La perforación de pozos es el proceso de perforación de un agujero en el suelo para la extracción de un recurso natural como agua subterránea , salmuera , gas natural o petróleo , para la inyección de un fluido desde la superficie a un yacimiento subterráneo o para la evaluación o el monitoreo de formaciones subterráneas. La perforación para la exploración de la naturaleza del material subterráneo (por ejemplo, en busca de mineral metálico ) se describe mejor como perforación de pozos .
Los primeros pozos eran pozos de agua, fosas poco profundas excavadas a mano en regiones donde el nivel freático se acercaba a la superficie, generalmente con paredes de mampostería o madera que cubrían el interior para evitar derrumbes. Las técnicas de perforación modernas utilizan pozos de perforación largos, que producen agujeros mucho más estrechos y profundos que los que se podrían hacer cavando.
La perforación de pozos se puede realizar de forma manual o mecánica y la naturaleza del equipo requerido varía desde extremadamente simple y barato hasta muy sofisticado.
La Asociación Internacional de Contratistas de Perforación (IADC) define la perforación con presión controlada (MPD) como “un proceso de perforación adaptativo utilizado para controlar con mayor precisión el perfil de presión anular en todo el pozo”. Los objetivos de la MPD son “determinar los límites del entorno de presión en el fondo del pozo y gestionar el perfil de presión hidráulica anular en consecuencia”.
El registro más antiguo de la perforación de pozos data del año 347 d. C. en China. [1] El petróleo se utilizaba en la antigua China para "iluminación, como lubricante para los ejes de los carros y los cojinetes de los martillos hidráulicos, como fuente de carbono para las barras de tinta y como remedio médico para las llagas en los seres humanos y la sarna en los animales". [2] En la antigua China, las máquinas de perforación de pozos profundos estaban a la vanguardia de la producción de pozos de salmuera en el siglo I a. C. Los antiguos chinos desarrollaron pozos de hundimiento avanzados y fueron la primera civilización en utilizar una máquina de perforación de pozos y en utilizar revestimientos de bambú para mantener los agujeros abiertos. [3] [4]
En la era moderna, la primera patente de cono de rodillo fue para la broca rotatoria para roca y fue otorgada al empresario e inventor estadounidense Howard Hughes Sr. en 1909. Consistía en dos conos entrelazados. El empresario estadounidense Walter Benona Sharp trabajó muy de cerca con Hughes en el desarrollo de la broca para roca. El éxito de esta broca llevó a la fundación de Sharp-Hughes Tool Company . En 1933, dos ingenieros de Hughes, uno de los cuales era Ralph Neuhaus, inventaron la broca tricónica, que tiene tres conos. La patente de Hughes para la broca tricónica duró hasta 1951, después de lo cual otras compañías fabricaron brocas similares. Sin embargo, Hughes todavía tenía el 40% del mercado mundial de brocas en 2000. El rendimiento superior al desgaste de las brocas compactas de diamante policristalino (PDC) erosionó gradualmente el dominio de las brocas de cono de rodillo y, a principios de este siglo, los ingresos por brocas de PDC superaron a los de las brocas de cono de rodillo. La tecnología de ambos tipos de brocas ha avanzado significativamente para proporcionar una durabilidad y una tasa de penetración en la roca mejoradas. Esto ha sido impulsado por la economía de la industria y por el cambio del enfoque empírico de Hughes en la década de 1930 a los códigos de elementos finitos de dominio moderno, tanto para el software de colocación de cortadores como para el hidráulico.
Los factores que afectan la selección de la broca incluyen el tipo de geología y las capacidades de la plataforma. Debido a la gran cantidad de pozos que se han perforado, la información de un pozo adyacente se utiliza con mayor frecuencia para hacer la selección adecuada. Existen dos tipos diferentes de brocas: de corte fijo y de cono de rodillo . Una broca de corte fijo es una en la que no hay partes móviles, pero la perforación se produce debido al cizallamiento, raspado o abrasión de la roca. Las brocas de corte fijo pueden ser de diamante policristalino compacto (PDC) o insertos prensados en caliente de grano (GHI) o de diamante natural. Las brocas de cono de rodillo pueden ser insertos de carburo de tungsteno (TCI) para formaciones más duras o de dientes fresados (MT) para rocas más blandas. El proceso de fabricación y los compuestos utilizados en cada tipo de broca las hacen ideales para situaciones de perforación específicas. Se pueden realizar mejoras adicionales a cualquier broca para aumentar la efectividad en casi cualquier situación de perforación.
Un factor importante en la selección de la broca de perforación es el tipo de formación que se va a perforar. La eficacia de una broca de perforación varía según el tipo de formación. Hay tres tipos de formaciones: blandas, medias y duras. Una formación blanda incluye arenas no consolidadas , arcillas , calizas blandas , lechos rojos y pizarra . Las formaciones medias incluyen dolomitas , calizas y pizarra dura. Las formaciones duras incluyen pizarra dura, calcitas, lutitas, calizas quebradizas y formaciones duras y abrasivas.
Hasta 2006, la cuota de mercado se dividía principalmente entre Hughes Christensen , Security-DBS ( Halliburton Drill Bits and Services), Smith Bits (una subsidiaria de Schlumberger ) y ReedHycalog (adquirida por National Oilwell Varco en 2008).
En 2014, Ulterra (en ese entonces una subsidiaria de ESCO Corp. ) y Varel International (una subsidiaria del grupo de ingeniería sueco Sandvik ) juntas habían ganado casi el 30% del mercado de brocas de EE. UU. y erosionado el dominio histórico de Smith, Halliburton y Baker Hughes. En 2018, Schlumberger, que adquirió Smith en 2010, [5] se volvió dominante en los mercados internacionales gracias al empaquetado de brocas con sus otras herramientas y servicios, mientras que Ulterra (propiedad de las firmas de capital privado Blackstone Energy Partners y American Securities ) continuó una tendencia de crecimiento de Stark, convirtiéndose en el líder en participación de mercado en brocas de perforación en los EE. UU. según Spears Research [6] y Kimberlite Research. [7]
La evaluación de la clasificación de las brocas desafiladas se realiza mediante un sistema uniforme promovido por la Asociación Internacional de Contratistas de Perforación (IADC). Consulte los documentos SPE 23938 y 23940 de la Sociedad de Ingenieros Petroleros/IADC. Consulte también Brocas PDC
El primer registro de perforación de petróleo ocurrió en China en el año 347 d.C.
