Un reventón es la liberación incontrolada de petróleo crudo y/o gas natural de un pozo de petróleo o de gas después de que fallan los sistemas de control de presión. [1] Los pozos modernos tienen preventores de reventones destinados a evitar que esto ocurra. Una chispa accidental durante un reventón puede provocar un incendio catastrófico de petróleo o gas .
Antes de la llegada de los equipos de control de presión en la década de 1920, la liberación incontrolada de petróleo y gas de un pozo durante la perforación era común y se conocía como pozo salvaje , gusher o pozo salvaje .
Los pozos surtidores fueron un icono de la exploración petrolera a finales del siglo XIX y principios del XX. Durante esa época, las técnicas de perforación sencillas, como la perforación con herramientas de cable , y la falta de dispositivos de prevención de reventones significaban que los perforadores no podían controlar los yacimientos de alta presión. Cuando se atravesaban estas zonas de alta presión, el petróleo o el gas natural ascendían por el pozo a gran velocidad, forzando la salida de la sarta de perforación y creando un pozo surtidor. Se decía que un pozo que comenzaba como pozo surtidor había "explotado": por ejemplo, el pozo surtidor de Lakeview explotó en 1910. Estos pozos sin tapa podían producir grandes cantidades de petróleo, que a menudo se elevaban a 200 pies (61 m) o más. [2] Un reventón compuesto principalmente de gas natural se conocía como pozo surtidor de gas .
A pesar de ser símbolos de una nueva riqueza, los pozos de extracción eran peligrosos y derrochadores. Mataban a los trabajadores que participaban en la perforación, destruían equipos y cubrían el paisaje con miles de barriles de petróleo; además, la conmoción explosiva que libera el pozo cuando perfora un depósito de petróleo o gas ha sido responsable de que varios petroleros hayan perdido la audición por completo; permanecer demasiado cerca de la plataforma de perforación en el momento en que perfora el depósito de petróleo es extremadamente peligroso. El impacto en la vida silvestre es muy difícil de cuantificar, pero solo se puede estimar que es leve en los modelos más optimistas; de manera realista, los científicos de todo el espectro ideológico estiman que el impacto ecológico es grave, profundo y duradero. [3]
Para complicar aún más las cosas, el petróleo que fluía libremente estaba (y está) en peligro de incendiarse. [4] Un relato dramático de una explosión y un incendio dice:
Con un rugido como el de cien trenes expresos que atraviesan el campo a toda velocidad, el pozo explotó y esparció petróleo en todas direcciones. La torre de perforación simplemente se evaporó. Las carcasas se marchitaron como lechuga fuera del agua, mientras la maquinaria pesada se retorcía y adoptaba formas grotescas en el infierno en llamas. [5]
El desarrollo de técnicas de perforación rotatoria en las que la densidad del fluido de perforación es suficiente para superar la presión del fondo del pozo [ definición necesaria ] de una zona recién penetrada hizo que los derrames se volvieran evitables. Sin embargo, si la densidad del fluido no era adecuada o se perdían fluidos en la formación, entonces todavía existía un riesgo significativo de que se produjera una explosión en el pozo.
En 1924 se introdujo en el mercado el primer preventor de reventones que funcionó con éxito. [6] La válvula BOP fijada a la boca del pozo podía cerrarse en caso de perforar en una zona de alta presión y contener los fluidos del pozo. Se podían utilizar técnicas de control de pozos para recuperar el control del pozo. A medida que se desarrolló la tecnología, los preventores de reventones se convirtieron en equipos estándar y los pozos surtidores pasaron a ser cosa del pasado.
En la industria petrolera moderna, los pozos incontrolables se conocen como reventones y son relativamente raros. Se han producido mejoras significativas en la tecnología, las técnicas de control de pozos y la capacitación del personal que han ayudado a prevenir su ocurrencia. [1] Entre 1976 y 1981, hay disponibles 21 informes de reventones. [1]
El petróleo o crudo es un líquido inflamable de origen natural que consiste en una mezcla compleja de hidrocarburos de diversos pesos moleculares y otros compuestos orgánicos que se encuentran en formaciones geológicas debajo de la superficie de la Tierra. Debido a que la mayoría de los hidrocarburos son más livianos que las rocas o el agua, a menudo migran hacia arriba y, ocasionalmente, lateralmente a través de capas de roca adyacentes hasta que alcanzan la superficie o quedan atrapados dentro de rocas porosas (conocidas como reservorios) por rocas impermeables que se encuentran arriba. Cuando los hidrocarburos se concentran en una trampa, se forma un campo petrolífero, del cual se puede extraer el líquido mediante perforación y bombeo. La presión en el fondo del pozo [ definición necesaria ] en las estructuras rocosas cambia según la profundidad y las características de la roca fuente . También puede haber gas natural (principalmente metano ), generalmente sobre el petróleo dentro del reservorio, pero a veces disuelto en el petróleo a la presión y temperatura del reservorio. El gas disuelto generalmente sale de la solución como gas libre a medida que se reduce la presión, ya sea en operaciones de producción controladas o en una explosión, o en un reventón no controlado. El hidrocarburo en algunos reservorios puede ser esencialmente todo gas natural.
Las presiones de fluidos en el fondo del pozo se controlan en los pozos modernos a través del equilibrio de la presión hidrostática proporcionada por la columna de lodo . Si el equilibrio de la presión del lodo de perforación es incorrecto (es decir, el gradiente de presión del lodo es menor que el gradiente de presión de poro de la formación), entonces los fluidos de formación (petróleo, gas natural y/o agua) pueden comenzar a fluir hacia el pozo y hacia arriba por el espacio anular (el espacio entre el exterior de la sarta de perforación y la pared del pozo abierto o el interior de la tubería de revestimiento ), y/o dentro de la tubería de perforación . Esto se denomina comúnmente golpe de ariete . Idealmente, las barreras mecánicas como los preventores de reventones (BOP) se pueden cerrar para aislar el pozo mientras se recupera el equilibrio hidrostático a través de la circulación de fluidos en el pozo. Pero si el pozo no está cerrado (término común para el cierre del preventor de reventones), una patada puede escalar rápidamente a un reventón cuando los fluidos de formación llegan a la superficie, especialmente cuando el influjo contiene gas que se expande rápidamente con la presión reducida a medida que fluye hacia arriba en el pozo, disminuyendo aún más el peso efectivo del fluido.
Las primeras señales de alerta de un inminente golpe de ariete durante la perforación son:
Otras señales de advertencia durante la operación de perforación son:
El principal medio para detectar una arremetida durante la perforación es un cambio relativo en la tasa de circulación de regreso a la superficie hacia los pozos de lodo. El equipo de perforación o el ingeniero de lodos lleva un registro del nivel en los pozos de lodo y monitorea de cerca la tasa de retorno de lodo en comparación con la tasa que se bombea por la tubería de perforación. Al encontrar una zona de mayor presión que la ejercida por la carga hidrostática del lodo de perforación (incluida la pequeña carga de fricción adicional durante la circulación) en la broca, se notaría un aumento en la tasa de retorno de lodo a medida que el influjo de fluido de formación se mezcla con el lodo de perforación circulante. Por el contrario, si la tasa de retorno es más lenta de lo esperado, significa que una cierta cantidad de lodo se está perdiendo en una zona de robo en algún lugar debajo de la última zapata de revestimiento . Esto no necesariamente da como resultado una arremetida (y puede que nunca se convierta en una); sin embargo, una caída en el nivel de lodo podría permitir la afluencia de fluidos de formación de otras zonas si la carga hidrostática se reduce a menos que la de una columna completa de lodo. [ cita requerida ]
La primera respuesta al detectar un golpe de presión sería aislar el pozo de la superficie activando los preventores de reventones y cerrando el pozo. Luego, el equipo de perforación intentaría hacer circular un fluido de ahogamiento más pesado para aumentar la presión hidrostática (a veces con la ayuda de una empresa de control de pozos ). En el proceso, los fluidos de afluencia se harán circular lentamente hacia afuera de manera controlada, teniendo cuidado de no permitir que ningún gas se acelere demasiado rápido en el pozo controlando la presión de la tubería de revestimiento con estranguladores según un cronograma predeterminado.
Este efecto será menor si el fluido de entrada es principalmente agua salada. Y con un fluido de perforación a base de petróleo, se puede enmascarar en las primeras etapas del control de una avalancha, porque el gas de entrada puede disolverse en el petróleo bajo presión en profundidad, solo para salir de la solución y expandirse con bastante rapidez a medida que la entrada se acerca a la superficie. Una vez que se haya hecho circular todo el contaminante, la presión de la tubería de revestimiento cerrada debería haber llegado a cero. [ cita requerida ]
Las válvulas de cierre se utilizan para controlar las explosiones. La válvula de cierre es una válvula abierta que se cierra después de atornillarla. [23]
Las explosiones de pozos pueden ocurrir durante la fase de perforación, durante las pruebas del pozo , durante la terminación del pozo , durante la producción o durante las actividades de reacondicionamiento . [1]
Los reventones pueden expulsar la sarta de perforación fuera del pozo y la fuerza del fluido que se escapa puede ser lo suficientemente fuerte como para dañar la plataforma de perforación . Además de petróleo, el resultado de un reventón de pozo puede incluir gas natural, agua, fluido de perforación, lodo, arena, rocas y otras sustancias.
Los reventones suelen ser provocados por chispas que salen de las rocas expulsadas o simplemente por el calor generado por la fricción. Una empresa de control de pozos deberá entonces extinguir el incendio o tapar el pozo y reemplazar el cabezal de revestimiento y otros equipos de superficie. Si el gas que fluye contiene sulfuro de hidrógeno venenoso , el operador petrolero podría decidir encender la corriente para convertirlo en sustancias menos peligrosas. [ cita requerida ]
A veces, los reventones pueden ser tan fuertes que no se pueden controlar directamente desde la superficie, en particular si hay tanta energía en la zona de flujo que no se agota significativamente con el tiempo. En tales casos, se pueden perforar otros pozos (llamados pozos de alivio ) para intersectar el pozo o la cavidad, a fin de permitir que se introduzcan fluidos de peso letal en profundidad. Cuando se perforaron por primera vez en la década de 1930, los pozos de alivio se perforaron para inyectar agua en el pozo de perforación principal. [24] Contrariamente a lo que podría inferirse del término, dichos pozos generalmente no se utilizan para ayudar a aliviar la presión utilizando múltiples salidas de la zona de reventones.
Las dos causas principales de un reventón submarino son fallas de los equipos y desequilibrios con la presión del yacimiento subterráneo encontrado. [25] Los pozos submarinos tienen equipos de control de presión ubicados en el lecho marino o entre la tubería ascendente y la plataforma de perforación. Los preventores de reventones (BOP) son los principales dispositivos de seguridad diseñados para mantener el control de las presiones del pozo impulsadas geológicamente. Contienen mecanismos de corte accionados hidráulicamente para detener el flujo de hidrocarburos en caso de pérdida de control del pozo. [26]
Incluso con equipos y procesos de prevención de reventones, los operadores deben estar preparados para responder a un reventón en caso de que ocurra. Antes de perforar un pozo, se debe presentar, revisar y aprobar por la BSEE un plan detallado de diseño de construcción del pozo, un plan de respuesta a derrames de petróleo, así como un plan de contención del pozo, y esto depende del acceso a recursos adecuados de contención del pozo de acuerdo con la NTL 2010-N10. [27]
La explosión del pozo Deepwater Horizon en el Golfo de México en abril de 2010 ocurrió a una profundidad de agua de 5.000 pies (1.500 m). [28] Las capacidades actuales de respuesta a explosiones en el Golfo de México de los EE. UU. satisfacen tasas de captura y procesamiento de 130.000 barriles de fluido por día y una capacidad de manejo de gas de 220 millones de pies cúbicos por día a profundidades de hasta 10.000 pies. [29]
Un reventón subterráneo es una situación especial en la que los fluidos de zonas de alta presión fluyen sin control hacia zonas de menor presión dentro del pozo. Por lo general, esto ocurre desde zonas de mayor presión más profundas hacia formaciones de menor presión más superficiales. Es posible que no haya flujo de fluido que escape en la boca del pozo. Sin embargo, la formación o formaciones que reciben el influjo pueden sufrir sobrepresión, una posibilidad que los planes de perforación futuros en las cercanías deben considerar. [ cita requerida ]
Myron M. Kinley fue un pionero en la lucha contra incendios y explosiones en pozos petrolíferos. Desarrolló muchas patentes y diseños para las herramientas y técnicas de extinción de incendios en pozos petrolíferos. Su padre, Karl T. Kinley, intentó extinguir un incendio en un pozo petrolífero con la ayuda de una explosión masiva, un método que todavía se utiliza comúnmente para combatir incendios de petróleo. Myron y Karl Kinley utilizaron por primera vez explosivos con éxito para extinguir un incendio en un pozo petrolífero en 1913. [30] Kinley formaría más tarde la MM Kinley Company en 1923. [30] Asger "Boots" Hansen y Edward Owen "Coots" Matthews también comenzaron sus carreras bajo la dirección de Kinley.
Paul N. "Red" Adair se unió a MM Kinley Company en 1946 y trabajó 14 años con Myron Kinley antes de fundar su propia empresa, Red Adair Co., Inc., en 1959.
Red Adair Co. ha ayudado a controlar erupciones en alta mar, entre ellas:
La película estadounidense de 1968, Hellfighters , protagonizada por John Wayne, trata sobre un grupo de bomberos de pozos de petróleo, basada vagamente en la vida de Adair; Adair, Hansen y Matthews actuaron como asesores técnicos en la película.
En 1994, Adair se jubiló y vendió su empresa a Global Industries. La dirección de la empresa de Adair se marchó y creó International Well Control (IWC). En 1997, comprarían la empresa Boots & Coots International Well Control, Inc. , fundada por Hansen y Matthews en 1978.
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Después de la explosión del pozo Macondo-1 en Deepwater Horizon , la industria offshore colaboró con los reguladores gubernamentales para desarrollar un marco para responder a futuros incidentes submarinos. Como resultado, todas las compañías de energía que operan en aguas profundas del Golfo de México de los EE. UU. deben presentar un Plan de Respuesta a Derrames de Petróleo requerido por la OPA 90 con la adición de un Plan de Demostración de Contención Regional antes de cualquier actividad de perforación. [32] En caso de una explosión submarina, estos planes se activan de inmediato, aprovechando algunos de los equipos y procesos utilizados de manera efectiva para contener el pozo Deepwater Horizon, así como otros que se han desarrollado después.
Para recuperar el control de un pozo submarino, la Parte Responsable primero garantizaría la seguridad de todo el personal a bordo de la plataforma y luego comenzaría una evaluación detallada del lugar del incidente. Se enviarían vehículos submarinos operados a distancia (ROV) para inspeccionar el estado de la boca del pozo, el preventor de reventones (BOP) y otros equipos del pozo submarino. El proceso de remoción de escombros comenzaría de inmediato para proporcionar un acceso libre para una chimenea de tapado.
Una vez bajado y enganchado en la boca del pozo, un dispositivo de tapado utiliza la presión hidráulica almacenada para cerrar un ariete hidráulico y detener el flujo de hidrocarburos. [33] Si el cierre del pozo pudiera introducir condiciones geológicas inestables en el pozo, se utilizaría un procedimiento de tapado y flujo para contener los hidrocarburos y transportarlos de forma segura a un buque de superficie. [34]
La Parte Responsable trabaja en colaboración con la BSEE y la Guardia Costera de los Estados Unidos para supervisar los esfuerzos de respuesta, incluido el control de la fuente, la recuperación del petróleo vertido y la mitigación del impacto ambiental. [35]
Varias organizaciones sin fines de lucro ofrecen una solución para contener eficazmente una explosión submarina. HWCG LLC y Marine Well Containment Company operan dentro de las aguas del Golfo de México de EE. UU. [36] , mientras que cooperativas como Oil Spill Response Limited ofrecen apoyo para operaciones internacionales.
El 30 de septiembre de 1966, la Unión Soviética sufrió explosiones en cinco pozos de gas natural en Urta-Bulak, un área a unos 80 kilómetros de Bukhara , Uzbekistán . Se afirmó en Komsomoloskaya Pravda que después de años de quemar sin control, pudieron detenerlos por completo. [37] Los soviéticos bajaron un paquete de física nuclear de 30 kilotones especialmente diseñado en un pozo de 6 kilómetros (20.000 pies) perforado a 25 a 50 metros (82 a 164 pies) de distancia del pozo original (que goteaba rápidamente). Se consideró necesario un explosivo nuclear porque los explosivos convencionales carecían de la potencia necesaria y también requerirían mucho más espacio bajo tierra. Cuando se detonó el dispositivo, aplastó la tubería original que transportaba el gas desde el depósito profundo hasta la superficie y vitrificó la roca circundante. Esto provocó que la fuga y el incendio en la superficie cesaran aproximadamente un minuto después de la explosión, y resultó ser una solución permanente. Un intento en un pozo similar no tuvo tanto éxito. Otras pruebas se realizaron para experimentos como la mejora de la extracción de petróleo (Stavropol, 1969) y la creación de depósitos de almacenamiento de gas (Orenburg, 1970). [38]
Datos de información de la industria. [1] [39]
Uno de los mayores obstáculos con los que se encontraron al perforar fue el descubrimiento de una fuerte veta de petróleo, un brote espontáneo que se disparó hasta las copas de los árboles más altos.