Perforación horizontal y perforación direccional: Pozos de gas natural

Perforación direccional y horizontal en pozos de petróleo y gas

Métodos utilizados para aumentar la producción y alcanzar objetivos que no se pueden alcanzar con un pozo vertical.

Perforación direccional bajo ciudad: La perforación direccional puede utilizarse para alcanzar objetivos que no pueden ser perforados con un pozo vertical. Por ejemplo, puede que no sea posible obtener un permiso de perforación para un pozo situado dentro de una zona poblada o dentro de un parque. Sin embargo, se podría perforar un pozo justo fuera de la zona poblada o del parque y luego dirigirlo direccionalmente para alcanzar el objetivo.

¿Qué es la perforación direccional?

La mayoría de los pozos que se perforan para obtener agua, petróleo, gas natural, información u otros objetivos del subsuelo son pozos verticales, es decir, se perforan directamente en la tierra. Sin embargo, la perforación en un ángulo distinto al vertical puede obtener información, alcanzar objetivos y estimular yacimientos de formas que no pueden lograrse con un pozo vertical. En estos casos, la capacidad de dirigir con precisión el pozo en direcciones y ángulos que se apartan de la vertical es una habilidad valiosa.

Cuando la perforación direccional se combina con la fracturación hidráulica, algunas unidades de roca que eran improductivas cuando se perforaban verticalmente pueden convertirse en fantásticas productoras de petróleo o gas natural. Algunos ejemplos son el Marcellus Shale de la cuenca de los Apalaches y la formación Bakken de Dakota del Norte.

Minimizar la huella: Una plataforma de perforación puede utilizarse para perforar varios pozos. Esto reduce la huella de las operaciones de perforación. En 2010, la Universidad de Texas en Arlington perforó 22 pozos en una sola plataforma. Estos pozos extraen el gas natural de unos 1100 acres bajo el campus. A lo largo de una vida útil de 25 años, se espera que los pozos produzcan un total de 110.000 millones de pies cúbicos de gas natural. La alternativa sería perforar muchos pozos, cada uno de los cuales requeriría una plataforma de perforación, un estanque, una carretera de acceso y una línea de recogida.

¿Por qué perforar pozos no verticales?

Las perforaciones direccionales y horizontales se han utilizado para alcanzar objetivos debajo de terrenos adyacentes, reducir la huella del desarrollo del campo de gas, aumentar la longitud de la «zona útil» en un pozo, intersectar deliberadamente fracturas, construir pozos de alivio e instalar servicios públicos debajo de terrenos donde la excavación es imposible o extremadamente costosa.

A continuación se presenta una lista de seis razones para perforar pozos no verticales. Se ilustran gráficamente con los seis dibujos de esta página.

A) Alcanzar objetivos que no se pueden alcanzar con la perforación vertical.

A veces un yacimiento se encuentra bajo una ciudad o un parque donde la perforación es imposible o está prohibida. Este yacimiento aún podría ser explotado si la plataforma de perforación se encuentra en el borde de la ciudad o del parque y el pozo se perfora en un ángulo que intersecte el yacimiento.

B) Drenar una amplia zona desde una única plataforma de perforación.

Este método se ha utilizado para reducir la huella superficial de una operación de perforación. En 2010, la Universidad de Texas en Arlington apareció en las noticias por la perforación de 22 pozos en una sola plataforma de perforación que drenará el gas natural de 1100 acres bajo el campus. A lo largo de sus 25 años de vida, se espera que los pozos produzcan un total de 110.000 millones de pies cúbicos de gas. Este método redujo significativamente la huella del desarrollo del gas natural dentro del área del campus.

Maximizar la zona productiva: Si se perfora un pozo vertical a través de una roca reservorio de 50 pies de espesor, el gas natural o el petróleo pueden filtrarse en el pozo a través de 50 pies lineales de «zona productiva». Sin embargo, si el pozo se gira a horizontal (o a la misma inclinación que la unidad de roca) y se perfora dentro de esa unidad de roca, entonces la distancia de penetración dentro de la zona útil puede ser mucho mayor. Algunos pozos horizontales tienen más de una milla de penetración en la zona productiva.

C) Aumentar la longitud de la «zona productiva» dentro de la unidad de roca objetivo.

Si una unidad de roca tiene cincuenta pies de espesor, un pozo vertical perforado a través de ella tendría una zona productiva de cincuenta pies de longitud. Sin embargo, si el pozo se gira y se perfora horizontalmente a través de la unidad de roca a lo largo de cinco mil pies, entonces ese único pozo tendrá una zona productiva de cinco mil pies de largo – esto generalmente resultará en un aumento significativo de la productividad del pozo. Cuando se combina con la fracturación hidráulica, la perforación horizontal puede convertir las pizarras improductivas en fantásticas rocas reservorio.

Yacimiento fracturado: Algunos yacimientos tienen la mayoría de sus espacios porosos en forma de fracturas. Los pozos exitosos deben penetrar en las fracturas para tener un flujo de gas natural en el pozo. En muchas zonas geográficas existe una dirección de fractura dominante a lo largo de la cual se alinean la mayoría de las fracturas. Si el pozo se perfora perpendicularmente al plano de estas fracturas, entonces se penetrará un número máximo de fracturas.

D) Mejorar la productividad de los pozos en un yacimiento fracturado.

Esto se hace perforando en una dirección que intersecte un número máximo de fracturas. La dirección de perforación será normalmente en ángulo recto con la dirección de la fractura dominante. Los campos geotérmicos en roca granítica suelen obtener casi todo su intercambio de agua de las fracturas. La perforación en ángulo recto con respecto a la dirección de la fractura dominante conducirá el pozo a través de un número máximo de fracturas.

E) Sellar o aliviar la presión en un pozo «fuera de control».

Si un pozo está fuera de control, se puede perforar un «pozo de alivio» para intersectarlo. El pozo de intersección puede utilizarse para sellar el pozo original o para aliviar la presión en el pozo fuera de control.

F) Instalar servicios públicos subterráneos donde la excavación no es posible.

La perforación horizontal se ha utilizado para instalar líneas de gas y electricidad que deben cruzar un río, atravesar una carretera o pasar por debajo de una ciudad.

Pozo de alivio: Si un pozo tiene un problema y empieza a fluir de forma descontrolada, hay que sellarlo en profundidad o aliviar la presión. En esta situación se puede perforar un «pozo de alivio» desde un lugar cercano. El pozo de alivio será un pozo perforado direccionalmente que se cruza con la perforación del pozo problemático para drenar parte de la presión o para tapar el pozo bombeando cemento en la perforación.

Unidades de roca que más se benefician de la perforación horizontal

Los pozos verticales pueden drenar eficazmente las unidades de roca que tienen una permeabilidad muy alta. Los fluidos en esas unidades de roca pueden fluir rápida y eficientemente hacia un pozo a través de largas distancias.

Sin embargo, cuando la permeabilidad es muy baja, los fluidos se mueven muy lentamente a través de la roca y no recorren largas distancias para llegar a la perforación del pozo. La perforación horizontal puede aumentar la productividad en rocas de baja permeabilidad al acercar la perforación del pozo a la fuente del fluido.

Líneas de servicios públicos: Las líneas de servicios públicos, como las que suministran electricidad, agua o gas natural, se instalan a veces mediante perforación direccional. Este método se utiliza cuando deben cruzar una carretera en la que la excavación interrumpiría el tráfico, cruzar un río en el que la excavación es imposible, o atravesar una comunidad en la que la instalación en superficie mediante excavación sería extremadamente cara y perturbadora.

Perforación horizontal y fracturación hidráulica en pizarras

Quizás el papel más importante que ha desempeñado la perforación horizontal es el desarrollo de los yacimientos de gas natural en pizarras. Estas unidades rocosas de baja permeabilidad contienen cantidades significativas de gas y están presentes debajo de grandes zonas de Norteamérica.

El Barnett Shale de Texas, el Fayetteville Shale de Arkansas, el Haynesville Shale de Luisiana y Texas y el Marcellus Shale de la cuenca de los Apalaches son algunos ejemplos. En estas unidades rocosas el reto no es «encontrar» el yacimiento; el reto es recuperar el gas de espacios porosos muy pequeños en una unidad rocosa de baja permeabilidad.

Para estimular la productividad de los pozos en pizarras ricas en materia orgánica, las empresas perforan horizontalmente a través de la unidad de roca y, a continuación, utilizan la fracturación hidráulica para producir una permeabilidad artificial que se mantiene abierta gracias a la arena de fracturación. La perforación horizontal y la fracturación hidráulica pueden hacer un pozo productivo donde un pozo vertical sólo habría producido una pequeña cantidad de gas.

Metodología de perforación

La mayoría de los pozos horizontales comienzan en la superficie como un pozo vertical. La perforación avanza hasta que la broca se encuentra a unos cientos de metros por encima de la unidad de roca objetivo. En ese momento se extrae la tubería del pozo y se coloca un motor hidráulico entre la broca y la tubería de perforación.

El motor hidráulico es impulsado por un flujo de lodo de perforación que baja por la tubería de perforación. Puede hacer girar la broca sin girar toda la longitud de la tubería de perforación entre la broca y la superficie. Esto permite a la broca perforar una trayectoria que se desvía de la orientación de la tubería de perforación.

Una vez instalado el motor, la broca y la tubería se bajan al pozo, y la broca perfora una trayectoria que dirige la perforación del pozo de vertical a horizontal en una distancia de unos cientos de pies. Una vez que el pozo se ha dirigido al ángulo adecuado, se reanuda la perforación en línea recta y el pozo sigue la unidad de roca objetivo. Mantener el pozo en una unidad de roca fina requiere una navegación cuidadosa. Los instrumentos de fondo de pozo se utilizan para determinar el acimut y la orientación de la perforación. Esta información se utiliza para dirigir la broca.

La perforación horizontal es cara. Cuando se combina con la fracturación hidráulica, un pozo puede costar hasta tres veces más por pie que la perforación de un pozo vertical. El coste adicional suele recuperarse con el aumento de la producción del pozo. Estos métodos pueden multiplicar el rendimiento de gas natural o petróleo de un pozo. Muchos pozos rentables serían un fracaso sin estos métodos.

Una nueva filosofía de arrendamiento y regalías

En la producción de gas de un pozo vertical, el gas se produce debajo de una sola parcela de propiedad. La mayoría de los estados tienen normas de derechos minerales establecidas desde hace tiempo que rigen la propiedad del gas producido en pozos verticales. El gas suele ser compartido por todos los propietarios de un bloque de tierra o de un radio de distancia del pozo productor.

Los pozos horizontales introducen una nueva variable: un solo pozo puede penetrar y producir gas de múltiples parcelas con diferentes propietarios. ¿Cómo se pueden repartir equitativamente los cánones de este gas? Esta pregunta suele responderse antes de la perforación mediante una combinación de normas gubernamentales y acuerdos privados de reparto de cánones. La forma de repartir los cánones y de tratar a los propietarios «retenidos» puede ser más compleja que en el caso de un pozo vertical.

Related Stories

Llegir més:

Coleccionar meteoritos | ¿Cuánto valen los meteoritos?

UNA GUÍA PARA COLECCIONAR Y EL MERCADO DE METEORITOS El cuarto...

Ópalos etíopes – Ópalo precioso, de fuego y común

El "ópalo de Welo" recibe su nombre de la provincia de Wollo, en...

Sonora Sunrise / Sunset: Un paisaje de cuprita y...

Una roca de cuprita y crisocola que hace cabujones de cielo rojo sobre...

Ópalo morado mexicano: Un ópalo común conocido como Morado.

Una variedad púrpura de ópalo común del centro de México Ópalo...

Sal de roca: Una roca sedimentaria compuesta por el...

Una roca sedimentaria compuesta por el mineral halita. Sal de...

Malaquita: Usos y propiedades del mineral y de la...

Utilizada como mineral de cobre, como pigmento, como piedra preciosa y como material...