son un método importante y, a menudo, el principal para reponer el presupuesto.

Exploración de yacimientos, instalación de equipos de perforación.

Se lleva a cabo un estudio geológico en la ubicación propuesta de los depósitos minerales y se determina la ubicación de un pozo de investigación. En un radio de 50 metros desde el pozo de exploración, se nivela el sitio y se monta una plataforma petrolera. El diámetro del pozo de investigación es de 70-150 mm. Durante el proceso de perforación, se toman muestras de los recortes de perforación de diferentes profundidades para su posterior exploración geológica. Los complejos modernos para la investigación geológica permiten responder con precisión a la pregunta de si vale la pena iniciar la producción de recursos energéticos a través de este pozo a escala industrial.

Cuando la exploración geológica de los recortes de perforación ha mostrado la promesa del desarrollo industrial, comienza la construcción de un sitio de perforación. El área previamente despejada se hormigona y valla, se coloca un camino nivelador (camino sin asfaltar). Se construye una torre sobre la creada, se monta un cabrestante, se montan bombas de lodo, se instala un generador y todo lo necesario. El equipo ensamblado se prueba, llevándolo gradualmente a la capacidad planificada y se pone en funcionamiento.

Tecnología más utilizada perforación mecánica de pozos, que se realiza de forma rotativa, de percusión o combinada. El taladro se conecta a la sarta de perforación cuadrada y se baja al pozo con la ayuda de un sistema de desplazamiento. Un rotor ubicado sobre el cabezal del pozo transfiere el movimiento rotatorio a la perforadora.

A medida que se perfora el pozo, la sarta de perforación crece. Simultáneamente con el proceso de perforación de un pozo de producción con la ayuda de bombas especiales, se trabaja para lavar el pozo. Para limpiar el pozo de partículas de roca destruida, se usa un fluido de lavado, que puede ser agua industrial, suspensión acuosa, soluciones de arcilla o soluciones a base de hidrocarburos. Después de bombear el fluido de perforación a recipientes especiales, se limpia y se vuelve a utilizar. Además de limpiar el fondo del pozo de los recortes, los fluidos de perforación proporcionan enfriamiento del taladro, reducen la fricción de la sarta de perforación contra las paredes del pozo y evitan el colapso.

En la etapa final de perforación, se cementa el pozo de producción.

Hay dos métodos de cementación:

Método directo- la solución se bombea a la sarta de perforación y se empuja hacia el interior del anillo.
Método inverso- la solución se bombea al espacio anular desde la superficie.

Se utilizan varias máquinas y mecanismos especializados para perforar pozos. En el camino hacia la profundidad del diseño, a menudo hay áreas de roca con mayor dureza. Para pasarlos, es necesario colocar una carga adicional en la sarta de perforación, por lo tanto, se imponen requisitos bastante serios al equipo de producción.

El equipo de perforación no es barato y está diseñado para un uso prolongado. Si la producción se detiene debido a una falla de algún mecanismo, será necesario esperar un reemplazo, lo que reducirá seriamente la rentabilidad de la empresa. Los equipos y mecanismos para la producción de hidrocarburos deben estar hechos de materiales de alta calidad y resistentes al desgaste.

El equipo de la plataforma de perforación se puede dividir en tres partes:

Parte de perforación- Perforación y sarta de perforación.
Sección de potencia- Sistema de rotor y aparejos, que aseguran la rotación de la sarta de perforación y las manipulaciones de disparo.
Parte auxiliar- generadores, bombas, contenedores.

El funcionamiento ininterrumpido de la plataforma de perforación depende del correcto funcionamiento del equipo y Mantenimiento mecanismos en los términos prescritos por el fabricante. Es igualmente importante cambiar las piezas consumibles de manera oportuna, incluso si apariencia todo está bien con ellos. Sin el cumplimiento de las reglas de operación, es imposible garantizar la seguridad del personal de la plataforma de perforación, la prevención de la contaminación ambiental y la producción ininterrumpida de petróleo o gas.

Métodos para perforar pozos de producción.

Los métodos de perforación de pozos se dividen según el método de impacto en la roca.

Mecánico:

Choque.
Rotacional.
Conjunto.

No mecánico:

Fracturamiento hidráulico.
Exposición a altas temperaturas.
Socavando.

Cabe señalar que el método de perforación principal es rotativo y de percusión rotatoria, otros métodos rara vez se utilizan en la práctica.

Nombre: Técnica y tecnología para la perforación de petróleo y pozos de gas

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Año de publicación: 2003

Prefacio
PARTE 1. TECNOLOGÍA DE PERFORACIÓN DE POZOS DE PETRÓLEO Y GAS
Capítulo 1. Fundamentos de la geología de yacimientos de petróleo y gas
1.1. La composición de la corteza terrestre.
1.2. Geocronología de rocas
1.3. Rocas sedimentarias y formas de su aparición.
1.4. Formación de depósitos de petróleo y gas.
1.5. Propiedades físicas y químicas del petróleo y el gas
1.6. Prospección 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 probando
Capítulo 2. Conceptos generales de construcción de pozos
2.1. Conceptos y definiciones básicos
2.2. Justificación geológica de la ubicación y diseño de un pozo y una estructura de ingeniería.
2.3. Instalación de equipos para la construcción de pozos.
2.4. Perforación de pozos
2.5. Brocas
2.6. Sarta de perforación
2.7. Unidad de bits
2.8. Características de la perforación de pozos en áreas de agua.
2.9. Aislamiento de depósitos y revestimientos de pozos
Capítulo 3. Propiedades mecánicas de las rocas
3.1. Provisiones generales
3.2. Propiedades mecánicas y abrasivas de las rocas.
3.3. Influencia de la presión general, la temperatura y la saturación de agua en algunas propiedades de las rocas.
Capítulo 4. Brocas
4.1. Brocas de cono de rodillo
4.2. Cinemática y dinámica de las brocas de cono giratorio
4.3. Cinceles de diamante
4.4. Cinceles de hoja
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. Tensiones y cargas en la tubería de perforación
Capítulo 6. Enjuague del pozo
6.1. Términos y definiciones
6.2. Funciones del proceso de lavado de pozos
6.3. Requisitos para fluidos de perforación
6.4. Fluidos de perforación
6.5. Preparación y limpieza de fluidos de perforación
6.6. Tecnología de tratamiento químico de fluidos de perforación
6.7. Cálculo hidráulico de enjuague de pozo con fluido incompresible
6.8. Métodos de eliminación de residuos de fluidos de perforación y recortes de perforación.
6,9. Métodos para la eliminación de residuos de fluidos de perforación y recortes.
Capítulo 7. Complicaciones durante la perforación, su prevención y control.
7.1. Clasificación de complicaciones
7.3. Pérdidas de líquidos en pozos
7.4. Proyecciones de gas-aceite-agua
7.5. Se ata, aprieta y se asienta la cadena de tubería
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 las presiones diferenciales y opresivas en la destrucción de rocas
8.4. Desarrollo racional de bits
8.5. Diseño de régimen de perforación
8.6. Limpiar un pozo perforado de esquejes
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 de la trayectoria del fondo de pozo
9.4. Conjuntos de fondo de pozo para perforación direccional
9.5. Métodos y dispositivos de control de trayectoria de pozo
9.6. Características de la perforación y navegación de pozos horizontales.
Capítulo 10. Apertura y perforación de estratos productivos
10.1. Perforación de yacimientos
10.2. Factores tecnológicos que aseguran la perforación y apertura de una formación productiva
10.3. Cambio en la permeabilidad de la zona de formación de fondo de pozo. Fluidos de perforación de terminación
10.4. Pruebas de formación y pruebas de pozos durante la perforación.
Capítulo 11. Estructuras de pozos. Filtros
11.1. Conceptos básicos de diseño de pozos
11.2. Estructuras de fondo de pozo
Capítulo 12. Revestimiento de pozos y aislamiento de yacimientos
12.1. Preparación del pozo
12.2. Tecnología de revestimiento de pozos
12.3. Cementos y morteros para pozos petroleros
12.4. Cálculo de cementación de pozos
Capítulo 13. Reapertura de formaciones productivas, estimulación de petróleo (gas) y
buen desarrollo
13.1. Perforación de bala
13.2. Perforación acumulativa
13.3. Perforación desequilibrada
13.4. Perforación durante la represión
13.5. Soluciones especiales para la perforación de pozos
13.6. Delimitadores de búfer
13,7. Tecnología de llenado de pozos con fluido especial
13,8. Inducción de entrada mediante la sustitución de fluido en la carcasa de producción
13,9. Llamada de entrada con colchón de aire
13.10. Llamada de entrada usando válvulas de arranque
13.11. Llamada de entrada con dispositivos de chorro
13.12. Intervalo de descenso del nivel de fluido en el pozo.
13.13. Reducir el nivel de líquido en el pozo mediante pistoneo (hisopado)
13.14. Llamar a la entrada del depósito mediante el método de aireación
13.15. Disminución del nivel de líquido en el pozo en condiciones de presión del yacimiento anormalmente baja
13.16. Inducción del yacimiento mediante espumas bifásicas
13.17. La tecnología de provocar el flujo de entrada de la formación con espumas utilizando eyectores.
13.18. Inducción de depósito con juegos de herramientas de prueba
13.19. Aplicación de agentes gaseosos para el desarrollo de pozos. Bien completado con nitrógeno
PARTE 2. TÉCNICA DE PERFORACIÓN DE POZOS DE PETRÓLEO Y GAS
Capítulo 14. Equipos de perforación
14.1. Requisitos para equipos 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. Selección del tipo y principales parámetros de la plataforma de perforación.
14.5. Selección del esquema y diseño del equipo de la plataforma de perforación.
14.6. Requisitos para el diagrama cinemático de la plataforma de perforación.
14,7. Equipos de perforación fabricados por OJSC "Uralmagnzavod"
14,8. Equipos de perforación fabricados por JSC "Planta de equipos de perforación de Volgogrado"
Capítulo 15. Complejo de lanzamiento
15.1. El proceso de elevación y descenso de columnas. Funciones complejas
15.2. Diagrama cinemático del complejo para SPO
15.3. Sistema de garra
15.4. Selección de cables de acero para sistemas de aparejos
15,5. Bloques de corona y bloques de viaje
15.6. Perforación de ganchos y bloques de ganchos
15,7. Abordar los mecanismos 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. Drawworks
15.11. Sistemas de frenos de malacate
15.12. El volumen de operaciones de disparo.
15.13. Cinemática del polipasto
15.14. Dinámica de elevación
Capítulo 16. Equipo para sistema de lavado de pozos
16.1. Bombas de lodo
16.2. Colector
16.3. Girar
Capítulo 17. Sistema de circulación de superficie
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 el lodo de perforación de los recortes.
17,5. Desgasificadores de fluido de perforación
17.6. Planta de tratamiento de lodo por centrifugación
17,7. Líneas de succión para bombas de lodo
Capítulo 18. Herramientas para cortar rocas: brocas, cabezales de perforación,
expansores, calibradores
18.1. Brocas de cono de rodillo
18.2. Cinceles de hoja
18.3. Cinceles de fresado
18.4. Cinceles ISM
18,5. Cinceles de diamante
18.6. Cabezales de taladro de cono de rodillo
18,7. Cabezales de broca de carburo de fresado y cuchilla
18,8. Cabezales de taladro de diamante y cabezales de taladro ISM
18,9. Herramienta de recepción de núcleos
18.10. Extensores
18.11. Calibradores-centralizadores
Capítulo 19. Tubos de perforación. Diseño de la sarta de perforación
19.1. Tubos de Kelly
19.2. Tubos de perforación y acoplamientos trastornados
19.3. Bloqueos de tubería de perforación trastornados
19.4. Tubos de perforación con juntas soldadas para herramientas
19,5. Tubos de perforación de aleación ligera
19.6. Collares de taladro
19,7. Subs de la secuencia de perforación
19.8. Principios generales y metodología para calcular la disposición de las tuberías de perforación en la sarta
Capítulo 20. Accionamiento de brocas: rotores de perforación, motores de fondo de pozo
20.1. Rotores de perforación
20.2. Turbodrills
20.3. Motores de fondo de pozo
20.4. Motores turbohélice de fondo de pozo
20,5. Taladros eléctricos
Capítulo 21. Equipo de boca de pozo de pozos perforados
21.1. Cabezas de columna
21.2 Equipo de prevención de reventones
Capítulo 22. Tuberías de revestimiento. Cálculo de cuerdas de revestimiento.
22.1. Tubos de revestimiento y acoplamientos para ellos.
22.2. Cálculo de cuerdas de revestimiento.
Capítulo 23. Accionamiento motorizado del complejo de perforación.
23.1. Tipos de accionamientos, sus características.
23.2. Selección de motores de accionamiento de potencia
23.3. Medios de adaptabilidad artificial para accionamientos
23.4. Acoplamientos
23,5. Accionamientos por cadena de equipos de perforación
23,6. Unidades de potencia y motores de las modernas plataformas de perforación.
23,7. Disposición de los accionamientos y transmisiones de potencia
Capítulo 24. Equipos para mecanización y automatización de tecnologías
procesos
24.1. Automatización de la alimentación de bits
24.2. Automatización de ascenso y descenso (ASP)
24,3. Pinzas para taladrar automáticas estacionarias
24,4. Pinza de cuña neumática
24,5. Cabrestante auxiliar
Capítulo 25. Equipo para la perforación de pozos de petróleo y gas en el mar
25.1. Características del desarrollo de campos de petróleo y gas en alta mar.
25.2. Los principales tipos de medios técnicos para el desarrollo de campos de petróleo y gas en alta mar.
25.3. Equipo de perforación flotante (PBF)
25,4. Equipos de perforación flotantes autoelevadores (equipos autoelevadores)
25,5. Equipos de perforación flotantes semisumergibles (PPDR)
25.6. Barcos de perforación (BS)
25,7. Equipos de perforación para PBS
25,8. Equipo de boca de pozo submarino
25,9. Sistemas de retención para equipos de perforación flotantes en el punto de perforación.
25.10. Plataformas fijas costa afuera (SMP)

25.11. Protección del medio ambiente en la perforación mar adentro

AGENCIA FEDERAL DE EDUCACIÓN

GOUVPO "UNIVERSIDAD ESTATAL DE UDMURTSK"

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

Trabajo del curso

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

Jefe Borkhovich S. Yu.

Preguntas para la prueba

1. Métodos de perforación de pozos

1.1 Perforación por percusión

1.2 Perforación rotativa

2. Sarta de perforación. Elementos principales. 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 taladrado macizo

5.2 Brocas de cono de rodillo

5.3 Cinceles de hoja

5.4 Fresadoras

5.5 bits IMS

Literatura

Preguntas para la prueba

Métodos de perforación de pozos

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

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

Factores que afectan la calidad de la cementación de pozos

Tipos de brocas y su finalidad.

1 . Métodos de perforación de pozos

Existe diferentes caminos perforación, pero la perforación mecánica ganó distribución industrial. Se subdivide en percusión y rotacional.

1.1 Perforación por percusión

Perforación de percusión la herramienta de perforación incluye: cincel (1); barras de choque (2); cerradura de cuerda (3); Se instala un mástil (12) en la superficie; bloque (5); rodillo equilibrador de extracción (7); rodillo auxiliar (8); tambor de la perforadora (11); cuerda (4); engranajes (10); biela (9); marco de equilibrio (6). Cuando los engranajes giran, haciendo movimientos, subiendo y bajando el marco de equilibrio. Cuando se baja el marco, el rodillo de extracción levanta la herramienta de perforación por encima del fondo del orificio. Cuando se levanta el marco, se suelta la cuerda, el cincel cae al fondo del pozo, destruyendo así la roca. Para evitar el colapso de las paredes del pozo, se baja la carcasa. Este método de perforación es aplicable a profundidades poco profundas cuando se perforan 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 perforación rotativa. Con tal perforación, la destrucción del vapor se produce debido a la rotación de la broca. La rotación de la broca es proporcionada por el rotor ubicado en la boca del pozo a través de la sarta de tubos de perforación. A esto se le llama modo rotativo. Además, el par a veces se crea con la ayuda de un motor (turbodrill, taladro eléctrico, motor de fondo de pozo), luego este método se llama perforación de fondo de pozo.

Turbodrill Es una turbina hidráulica impulsada en rotación por medio de un fluido de perforación bombeado al pozo.

Taladro eléctrico- es un motor eléctrico, se le suministra una corriente eléctrica a través de un cable desde la superficie. Los pozos se perforan con una plataforma de perforación.

1 cincel 2 - tubería de perforación aérea de alta resistencia; 3.8 - sub; 4 - centralizador; 5 - manga sub; 6.7 - tubos de perforación de gran peso; 9 - anillo de seguridad; 10 - tubos de perforación; 11 - sub de seguridad; 12.23 - sub-varillas, inferior y superior; 13 - tubería principal; 14 - reductor; 15 - cabrestante; 16 - submarino giratorio; 17 - gancho; 18 - bloque de corona; 19 - torre; 20 - bloque de viaje; 21 - giratorio; 22 - manguera; 24 - elevador; 25 - rotor; 26 - separador de lodos; 27 - bomba de lodo

La destrucción se lleva a cabo con la ayuda de una broca, que se ejecuta en tubos de perforación, hasta el fondo. El movimiento rotatorio es proporcionado por un motor de fondo de pozo a través de la sarta de perforación. Después de bajar los tubos de perforación con una broca, se insertan dos revestimientos en el orificio del cilindro del rotor y se insertan dos abrazaderas en ellos, que forman un orificio cuadrado. En este orificio también hay un tubo de entrada, también de sección cuadrada. Recibe el par de la mesa del rotor y se mueve libremente a lo largo del eje del rotor. Todas las operaciones de disparo y sujeción de la columna de perforación sobre el peso se realizan mediante un mecanismo de elevación.

2 Cuerda de perforación. Elementos principales. 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 del día y la herramienta de fondo de pozo (broca, probador de formación, herramienta de pesca, etc.) utilizada en el momento 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 la rotación de la barrena: mecánica - durante la perforación rotatoria; hidráulico: al perforar con motores hidráulicos de fondo de pozo (turbodrill, 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 transfiere a las paredes del pozo (a una pequeña profundidad de corriente 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 el fondo del pozo a lo largo del espacio dentro de la tubería, captura la roca destruida (cortes) y luego sube por el espacio anular hasta la boca del pozo (descarga directa);

· Sirve para crear (por el peso de la parte inferior del hilo) o transferir (cuando se fuerza la herramienta) la carga axial sobre la broca, asumiendo simultáneamente las cargas dinámicas de la broca de trabajo, amortiguando parcialmente y reflejándolas de nuevo a el bocado y dejar que suban parcialmente;

· Puede servir como canal de comunicación para recibir información del fondo del pozo o transmitir la acción de control a la herramienta de fondo del pozo.

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

· Para el paso de instrumentación de fondo de pozo;

Para el desarrollo del pozo, realizando lavados intermedios con

el propósito de eliminar los tapones de lodos, etc.

Al eliminar complicaciones y accidentes, así como realizar investigaciones en el pozo y probar formaciones, la sarta de perforación sirve:

· Para bombear y soplar materiales de obturación en la formación;

· Para hacer funcionar e instalar empacadores con el fin de realizar estudios hidrodinámicos de formaciones mediante la extracción o inyección de fluido;

Para bajar e instalar superposiciones para aislar zonas de absorción,

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

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

Al perforar con extracción de testigos (muestra de roca) con un tubo de extracción de muestras extraíble, la sarta de perforación sirve como un canal a través del cual se lleva a cabo el descenso y el levantamiento de la tubería de extracción.

2.2 Composición de la sarta de perforación

La sarta de perforación (a excepción de los recientes tubos continuos) está formada por tubos de perforación que utilizan una junta roscada. La conexión de tuberías entre sí generalmente se lleva a cabo utilizando elementos de conexión especiales: juntas de perforación, aunque también se pueden usar tuberías de perforación sin herramientas. Al levantar la sarta de perforación (para reemplazar una broca desgastada o al realizar otras operaciones tecnológicas), la sarta de perforación se desmonta en eslabones más cortos cada vez, y esta última se instala dentro de la torre en una plataforma especial: un candelabro o (en casos raros) en bastidores fuera de la torre de perforación, y cuando cuesta abajo, nuevamente se reúne en una larga columna.

Sería inconveniente e irracional ensamblar y desmontar la sarta de perforación con su desmontaje en tubos separados (individuales). Por lo tanto, las tuberías individuales se ensamblan preliminarmente (al construir la herramienta) en los llamados tapones de perforación, que no se desmontan en el futuro (mientras esta sarta de perforación realiza la perforación).

Un tapón con una longitud de 24-26 m (a una profundidad de perforación de 5000 my más, se pueden usar tapones de perforación con una longitud de 36-38 m con una torre de perforación de 53-64 m de altura) está hecho de dos, tres o cuatro tubos cuando se utilizan tubos con una longitud de 12, 8 y m, respectivamente.En este último caso, por conveniencia, dos tubos de 6 metros están preconectados mediante un acoplamiento en un dos tubos (codo) , que no se puede desmontar más.

Como parte de la sarta de perforación directamente encima de la barrena o sobre el motor de fondo de pozo, siempre se proporcionan tubos de perforación (collares) de alta resistencia que, al tener un múltiplo de su peso y rigidez en comparación con los tubos de perforación convencionales, permiten crear la carga necesaria en la broca y proporcionar suficiente rigidez a la parte inferior de la herramienta para evitar el pandeo y la curvatura incontrolada del pozo. Los collares de perforación también se utilizan para controlar 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 metal, válvulas de retención, 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 la banda de rodadura que tienen un propósito apropiado.

Para la curvatura controlable del pozo en una dirección dada o, por el contrario, para enderezar un pozo ya curvo, se incluyen desviadores en la sarta de perforación y para mantener la dirección en línea recta del pozo, disposiciones especiales, a menudo bastante complejas. de la parte inferior de la sarta de perforación.

La perforación de pozos es un proceso tecnológico complejo que consiste en introducir un pozo de perforación de alta resistencia en la superficie de la tierra, que consta de una serie de operaciones:

introducción (profundización) de pozos mediante la destrucción capa por capa de formaciones rocosas con una poderosa herramienta de perforación especial;
eliminación de roca perforada del pozo;
fortalecer el pozo con las llamadas sartas de revestimiento;
exploración de rocas utilizando una serie de medidas geológicas y geofísicas, determinación del curso y dirección de la perforación;
Descenso a una profundidad predeterminada y refuerzo (cementación) de la columna de acabado.

Por primera vez en el mundo, la perforación de un pozo de petróleo se llevó a cabo a mediados del siglo XIX, no muy lejos de la ciudad de Bakú, la profundidad del primer pozo de petróleo fue de 21 metros.

Los expertos distinguen cuatro tipos de perforación de pozos, según su profundidad: poco profundo (hasta 1,5 km), medio (hasta 4,5 km), profundo (hasta 6 km) y superprofundo (más de 6 km).

Un dato interesante: los pozos superprofundos de Kola se consideran el pozo de petróleo más profundo del mundo, su profundidad es de unos 12,26 km. Hasta la fecha, el pozo no se está operando.

Hay dos formas de perforar por tipo de destrucción de roca:

mecánico (rotacional, choque);
no mecánicos (térmico, explosivo, hidráulico, impulso eléctrico)

El método mecánico es el más común en nuestro país, las empresas de perforación solo lo utilizan, más precisamente, exclusivamente el método rotacional.... Durante la perforación, la roca es destruida por poderosas barrenas, el fondo del pozo se libera de la roca perforada mediante flujos de lodo de perforación que circulan continuamente, a veces se usa un agente gaseoso para el lavado. Cabe señalar que todos los pozos se perforan estrictamente verticalmente. Pero si, no obstante, surge la necesidad, también se utiliza la perforación direccional..

Equipos y equipos de perforación usados

La perforación se lleva a cabo utilizando equipos de perforación especiales, herramientas de perforación profesionales y equipo complejo... Una plataforma de perforación es todo un complejo de equipos terrestres especializados que se utilizan para realizar la creación de pozos y el mantenimiento del proceso de perforación en sí. La plataforma consta de: una plataforma petrolífera, equipo para operaciones de disparo, equipo terrestre, una estructura costa afuera, un motor impulsor, un sistema de suministro de fluido de perforación... El éxito del proceso tecnológico depende en gran medida de la calidad del fluido de perforación, que se prepara a base de agua o aceite.

Hoy, en el mundo, y en particular en Rusia, hay varias fábricas grandes dedicadas a la fabricación de equipos de perforación.... Dentro de los cuales:

Azneftekhimmash OJSC (Azerbaiyán), Asociación de producción de plantas de máquinas herramienta de Lugansk (Ucrania), ALTAIGEOMASH LLC (Rusia), Planta de equipos de perforación (Volgogrado, Rusia).

Video

Tema: Perforación de pozos de petróleo y gas.

Plan: 1. Información general sobre operaciones de petróleo y gas.

2. Métodos de perforación de pozos.

3. Clasificación de pozos.

1. Información general sobre operaciones de petróleo y gas.

La perforación de pozos es el proceso de construcción de trabajos mineros direccionales de gran longitud y diámetro pequeño (en comparación con la longitud). El comienzo del pozo en la superficie de la tierra se llama boca de pozo, el fondo se llama fondo de pozo. Este proceso, la perforación, es común en varios sectores de la economía nacional.

Finalidades y objetivos de la perforación

El petróleo y el gas se extraen mediante pozos, cuyos principales procesos constructivos son la perforación y el entubado. Es necesario realizar la construcción de pozos de alta calidad en volúmenes cada vez mayores con una reducción múltiple en el tiempo de perforación, así como con una disminución en la intensidad laboral y energética y en los costos de capital.

La perforación de pozos es el único método de desarrollo eficiente, producción incremental y reservas de petróleo y gas.

El ciclo de construcción de pozos de petróleo y gas previo a su puesta en servicio consta de los siguientes eslabones sucesivos:

perforación del pozo, cuya implementación es posible solo cuando se realizan trabajos paralelos de dos tipos: profundización del fondo mediante la destrucción local de la roca y limpieza del pozo de la roca destruida (perforada);

separación de capas, que consiste en trabajos secuenciales de dos tipos: asegurar las paredes del pozo con tuberías de revestimiento conectadas al revestimiento y sellar (cementar, taponar) el espacio anular;

desarrollo de pozos como planta de producción.

2. Métodos de perforación de pozos.

Los métodos comunes de perforación rotatoria (perforación rotativa, de turbina y eléctrica) implican la rotación de la herramienta de trabajo que destruye la roca: la broca. La roca destruida se extrae del pozo bombeándola hacia la sarta de tuberías y saliendo a través del espacio anular con fluido de perforación, espuma o gas.

Perforación rotativa

En la perforación rotatoria, la broca gira con toda la sarta de perforación; La rotación se transmite a través del tubo de trabajo desde el rotor conectado a planta de energía sistema de transmisión. El peso de la broca es generado por una fracción del peso de la tubería de perforación.

En la perforación rotatoria, el par máximo de la sarta depende de la resistencia de la roca a la rotación de la barrena, la resistencia a la fricción de la sarta y el fluido en rotación contra la pared del pozo, así como del efecto inercial de las vibraciones elásticas de torsión.

En la práctica de perforación mundial, el método rotatorio es el más extendido: casi el 100% del volumen de operaciones de perforación en los EE. UU. Y Canadá se realiza mediante este método. V últimos años Ha habido una tendencia a aumentar el volumen de perforación rotatoria en Rusia, incluso en las regiones orientales. Las principales ventajas de la perforación rotatoria sobre la perforación con turbina son la independencia de la regulación de los parámetros del modo de perforación, la posibilidad de desencadenar grandes caídas de presión en la barrena, un aumento significativo de la penetración por recorrido de la barrena debido a menores frecuencias de rotación, etc.

Perforación de turbina

En la perforación de turbinas, la broca está conectada al eje de la turbina del turbo taladro, que se pone en rotación por el movimiento del fluido a presión a través de un sistema de rotores y estatores. La carga es generada por una fracción del peso de la tubería de perforación.

El par más alto se debe a la resistencia de la roca a la rotación de la broca. El par máximo determinado por el diseño de la turbina (el valor de su par de frenado) no depende de la profundidad del pozo, la velocidad de rotación de la barrena, la carga axial sobre ella y las propiedades mecánicas de las rocas que se perforan. El coeficiente de transferencia de energía de la fuente de energía a la herramienta destructiva en la perforación de turbinas es más alto que en la perforación rotatoria.

Sin embargo, durante la perforación de turbinas, es imposible regular de forma independiente los parámetros del modo de perforación y, al mismo tiempo, el consumo de energía por 1 m de penetración, los costos de amortización de turbodrills y el mantenimiento de talleres para su reparación son elevado.

El método de perforación con turbina se ha generalizado en Rusia gracias al trabajo de VNIIBT.

Perforación con motores de tornillo (desplazamiento positivo)

Los cuerpos de trabajo de los motores se crean sobre la base de un mecanismo de tornillo de múltiples roscas, que permite obtener la velocidad de rotación requerida con un par mayor en comparación con los turbodrillos.

El motor de fondo de pozo consta de dos secciones: motor y husillo.

Los cuerpos de trabajo de la sección del motor son el estator y el rotor, que son un mecanismo de tornillo. Esta sección también incluye una junta de doble pivote. El estator está conectado a la columna de perforación por medio de un sub. El par se transmite desde el rotor al eje de salida del husillo mediante una doble articulación.

La sección del husillo está diseñada para transmitir la carga axial al fondo del pozo, para absorber la carga hidráulica que actúa sobre el rotor del motor y para sellar la parte inferior del eje, lo que contribuye a la creación de una caída de presión.

En los motores de tornillo, el par depende de la caída de presión en el motor. A medida que se carga el eje, aumenta el par desarrollado por el motor y también aumenta la caída de presión en el motor. Característica de rendimiento un motor de tornillo con los requisitos de funcionamiento efectivo de las brocas le permite obtener un motor con una velocidad del eje de salida en el rango de 80-120 rpm con un mayor par. La característica específica de los motores de tornillo (desplazamiento positivo) los hace prometedores para su implementación en la práctica de perforación.

Perforar con un taladro eléctrico

Cuando se utilizan taladros eléctricos, la rotación de la broca se realiza mediante un motor de CA eléctrico (trifásico). Se le suministra energía desde la superficie a través de un cable ubicado dentro de la sarta de perforación. El fluido de perforación circula de la misma forma que en la perforación rotatoria. El cable se inserta en la sarta de tuberías a través de un pantógrafo ubicado encima del pivote. El taladro eléctrico está conectado al extremo inferior de la sarta de perforación y la broca está conectada al eje del taladro eléctrico. Ventaja motor eléctrico antes que el hidráulico es que la velocidad de rotación, el par y otros parámetros de un taladro eléctrico no dependen de la cantidad de fluido suministrado, sus propiedades físicas y la profundidad del pozo, y de la posibilidad de controlar el funcionamiento del motor desde la superficie. . Las desventajas incluyen la complejidad de suministrar energía al motor eléctrico, especialmente a presión elevada, y la necesidad de sellar el motor eléctrico del fluido de perforación.

Direcciones prometedoras en el desarrollo de métodos de perforación en la práctica mundial

En la práctica, la investigación y el desarrollo nacionales y extranjeros

trabajar en el campo de la creación de nuevos métodos, tecnologías y equipos de perforación.

Estos incluyen profundización en rocas mediante explosiones, destrucción de rocas mediante ultrasonidos, erosión, uso de láser, vibración, etc.

Algunos de estos métodos se han desarrollado y se aplican, aunque en una cantidad insignificante, a menudo en la etapa experimental.

Hidromecánica El método de destrucción de rocas al profundizar pozos se utiliza cada vez más en experimentos y condiciones de campo... S.S. Shavlovsky llevó a cabo una clasificación de chorros de agua que se pueden utilizar al perforar pozos. La base de la clasificación es la presión desarrollada, la longitud de trabajo de los chorros y el grado de su efecto sobre rocas de diversas composiciones, cementación y resistencia, dependiendo del diámetro de la boquilla, la presión inicial del chorro y el caudal. de agua. El uso de chorros de agua permite, en comparación con los métodos mecánicos, aumentar los indicadores técnicos y económicos de la perforación de pozos.

En el VII Simposio Internacional (Canadá, 1984), se presentaron los resultados del trabajo sobre el uso de chorros de agua en la perforación. Sus capacidades están asociadas con el suministro de fluido continuo, pulsátil o intermitente, la presencia o ausencia de material abrasivo y las características técnicas y tecnológicas del método.

Erosivo La perforación proporciona tasas de profundización de 4 a 20 veces más altas que la perforación rotativa (en condiciones similares). Esto se debe principalmente al aumento significativo de la energía suministrada al fondo en comparación con otros métodos.

Su esencia radica en el hecho de que un material abrasivo - perdigones de acero - se suministra a la broca de un diseño especial junto con el fluido de perforación. El tamaño de los gránulos es de 0,42 a 0,48 mm, la concentración en la solución es del 6%. A través de las boquillas de barrena, esta solución con perdigones se alimenta al fondo del pozo a alta velocidad y se destruye el fondo del pozo. En la sarta de perforación, se instalan secuencialmente dos filtros para filtrar y retener las partículas, cuyo tamaño no les permite pasar a través de las boquillas de la broca.

Un filtro está por encima de la broca y otro por debajo del Kelly, donde se puede limpiar. El tratamiento químico del lodo de perforación con perdigones es más difícil que el tratamiento del lodo convencional, especialmente a temperaturas elevadas.

La peculiaridad es que es necesario mantener la granalla en la solución en suspensión y luego generar este material abrasivo.

Después de la limpieza preliminar del fluido de perforación del gas y los recortes con la ayuda de hidrociclones, se realiza la toma y se mantiene en estado húmedo. Luego, la solución se pasa a través de hidrociclones finos y un desgasificador y su rendimiento perdido se restaura mediante un tratamiento químico. Parte del lodo de perforación se mezcla con perdigones y se introduce en el pozo, en el camino se mezcla con lodo de perforación convencional (en una proporción calculada).

Láseres- generadores cuánticos del rango óptico: uno de los logros notables de la ciencia y la tecnología. Han encontrado una amplia aplicación en muchos campos de la ciencia y la tecnología.

Según datos extranjeros, actualmente es posible organizar la producción de láseres de gas continuos con una potencia de salida de 100 kW o más. La eficiencia (eficiencia) de los láseres de gas puede alcanzar el 20 - 60%. La alta potencia de los láseres, siempre que se obtengan densidades de radiación extremadamente altas, es suficiente para fundir y evaporar cualquier material, incluidas las rocas. Al mismo tiempo, la roca también se agrieta y se descascara.

La densidad de potencia mínima de la radiación láser, suficiente para la destrucción de rocas por fusión, se ha establecido experimentalmente: para areniscas, limolitas y arcillas, es de aproximadamente 1,2-1,5 kW / cm 2. La densidad de potencia de la destrucción efectiva de rocas saturadas de petróleo debido a procesos térmicos de combustión de petróleo, especialmente cuando se sopla aire u oxígeno en la zona de destrucción, es menor y asciende a 0,7 - 0,9 kW / cm 2.

Se estima que para un pozo con una profundidad de 2000 my un diámetro de 20 cm, es necesario gastar alrededor de 30 millones de kW de energía de radiación láser. La perforación de pozos de tal profundidad aún no es competitiva en comparación con los métodos tradicionales de perforación mecánica. Sin embargo, existen prerrequisitos teóricos para aumentar la eficiencia de los láseres: con una eficiencia igual al 60%, los costos de energía y costos disminuirán significativamente y su competitividad aumentará. Cuando se usa un láser en el caso de perforar pozos con una profundidad de 100-200 m, el costo del trabajo es relativamente bajo. Pero en todos los casos, durante la perforación con láser, se puede programar la forma de la sección transversal, y la pared del pozo se formará a partir del derretimiento de la roca y será una masa vítrea, lo que permite aumentar el coeficiente de desplazamiento del fluido de perforación. por cemento. En algunos casos, es obviamente posible prescindir de un entubado de pozos.

Las empresas extranjeras ofrecen varios diseños de láseres. Se basan en un potente láser alojado en una carcasa sellada que puede soportar altas presiones. La resistencia a la temperatura aún no se ha calculado. Para estas estructuras, la radiación láser se transmite al fondo del pozo a través de una fibra que guía la luz. A medida que la roca se destruye (se derrite), el taladro láser se alimenta; se puede equipar con un vibrador instalado en la carcasa. Cuando la cáscara se presiona contra la roca fundida, las paredes del pozo se pueden compactar.

En Japón, ha comenzado la producción de láseres de gas de dióxido de carbono que, cuando se utilizan en la perforación, aumentarán significativamente (hasta 10 veces) la tasa de penetración.

La sección del pozo durante la formación del pozo mediante este método puede tener una forma arbitraria. La computadora, según el programa desarrollado, establece de forma remota el modo de escaneo del rayo láser, lo que permite programar el tamaño y la forma del pozo.

La realización de trabajos térmicos láser es posible en el futuro en trabajos de perforación. La perforación con láser proporcionará controlabilidad del proceso de destrucción de la sarta de revestimiento, piedra de cemento y roca, y también puede facilitar la penetración de canales a una profundidad considerable, lo que sin duda aumentará el grado de perfección de la penetración de la formación. Sin embargo, la fusión de rocas, que es aconsejable a la hora de profundizar el pozo, es inaceptable aquí, lo que debe tenerse en cuenta a la hora de utilizar este método en el futuro.

En obra doméstica existen propuestas para la creación de instalaciones de plasma láser para perforación térmica de pozos. Sin embargo, el transporte de plasma al fondo del pozo sigue siendo difícil, aunque se están realizando investigaciones para explorar la posibilidad de desarrollar guías de luz ("tubos de guía de luz").

Uno de los métodos más interesantes para influir en las rocas, que posee el criterio de "universalidad", es el método de fundirlas mediante el contacto directo con una punta refractaria: un penetrador. Los importantes avances en la creación de materiales térmicamente estables hicieron posible trasladar el tema del derretimiento de rocas al área de diseño real. Ya a una temperatura de aproximadamente 1200-1300 ° C, el método de fusión es viable

Se encuentra en suelos sueltos, arenas y areniscas, basaltos y otras rocas del basamento cristalino. En las rocas del complejo sedimentario, la perforación de rocas arcillosas y carbonatadas requiere, aparentemente, una temperatura más alta.

El método de perforación por fusión permite obtener en las paredes del pozo una costra de sitall suficientemente gruesa con paredes internas lisas. El método tiene un alto coeficiente de entrada de energía en la roca, hasta un 80-90%. En este caso, el problema de retirar la masa fundida del fondo del pozo puede resolverse, al menos en principio. Al salir por los canales de salida o simplemente fluir alrededor de un penetrador suave, la masa fundida, solidificándose, forma un lodo, cuyo tamaño y forma pueden controlarse. Los recortes son arrastrados por un fluido que circula por encima de la broca y enfría la parte superior de la broca.

Los primeros proyectos y muestras de perforadoras térmicas aparecieron en los años 60, y la teoría y la práctica del derretimiento de rocas comenzaron a desarrollarse de manera más activa a partir de mediados de los 70. La eficiencia del proceso de fusión está determinada principalmente por la temperatura de la superficie del penetrador y las propiedades físicas de las rocas y depende poco de las propiedades mecánicas y de resistencia. Esta circunstancia determina una cierta universalidad del método de fusión en el sentido de su aplicabilidad para impulsar diversas rocas. El rango de temperatura de fusión de estos diversos sistemas de componentes múltiples poliminerales generalmente cae dentro del rango de 1200-1500 ° C a presión atmosférica. A diferencia del método mecánico de destrucción de rocas por fusión, con un aumento de la profundidad y temperatura de las rocas subyacentes, aumenta su eficiencia.

Como ya se mencionó, en paralelo a la penetración, se realiza el revestimiento y aislamiento de las paredes del pozo como resultado de la creación de una capa anular vítrea impermeable. Todavía no está claro si la capa superficial del penetrador se desgastará, cuál es su mecanismo e intensidad. Es posible que la perforación por fusión, aunque a baja velocidad, se pueda realizar de manera continua dentro del intervalo determinado por el diseño del pozo. Este diseño en sí mismo, debido a la fijación continua de las paredes, puede simplificarse enormemente, incluso en condiciones geológicas difíciles.

Es posible imaginar los procedimientos tecnológicos asociados solo con la fijación y el aislamiento de las paredes en serie con la perforación del pozo utilizando el método de perforación mecánica convencional. Estos procedimientos solo pueden aplicarse a la información

terval, que es peligroso debido a la posibilidad de diversas complicaciones.

Desde el punto de vista de la implementación técnica, se debe proporcionar un conductor a los elementos de inyección del penetrador similar al utilizado en la perforación eléctrica.

3. Clasificación de pozos

Los pozos se pueden clasificar por función, perfil de pozo y pantalla, perfección y diseño del filtro, número de sartas de revestimiento, ubicación en la superficie de la tierra, etc.

Los pozos se distinguen según su finalidad: referencia, paramétrico, exploración estructural, exploración, petróleo, gas, geotermia, artesiano, inyección, observación, especial.

Según el perfil del pozo y el filtro, los pozos son: verticales, inclinados, orientados direccionalmente, horizontales.

Según el grado de perfección, los pozos se distinguen: superperfecto, perfecto, imperfecto en el grado de apertura de las capas productivas, imperfecto en la naturaleza de la apertura de las capas productivas.

De acuerdo con el diseño del filtro, los pozos se clasifican en: sueltos, fijos con una carcasa de producción, fijados con un filtro de malla o ranurada enchufable, fijados con un filtro de grava y arena.

Según el número de columnas en el pozo, los pozos se distinguen: de una sola columna (solo revestimiento de producción), de varias columnas (dos, tres, n columnas).

Por su ubicación en la superficie de la tierra, los pozos se distinguen: ubicados en tierra, en alta mar, en alta mar.

El propósito de los pozos de exploración estructural es establecer (aclarar) tectónica, estratigrafía, litología de la sección de roca, evaluar posibles horizontes productivos.

Los pozos de exploración se utilizan para identificar formaciones productivas, así como para delimitar campos de petróleo y gas desarrollados.

Las extractivas (operativas) están destinadas a la extracción de petróleo y gas del interior de la tierra. Esta categoría también incluye pozos de inyección, tasación, observación y piezométrica.

Se requiere inyección para inyectar agua, gas o vapor en el depósito con el fin de mantener la presión del depósito o tratar la zona del fondo del pozo. Estas medidas están destinadas a alargar el período del método fluido de producción de petróleo o aumentar la eficiencia de la producción.

El propósito de los pozos de evaluación es determinar la saturación inicial de agua-aceite y la saturación de aceite residual de la formación y realizar otros estudios.

Los pozos de control y observación se utilizan para monitorear el objetivo de desarrollo, estudiar la naturaleza del movimiento de los fluidos de la formación y los cambios en la saturación de gas-petróleo de la formación.

Se perforan pozos de referencia para estudiar la estructura geológica de grandes regiones con el fin de establecer patrones generales de estratificación de rocas e identificar la posibilidad de formación de depósitos de petróleo y gas en estas rocas.

Preguntas de control:

1. ¿Cómo se clasifican los pozos?

2. ¿Qué métodos de perforación de pozos se conocen?

3. ¿Qué es la perforación con láser? ?

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