Explicación de la explosión del pozo: causas, señales de advertencia y equipo de prevención

Un pozo reventado es un pozo que ha perdido el control de la presión: los fluidos de formación ingresan al pozo y fluyen hacia la superficie, o hacia una formación menos profunda, más rápido de lo que la plataforma puede contenerlos. Esa es la respuesta corta. La respuesta más larga es que casi ningún pozo explota sin previo aviso. Comienza como una patada, y la distancia entre una patada y una explosión se mide en minutos y en qué tan bien se mantuvo el equipo de control del pozo en el piso de perforación.

Este artículo explica qué es realmente una explosión, qué la causa, las señales de advertencia que aparecen primero y el hardware, desde el preventor anular hasta las líneas de estrangulamiento y muerte, que decide si una patada sigue siendo una patada.

Patada, explosión en la superficie, explosión subterránea: qué significa cada término

Estos tres términos describen la misma falla en diferentes etapas y en diferentes lugares, y mezclarlos conduce a decisiones equivocadas en el piso de perforación.

• Patada: una entrada de fluido de formación al pozo. Todavía está contenido. La mayoría de las expulsiones circulan con el sistema de lodo en unas pocas horas y el pozo nunca sufre una explosión.
• Explosión superficial: flujo incontrolado de petróleo, gas, agua o lodo de perforación en la superficie. Este es el evento que la mayoría de la gente imagina y es el que llega a los agitadores, al piso de perforación y a las noticias.
• Explosión subterránea: el fluido fluye desde el pozo hacia otra formación de menor presión en lugar de llegar a la superficie. No aparece nada en el piso de perforación, lo que la convierte en la variante más difícil de detectar y, a menudo, la más costosa de corregir.

El punto práctico: una patada es un problema de presión, un reventón es un problema de presión que ya ha escapado de las barreras. Todo lo que está en el control del pozo está diseñado para evitar que el primero se convierta en el segundo.

¿Qué causa que un pozo explote?

En la práctica, las explosiones se remontan a cuatro causas fundamentales: una columna de lodo desequilibrada, un influjo perdido, un equipo de control de presión fallido o una cuadrilla que no actuó según lo que los instrumentos ya les mostraban.

• Peso del lodo por debajo de la presión de poro. Si la presión de poro en una zona permeable es mayor de lo previsto, la carga hidrostática de la columna de lodo no es suficiente para contener la formación.
• No mantener el agujero lleno mientras se tropieza. Cada tramo de tubería que se extrae desplaza el lodo. Si el pozo no se llena, la presión hidrostática cae y el pozo puede fluir sin ninguna actividad de perforación.
• Efectos de barrido y sobretensión. Tirar de la tubería demasiado rápido crea una reducción temporal de la presión debajo de la broca, lo que puede atraer fluido de formación hacia el pozo.
• Circulación perdida. La pérdida de lodo en una zona débil o fracturada reduce el nivel de fluido en el espacio anular y elimina la barrera primaria.
• Gas poco profundo y roturas de perforación. Un aumento repentino en la tasa de penetración a menudo indica una zona porosa y permeable, a veces con gas que ingresa al pozo más rápido de lo que puede circular hacia afuera.
• Fallo mecánico. Un preventor que no cierra, un sello de ariete desgastado, una brida con fugas, un estrangulador obstruido o un colector mal alineado eliminan la barrera secundaria exactamente cuando es necesario.
• Factores humanos. Perforaciones omitidas, lecturas de gas ignoradas, cierres retrasados ​​y presión para seguir perforando son temas recurrentes en los informes de incidentes.

Rara vez una explosión es causada por un solo elemento. El patrón habitual es un pequeño influjo que pasa desapercibido porque el peso del lodo era marginal, seguido de una barrera que no sella cuando finalmente se cierra.

Señales de advertencia de explosión: los primeros diez minutos

La detección de patadas es una lectura, no una opinión. Cuatro indicadores cubren la mayoría de las alertas tempranas y son más útiles cuando se observan juntos en lugar de uno a la vez.

Ninguno de estos indicadores es concluyente por sí solo, y la respuesta correcta cuando aparecen dos o más juntos es la misma: detenerse, cerrar y medir las presiones de cierre. Diez minutos dedicados a confirmar una patada son más baratos que una semana dedicada a matar un reventón.

Cómo el equipo de control de presión detiene una explosión

El control de pozos se ejecuta en tres niveles, y cada nivel existe sólo porque el superior puede fallar.

• Control primario: la presión hidrostática de la columna de lodo. Es la barrera más barata y la que falla primero.
• Control secundario: la pila de prevención de reventones, junto con las líneas de estrangulamiento y eliminación. Esta es la barrera mecánica que debe funcionar bajo demanda.
• Control terciario: pozos de alivio, muertes dinámicas y tapones de barita cuando el pozo no puede recuperarse bajo control desde la superficie.

El equipo en la barrera secundaria está especificado por los estándares API: API 16A para equipos de perforación como preventores, API 16C para sistemas de estrangulamiento y eliminación y API 6A para equipos de boca de pozo y árboles de Navidad. Esos estándares son importantes para los compradores por una simple razón: definen las clasificaciones de presión, los materiales y los procedimientos de prueba que determinan si una barrera se mantiene a 15 000 psi o tiene fugas a 5000.

El preventor anular

Un preventor anular cierra un elemento sellador de caucho alrededor de lo que esté en el pozo, ya sea una tubería de perforación, un revestimiento, una junta de herramienta o nada en absoluto. Esa flexibilidad es la razón por la que suele ser el primer preventor cerrado en una patada. Mejores diseños anulares permiten extraer la tubería a través del elemento cerrado y rotar la sarta, lo que permite a la cuadrilla hacer circular una patada en lugar de simplemente cerrar el pozo.

Preventor de explosiones anular API 16A para control de pozos de perforación El BOP anular sella alrededor de la tubería de perforación, el revestimiento o el pozo abierto y generalmente se cierra primero con un golpe. Ver producto →

El preventor de arietes

Los preventores de arietes son el sello duro. Los arietes de tubería se cierran alrededor de un tamaño de tubería específico, los arietes ciegos cierran un orificio abierto y los arietes de corte cortan la tubería y sellan el pozo. Debido a que el elemento de sellado es un elastómero con respaldo metálico adaptado a un orificio fijo, los arietes mantienen presiones más altas que los anulares y las mantienen por más tiempo. Una pila típica combina un anular en la parte superior con dos o más preventores de ariete debajo, por lo que la elección entre cuerpos de ariete simple y doble es una cuestión de tamaño más que una preferencia.

BOP de doble ariete para sellado de bocas de pozo a alta presión El preventor de explosiones de doble ariete utiliza dos arietes para sellar alrededor de la tubería de perforación o del revestimiento cuando la presión del pozo aumenta anormalmente. Ver producto →

Colectores de estrangulamiento y eliminación

Un preventor que cierra el pozo sólo mueve el problema. El colector de estrangulamiento controla hacia dónde va el fluido y a qué velocidad se purga, utilizando estranguladores ajustables para un control preciso y estranguladores positivos para una restricción fija y predecible. El colector de eliminación hace el trabajo opuesto: bombea fluido pesado de regreso al pozo para restablecer el equilibrio hidrostático. Ambos ven un flujo abrasivo a alta velocidad durante una operación de apagado, por lo que la resistencia a la erosión en los estranguladores, líneas y válvulas decide cuánto tiempo el colector permanece en servicio.

Colector de estrangulamiento API 16C para control de presión de pozos El colector de estrangulamiento utiliza estranguladores ajustables y positivos para controlar adónde va el fluido del pozo y a qué velocidad se purga. Ver producto →

Las pruebas son parte de la barrera

Un preventor que nunca ha sido probado con presión es una promesa, no una barrera. Por lo general, se prueba el funcionamiento de las chimeneas entre pozos y se prueba la presión en intervalos regulares o después de cualquier reparación, utilizando un dispositivo de prueba en lugar del pozo mismo. el muñón de prueba BOP existe exactamente para este propósito, y tratarlo como una pieza de equipo de jardín en lugar de un dispositivo de seguridad es un atajo común y costoso.

Explosiones subterráneas: el fracaso que no puedes ver

Una explosión subterránea es más difícil de manejar porque falta la evidencia habitual: no hay flujo en la superficie, no hay ganancia en el pozo, no hay una señal de presión obvia en el estrangulador. En cambio, lo que obtienes es un conjunto de signos indirectos.

• Rentabilidades perdidas que no se recuperan, o pérdidas parciales que continúan después del tratamiento
• Cambios inexplicables en la presión de la bomba y la presión del tubo vertical que no coinciden con el peso del lodo
• Flujo de una zona mientras se inyecta en otra, a veces visto en pozos adyacentes o en el monitoreo de presión.
• Volúmenes anormales en el anillo que no pueden ser explicados por el viaje o por el desplazamiento.

Matar una explosión subterránea es una disciplina diferente a una matanza en la superficie. Las opciones incluyen bombear un tapón de barita para sellar el intervalo de flujo, una eliminación dinámica que abruma el influjo con un bombeo de alta velocidad y alta densidad o, en el peor de los casos, un pozo de alivio. Cada enfoque depende de saber hacia dónde se dirige realmente el fluido, razón por la cual los datos de presión y los estudios de fondo de pozo son más importantes que la velocidad en las primeras horas.

Prevención: una lista de verificación práctica

La mayor parte de la prevención se reduce a la disciplina rutinaria más que a la nueva tecnología. Antes de perforar o disparar, vale la pena realizar las siguientes comprobaciones en orden.

1. Confirme el peso del lodo con las últimas estimaciones de presión de poro y gradiente de fractura, no con el programa original.
2. Verifique los volúmenes de llenado de pozos en cada viaje y compárelos con el desplazamiento teórico.
3. Limite la velocidad de desplazamiento en el pozo abierto para mantener las presiones del hisopo dentro del margen.
4. Pruebe el funcionamiento de los preventores anulares y de ariete antes de perforar la carcasa y pruebe la presión de la pila según lo programado.
5. Verifique la alineación de las líneas de estrangulamiento y apagado y confirme que las válvulas del colector estén en la posición correcta y etiquetadas.
6. Confirme que el perforador, el personal de piso y el ingeniero de lodo conozcan el procedimiento de cierre y quién lo llama.
7. Revise las lecturas de gas y las tendencias de los pozos durante el cambio de turno, no solo en el momento en que aumentan.

Los puntos cuatro y cinco son los que más importan las especificaciones del equipo. Una pila construida según API 16A con registros de pruebas documentados, que coincidan con la presión nominal del pozo, elimina toda una categoría de falla de la lista antes de que se perfore la primera junta.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto tiempo tarda una patada en convertirse en reventón?

Depende de la tasa de afluencia y de la geometría del pozo, pero el período práctico es corto: de minutos a unas pocas horas. En zonas de gas de alta permeabilidad, la transición puede ocurrir antes de que el equipo termine una revisión en boxes, razón por la cual los procedimientos de cierre están diseñados para iniciarse sin esperar confirmación.

¿Cuál es la diferencia entre un preventor de reventones y una boca de pozo?

La boca del pozo es la interfaz estructural permanente en la superficie que soporta las sartas de revestimiento y proporciona las salidas bridadas para el árbol de producción. La pila de prevención de reventones es el sistema de control de presión de perforación temporal atornillado encima de ella, que se retira cuando el pozo pasa de la perforación a la finalización. Ambos son equipos clasificados para presión, pero sirven para diferentes fases de la vida del pozo.

¿Se puede eliminar una explosión subterránea desde la plataforma?

A veces. Un tapón de barita o una eliminación dinámica del mismo pozo pueden funcionar cuando la formación receptora puede sellarse o cuando las velocidades de bombeo pueden superar el influjo. Si el fluido migra entre zonas o el equipo de superficie no puede entregar la tasa y densidad requeridas, un pozo de alivio es la opción confiable.

¿Qué clasificación de presión debo especificar para el equipo BOP?

Especifique por encima de la presión superficial máxima anticipada con un margen, no a la presión operativa esperada. Las clasificaciones son pasos fijos, típicamente 5,000, 10,000 y 15,000 psi de presión de trabajo en servicios terrestres comunes y costa afuera, y la diferencia de costo entre pasos es mucho menor que el costo de una chimenea que no puede soportar un cierre.

La conclusión

Un pozo explota porque las barreras que deberían haber resistido no lo hicieron: la columna de lodo era demasiado liviana, se perdió el influjo o el preventor y el colector no funcionaron cuando finalmente se usaron. La detección gana tiempo y el equipo compra la capacidad de utilizar ese tiempo. Para cualquiera que especifique o mantenga hardware de control de pozos, las prioridades son poco glamorosas y consistentes: clasificación de presión correcta, certificación API verificada, sellos y estranguladores que sobreviven al flujo abrasivo y un programa de pruebas que realmente se sigue.