Operaciones de Perforación en Alta mar

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La perforación de pozos en alta mar, desde un barco flotante, requiere equipo y procedimientos especiales.
A pesar de que la operación de perforación en sí es similar a la
perforación en tierra, se requiere equipo especial para mantener el
barco en una ubicación sobre el pozo y para compensar los movimientos
vertical, lateral y de inclinación causados ​​por la acción de las olas
contra el barco.

 
En el pasado, la mayoría de los buques flotantes se mantenían en el lugar por anclajes.
Sin embargo, es prácticamente imposible anclar un barco de perforación o
un semisumergible en aguas profundas utilizando anclajes y cables o
cadenas convencionales.
Considere una operación a una profundidad de agua de 2000 m (6,560 pies). Los cables o cadenas que conectan el ancla con el barco tendrían que ser enormes para soportar las grandes tensiones.  

En consecuencia, el espacio del recipiente requerido para almacenar los cables también debe ser muy grande. Además, la operación para colocar los anclajes sería muy difícil, probablemente inviable.
Aunque existen algunos informes (Maksoud 2002) sobre el amarre en aguas
profundas, esto se logró con cables especiales hechos de poliéster y un
sistema de amarre que usaba un sistema especial de anclaje por succión.
Este sistema necesita el apoyo de otros barcos para manejar los anclajes y cables.
Por otro lado, un barco de perforación posicionado dinámicamente puede
moverse a la ubicación y posicionarse usando solo su propio equipo;
no se necesita soporte adicional.

Los buques anclados convencionales están limitados a unos pocos cientos de metros de profundidad de agua.
Cuando el fondo del océano es demasiado duro para los anclajes
convencionales, las pilas de anclaje se conducen o se cementan en las
perforaciones en el fondo del océano.
El barco está amarrado en la dirección desde la cual se anticipa el clima más severo.
Ciertos barcos de perforación están diseñados para ser amarrados desde
una torreta central que contiene la plataforma de perforación.
En este caso, la nave girará alrededor de la torreta para que siempre se enfrente a las olas entrantes.
La mayoría de los sistemas de amarre están diseñados para restringir el
movimiento horizontal de la embarcación a aproximadamente el 10 % de la profundidad del agua para las condiciones climáticas más severas;
sin embargo, el movimiento horizontal puede restringirse a aproximadamente el 3 % de la profundidad del agua debido a las condiciones climáticas experimentadas el 95 % del tiempo. Se utilizan hasta 12 anclajes en un sistema de amarre.
Para embarcaciones ancladas, los problemas de movimiento son más
severos para los barcos de perforación que para los semisumergibles.
Sin embargo, los barcos de perforación generalmente se operan fácilmente y se pueden mover rápidamente de un lugar a otro.
 
Para agua profunda y ultra profunda, donde los sistemas de anclaje no son factibles, se desarrolló un sistema sin ancla. En este caso, el barco tiene propulsores grandes (Fig. 1) , unidades capaces de sostener el barco de perforación en una ubicación sin anclajes.
Este sistema se denomina posicionamiento dinámico (DP) y funciona para
contrarrestar las fuerzas a las que está sujeto el barco de perforación
mientras está en la ubicación.
 

El viento, las olas y las corrientes marítimas tenderán a desplazar al barco de su estación. Los sensores en el barco detectan estas acciones y requieren que los propulsores contrarresten las fuerzas con precisión. Todo el sistema está controlado por dos sistemas informáticos independientes. Además, también está disponible el control manual de posición y rumbo. La Tabla 1
muestra la clasificación de los sistemas de PD según los estándares
establecidos por la Organización Marítima Internacional (OMI).
La figura 2 muestra una sala de control de DP, y la figura 3 muestra un diagrama de los elementos básicos de un sistema de DP.
 

A pesar de que los sistemas DP están diseñados principalmente para su
uso en profundidades de agua que superan los 700 m (2,300 pies), hay
casos en que las embarcaciones DP (semisumergibles o naves de
perforación) se han utilizado en profundidades menores debido a su
practicidad y capacidad de ahorro de tiempo.

 

Se debe utilizar un diseño especial de la torre de perforación para los
barcos de perforación debido al movimiento de inclinación causado por
la acción de las olas.

La torre de perforación de un barco de perforación a menudo está
diseñada para soportar una inclinación de 20 ° con una carga completa de
tubos de perforación en la torre de perforación.

Además, es necesario un equipo especial para el manejo de tuberías para
permitir que las operaciones de disparo se realicen de manera segura
durante el mal tiempo.
Este equipo permite colocar la tubería de perforación rápidamente en un estante de tubería en dobles o
 
Fig.1: Thruster con hélice de paso controlable (Thrustmaster of Texas 2010).


Fig. 2 — Sala de control de DP. Cortesía de Keith Wyatt, Converteam.
 

Se triplica en lugar de apoyarse en la torre de perforación. Una guía de bloqueo también se usa para evitar que el bloque que viaja oscile en condiciones climáticas adversas.
 

Normalmente, en las operaciones marítimas desde embarcaciones
flotantes, la cabeza del pozo y los BOP se colocan en el fondo marino.
Un elevador (riser) marino conduce el fluido de perforación desde el fondo del océano hasta el barco de perforación. Una junta flexible en la parte inferior del elevador marino permite el movimiento lateral del vaso.
El movimiento vertical de la embarcación está permitido por una junta
deslizante colocada en la parte superior del elevador marino.
El elevador está asegurado al recipiente por un sistema de tensión neumático.
Para reducir los requisitos de tensión en cuerdas elevadoras largas y
pesadas, las secciones flotantes hechas de material ligero se agregan al
sistema de elevación.

 

Fig. 3 — Los elementos de un sistema DP (IMCA 2003). Cortesía de la Asociación Internacional de Contratistas Marinos.

 

Para evitar que la sarta de perforación sufra los efectos del
movimiento vertical de la embarcación y para mantener el peso constante,
se han desarrollado tipos de equipos de compensación de movimiento en
la superficie llamados compensadores de empuje.
Se mantiene una carga constante de ganchos mediante el uso de un dispositivo de tensión neumático en el bloque móvil.
Como se mencionó anteriormente, la BOP para una operación de
perforación flotante normalmente se coloca en el suelo marino debajo del
elevador marino.

Sin embargo, en los últimos años, alternativamente, se ha desarrollado
un sistema con un sistema ascendente delgado de alta presión y un BOP de
superficie.

Aunque un BOP submarino podría considerarse el procedimiento de
perforación estándar, últimamente se han perforado varios pozos (DeLuca
2005) utilizando BOP de superficie.

 
La BOP submarina garantiza que el pozo puede cerrarse incluso en condiciones climáticas severas, como un huracán.
En condiciones tan extremas, la BOP puede cerrarse y el elevador riser marino
se desconecta de la parte superior del sistema BOP, lo que permite que
el barco vaya a un lugar más seguro.

Más tarde, cuando las condiciones meteorológicas vuelven a la
normalidad, el barco regresa a la ubicación y el elevador se vuelve a
conectar al BOP para que la operación pueda reanudarse.

Si la sarta de perforación está en el pozo y se necesita una
desconexión de emergencia, se utiliza el cilindro de corte del BOP para
cortar la tubería de perforación.
 

Entonces, el ariete ciego del BOP también está cerrado, manteniendo el pozo cerrado.
Más tarde, después de la reconexión, la porción de la sarta de
perforación que queda en el pozo se puede pescar (se utilizan
herramientas especiales para recuperar la tubería de perforación
original), se sustituyó la tubería dañada y se reanudó la operación.

 

Otra característica del sistema submarino es que a menudo se utilizan
conectores hidráulicos idénticos por encima y por debajo de la pila de
BOP.
Esto hace posible agregar una pila de BOP adicional sobre la existente en una emergencia.
 

Las operaciones de perforación en alta mar difieren de la perforación
en tierra en varios aspectos, incluida la entrada del pozo (iniciando un
pozo), en el que las diferencias en equipos y procedimientos operativos
son considerables.
Para las operaciones de perforación de embarcaciones flotantes, esta diferencia es aún más significativa. Se han desarrollado varios esquemas para la perforación de pozos en alta mar.
Para ilustrar esas diferencias, analicemos las operaciones iniciales de
perforación para un pozo de aguas poco profundas perforado desde un
aparejo de perforación y un pozo de aguas profundas perforado desde un
barco DP flotante.

Tenga en cuenta que la secuencia de operaciones presentada para ambos
casos no representa la única forma posible de iniciar un pozo porque
estas operaciones pueden variar según el tipo de equipo y equipo
utilizado.

 
En una plataforma elevadora, la primera sección se puede perforar utilizando, por ejemplo, una mecha de 26 pulgadas junto con un  ampliador de hoyos 36″. Esta primera sección normalmente no es larga, y cuando se concluye, una de 30 pulgadas. El Conductor se corre en el pozo y se cementa.  El conductor 30″ (Fig. 4) tiene un perfil interno que permite soporte, en la línea de lodo, para elsiguiente casing, normalmente de 20 pulgadas. El revestidor de superficie. Alternativamente, el conductor podría ser inyectado en lugar de cementado.
En el caso de la inyección, la sección inicial del pozo se perfora por
la acción de chorros de agua colocados en el extremo inferior del
conductor.
Cuando se alcanza la profundidad planificada, el conductor ya está en su lugar.
 

Fig. 4 — Sistema de suspensión MLH Mud Line (foto cortesía de GE Oil & Gas).
 

Una vez finalizada esta primera fase, el conductor se corta por debajo
de la mesa giratoria, y la primera cabeza de pozo y un desviador se
instalan en su parte superior para que pueda reanudarse la operación de
perforación.
La siguiente sección se perfora utilizando, por ejemplo, un 26-in. poco, y luego un 20 en. La cubierta será corrida y cementada. Tenga en cuenta que esta carcasa tiene su peso soportado por las 30 pulgadas. Conductor en línea de barro, evitando cargas innecesarias a la plataforma.
 
El 20 en.
La cubierta, cuando está cementada en su lugar, también se corta debajo
de la mesa giratoria, lo que permite instalar una cabeza de pozo y BOP
en su parte superior.

Después de eso, se reanuda la operación de perforación, con cada
sección que se está perforando y su cubierta asociada se está ejecutando
y cementando de manera similar.
Normalmente, el primer BOP de baja presión, instalado encima de las 20 pulgadas.
La carcasa se cambia después de ejecutar la siguiente carcasa, de modo
que se pueda instalar un equipo de seguridad de alta presión.

Tenga en cuenta que, dado que todos los equipos de seguridad y de
cabeza de pozo están instalados en la superficie, las operaciones
subsiguientes son bastante similares a las de la perforación en tierra.


Cuando se perfora desde un barco flotante, normalmente la cabeza del
pozo y los BOP se instalan cerca de las aguas marinas y se llaman
sistemas submarinos.
Hay muchas configuraciones diferentes de cabezas de pozo y BOP submarinas.
Un tipo de diseño, que ha estado en uso desde principios de la década
de 1980, implica la instalación en el fondo marino de dos bases de guía.

La primera, llamada base de guía temporal, es una estructura de acero
pesado con una abertura en el centro y cuatro cables, llamados guías,
que rodean el orificio central y se extienden hacia el recipiente, donde
se mantiene una tensión constante en los cables.

 

Con la base temporal en posición, una cuerda de perforación con la
primera broca se baja al fondo marino, y se perfora la primera sección
del pozo.
Comúnmente, se usa un vehículo operado a distancia (ROV) para monitorear la operación.
El ROV tiene una cámara que transmite la vista de la acción a una
estación de monitoreo ubicada en la superficie en el barco de
perforación.


Después de la conclusión de la perforación, la primera cubierta se
ejecuta en el pozo con la base de guía permanente unida a su parte
superior y, cuando la cubierta se coloca en posición, la base de guía
permanente se apoya en la base temporal (Fig . 5) .

 
Después de que se concluye la primera sección del pozo, se perfora una segunda sección, también sin un sistema de BOP. Se puede instalar un elevador marino en la carcasa del pozo de la carcasa anterior;
de ser así, se instala un sistema de desviación en la superficie para
hacer frente a los posibles peligros asociados con la perforación en
zonas de gas poco profundas.
Esto permitirá que los fluidos de formación se desvíen de la plataforma en caso de emergencia.
 

Después de la perforación, la cubierta del conductor se introduce en el
orificio con un alojamiento de cabeza de pozo submarino de alta presión
conectado a su parte superior.
El perfil interno de la caja del pozo (ver Fig. 5) está diseñado para recibir cadenas de revestimiento posteriores.
La pila de BOP se baja y se engancha en la parte superior de la cabeza
del pozo, y el elevador marino puede desplegarse y engancharse en la
BOP.

 

Fig.5 — Sistema submarino SS10 con base de guía temporal y permanente (cortesía de Dril-Quip).

 

Como puede verse en la secuencia de operaciones anterior, el inicio del
pozo desde un barco flotante puede ser muy costoso, lo que afecta
directamente el costo del pozo porque las tasas diarias para los buques
flotantes tienden a ser especialmente altas.

Esta situación es más notable para las perforaciones en aguas
profundas, donde las operaciones de disparo para instalar equipos
submarinos en las aguas marinas llevan incluso más tiempo.

 

Recientemente, los sistemas y procedimientos submarinos modernos se
desarrollaron especialmente para la perforación en aguas profundas.

Estos sistemas permiten al operador, en un solo viaje, ejecutar la
primera carcasa de gran calibre y su alojamiento de cabeza de pozo y,
después de lanzarla en su lugar, comenzar de inmediato a perforar la
segunda sección del pozo sin volver a la superficie.

  La secuencia de operación para la entrada del pozo en aguas profundas es la siguiente (ver Fig . 6 ) :

  • Ejecute el conductor y su alojamiento del cabezal de pozo y dispárelo en su lugar.

  • Suelte la herramienta para correr y perfore hacia adelante con la broca
    y el BHA conectados previamente con la cuerda para correr y
    posicionados dentro del conductor.
  • Una vez finalizado el taladrado, recupere la sarta de perforación y la herramienta para correr a la superficie.
  • Ejecute la siguiente carcasa con el cabezal de alta presión.
    La carcasa se ejecuta con una herramienta para correr conectada a la
    cabeza del pozo, y la longitud de la carcasa se calcula de manera que,
    cuando la zapata de la carcasa está en su lugar, la cabeza del pozo se
    apoya en la carcasa de la cabeza del pozo.

    Después de aterrizar el cabezal del pozo, cemente la carcasa y luego
    recupere la herramienta para correr y la cuerda para volver a la
    superficie.
  • Ejecute el BOP con el elevador ya conectado en su parte superior. El BOP luego aterriza en el pozo de alta presión.
  • Con el BOP y el elevador en su lugar, se puede realizar la operación para perforar la siguiente sección.


Fig. 6: herramienta de taladrado de avance por leva (CADA) (cortesía de Dril-Quip).

via Blogger http://bit.ly/2V29N9y Equipos y Herramientas de Perforacion, Offshore, Taladro, TECNOLOGIA

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