Perforación de pozos de explosión: causas, señales de advertencia y barreras de control de pozos

Una explosión durante la perforación es la pérdida de control del pozo: el fluido de formación ingresa al pozo, las barreras que deberían contenerlo fallan una tras otra y el petróleo o el gas llegan a la superficie sin restricciones. Es una cadena de fallas en lugar de una pieza rota, y la cadena generalmente comienza mucho antes de que alguien en el piso de perforación se dé cuenta.

Es por eso que la perforación de pozos explosivos se trata como una disciplina y no como un riesgo contra el cual hay que asegurarse. Lo que sigue cubre el término precisamente, las cuatro causas detrás de la mayoría de los eventos, los indicadores de patada que le dan tiempo a la cuadrilla para actuar, el equipo que forma la barrera y las clasificaciones y pruebas que vale la pena verificar cuando especifica o compra hardware de control de pozo.

¿Qué es un pozo de reventón?

Un pozo de reventón es un pozo cuyos fluidos de formación ya no pueden contenerse, por lo que el petróleo, el gas o la salmuera escapan del pozo a la superficie o hacia otra formación. La diferencia entre una patada y un reventón es de alcance, no de tipo: una patada es un influjo que aún puedes controlar, un reventón es un influjo que no puedes controlar.

Una patada comienza cuando la presión ejercida por el fluido de perforación cae por debajo de la presión de poro de la formación que se está perforando. Si el equipo cierra el pozo, hace circular el influjo y restaura la columna de lodo, el evento termina como una patada. Si el cierre falla o se retrasa, el mismo influjo se convierte en una explosión y el vocabulario vuelve a cambiar dependiendo de adónde vaya el fluido.

Cuatro causas que explican la mayoría de las explosiones en la perforación

Casi todas las explosiones durante la perforación se remontan a una columna de lodo que ya no equilibra la presión de la formación, seguida por una de las cuatro rutas de falla.

1. Densidad de lodo insuficiente. El lodo tiene un peso demasiado liviano para la formación que se está perforando, o se diluye por el propio influjo, por lo que la cabeza hidrostática cae por debajo de la presión de poro y el pozo comienza a fluir.
2. Circulación perdida. Cuando el lodo se escapa a una zona permeable o fracturada, el nivel del anillo cae, la presión hidrostática cae con él y una formación más baja puede alimentar el pozo. La pérdida de circulación y las patadas están tan estrechamente relacionadas que muchos operadores las planifican como una única categoría de riesgo.
3. Presión de formación anormal. Un estrecho margen entre la presión de poro y el gradiente de fractura deja poco espacio entre una patada y una pérdida de rendimiento. Una ventana de perforación de sólo unas pocas décimas de libra por galón de ancho castiga cualquier desviación en el peso del lodo.
4. Fallas en zapatas de cementación y revestimiento. El cemento que no aísla la zapata, o una formación detrás de la tubería, permite que el fluido se canalice hacia arriba, a veces días después de que el trabajo de cemento pareciera limpio en el gráfico de la bomba.

Las fallas de equipos y procedimientos se encuentran detrás de estos cuatro y no al lado de ellos. Un preventivo no probado, un volumen de pozo que nadie compara con el de la hora anterior, o una lenta decisión de cerrar cada uno de ellos convierte una patada de libro de texto en una explosión.

Señales de advertencia: de la patada a la explosión

Los indicadores de patada aparecen minutos u horas antes de una explosión, y cada uno de ellos es un cambio en un número que el perforador ya observa.

Las revisiones de incidentes repiten la misma lección: las cuadrillas que actúan según el primer indicador contienen el pozo, mientras que las cuadrillas que esperan la confirmación tardan más de lo que la formación necesita para descargar el anillo.

The Barrier Stack: Equipo que previene una explosión en un pozo

El equipo de control de pozos está construido como una pila de barreras independientes y cada elemento tiene una función que los demás no pueden realizar.

Preventores de reventones (API 16A)

Primero se cierra un preventor anular, sellando casi cualquier forma en el orificio y permitiendo que la tubería se retire bajo presión. Luego, los preventores de ariete toman el control: un solo ariete sella un tamaño de tubería, mientras que un ariete doble combina arietes de tubería con arietes ciegos o de corte que cortan la sarta y sellan un orificio abierto. La presión nominal de trabajo, no el color de la pintura, decide si un preventor es aceptable para un pozo determinado.

Preventor de explosiones anular API 16A para control de pozos BOP de sello anular mostrado como la primera barrera de sellado en una pila de control de pozo, con detalles de sellado, durabilidad y compatibilidad de equipos. Ver producto →

Un preventor sólo vale su calificación nominal una vez que ha sido probado, que es donde el muñón de prueba gana su lugar. Un muñón de prueba de balanza de pagos con la calificación adecuada permite que un equipo verifique la pila a plena presión antes de que sea necesaria y no después, y también protege la pila de daños durante ciclos repetidos no probados.

Colectores de estrangulamiento y eliminación (API 16C)

Una vez que se cierra el pozo, el colector de estrangulamiento se convierte en el instrumento utilizado para volver a controlarlo: mantiene la contrapresión en el anillo mientras el influjo circula hacia afuera a una velocidad controlada. Un colector de eliminación proporciona el camino paralelo para bombear fluido pesado al pozo. Ambos deben manejar fluidos abrasivos, cortados con gas y, a veces, ácidos a plena presión del pozo, por lo que los estranguladores de revestimiento duro y las trayectorias de flujo correctamente orientadas son más importantes aquí que en casi cualquier otra parte de la plataforma.

Matar un pozo de reventón: lo que funciona después de que se pierde el control

Una vez que un pozo está explotando, el objetivo cambia de la prevención al control, y los métodos disponibles se dividen en tres grupos.

• Bullheading y matanza dinámica. El fluido pesado se bombea más rápido de lo que la formación puede alimentar el pozo, lo que obliga al influjo a regresar al lugar de donde vino. Se adapta a pozos poco profundos o de bajo caudal y depende de la capacidad de bombeo de la superficie.
• Tapado. Se coloca una pila de tapado en la boca del pozo para cerrar el flujo en la superficie, generalmente desde un buque. Se gana tiempo pero no se mata el pozo.
• Bien de alivio. Se perfora un pozo direccional para cruzar el pozo que sopla, luego se bombea lodo pesado a través de la intersección para matarlo. Es la opción más lenta y confiable, y la opción estándar para explosiones submarinas.

Colector de estrangulamiento API 16C para control de presión de pozos Colector de superficie utilizado en métodos de control de pozos para regular la presión a través de válvulas de estrangulamiento durante las operaciones de perforación, extracción y reparación. Ver producto →

Los tres dependen del mismo hardware de superficie: bombas, líneas de alta presión y un colector que puede mantener y regular la presión sin erosión ni fugas.

Emparejar las clasificaciones de los equipos con las condiciones reales del pozo

La clasificación de presión es el primer filtro en cualquier compra de control de pozos, pero nunca es el único. Dos conjuntos con la misma placa de identificación de 15,000 psi pueden comportarse de manera muy diferente en un pozo ácido, caliente y de alta presión.

• Clase de presión y presión de prueba. La presión de trabajo define el límite de servicio; La presión de prueba es lo que el hardware debe sobrevivir en el muñón. Solicite ambos y conste en acta.
• Clase de temperatura. Los elastómeros y los asientos están calificados en un rango definido, desde aproximadamente -46 °C hasta 121 °C para las clases comunes y superiores para las especiales. Un preventor clasificado para un pozo templado no es automáticamente aceptable para un pozo de gas caliente.
• Clase de material. El contenido de H2S y CO2 decide si el acero al carbono estándar es aceptable o si las piezas húmedas deben cumplir con una especificación de servicio amargo.
• Nivel de especificación del producto. Los niveles de PSL establecen cuántas pruebas y documentación adicionales se requieren, y son la diferencia práctica entre una válvula para servicio general y una para tareas críticas de control de pozos.

La boca del pozo debajo de la chimenea merece el mismo escrutinio que los preventores que se encuentran encima de ella. Lleva las sartas de revestimiento, ve la misma presión de formación y es la última barrera antes de que el fluido llegue a la superficie.

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Preguntas frecuentes

¿Qué tan rápido puede una patada convertirse en una explosión?

En un pozo de gas, esto puede llevar sólo unos minutos. El gas se expande a medida que asciende, por lo que una afluencia desde varios miles de metros de profundidad puede descargar el anillo muy rápidamente una vez que se acerca a la superficie. Por eso el procedimiento de cierre se mide en segundos y se practica hasta que sea automático.

¿Cuál es la diferencia entre una explosión y una explosión subterránea?

Una explosión en la superficie llega al piso de la plataforma y a la atmósfera; una explosión subterránea permanece bajo tierra y fluye cruzadamente hacia una formación menos profunda. Las explosiones subterráneas pueden ser más difíciles de diagnosticar porque puede haber poco flujo visible en la superficie, pero aun así dañan el pozo y el yacimiento.

¿Se puede detener una explosión sin un pozo de alivio?

A veces. La perforación, el taponamiento y la intervención en el pozo detienen las explosiones, particularmente en tierra o en aguas poco profundas. Un pozo de alivio se utiliza cuando otros métodos fallan o cuando no se puede acceder al pozo de manera segura.

¿Con qué frecuencia se debe probar un dispositivo de prevención de reventones?

Las pruebas de funcionamiento normalmente se realizan semanalmente o por viaje, con pruebas de presión completa al inicio de un pozo, después de cualquier trabajo de BOP y en intervalos establecidos por la política de control de pozos del operador.

La perforación de pozos explosivos recompensa la preparación más que la reacción. Una columna de lodo equilibrada, una pila de barrera probada y un equipo que trata la ganancia del pozo como una señal de parada de trabajo previenen más explosiones que cualquier pieza de equipo, y cuestan mucho menos que la alternativa.