¿Cuánto sabe sobre la extracción de petróleo? iStockphoto / Thinkstock La perforación petrolera existe desde hace más de un siglo. Pero debido a los numerosos desarrollos en la tecnología, ha crecido a pasos agigantados en ese tiempo. Y este crecimiento de la producción de petróleo también ha sido esencial para cambiar la faz de la civilización.
En 1859, Edwin Drake cavó lo que se considera el primer pozo de petróleo en Titusville, Penn. Durante ese período, El aceite se utilizó principalmente para fabricar queroseno con fines de iluminación. Pero el desarrollo de la industria del automóvil pronto encendió un nuevo mercado para el petróleo y estimuló el aumento de la producción, de 150 millones de barriles producidos en todo el mundo en 1900 a más de mil millones de barriles en 1925.
Una de las primeras innovaciones para mejorar la perforación petrolera fue la taladro rotatorio , utilizado por primera vez en la década de 1880. Esto utilizó una broca giratoria para excavar en el suelo (a diferencia del método de Drake de perforación con herramienta de cable que levantaba y dejaba caer una broca en el pozo). Para más información sobre el taladro rotativo, así como una descripción general del proceso de perforación petrolera, eche un vistazo a "Cómo funciona la perforación petrolífera".
Pero el taladro rotativo fue solo el comienzo de una larga serie de avances dramáticos que se desarrollarían en el siglo XX. Algunos de los más notables que analizaremos ayudaron a mejorar la eficiencia de la producción de petróleo al tiempo que facilitaron la búsqueda de petróleo.
Los perforadores de petróleo notaron rápidamente que los pozos cerca de la costa a menudo producían la mayor cantidad de petróleo. Era obvio que había un futuro rentable en la búsqueda de formas de extraer petróleo del fondo del mar. Ya en la década de 1880, los perforadores erigieron plataformas en los muelles. Pero no fue hasta 1947 que una compañía petrolera construyó el primer pozo de petróleo verdadero lejos de la tierra.
Desde entonces, y después de una larga disputa política en los Estados Unidos sobre quién tiene los derechos de arrendar áreas costa afuera para fines de perforación, despegó la industria de la extracción de petróleo en alta mar. Una de las tecnologías que impulsó el desarrollo de la perforación en alta mar fue vehículos operados a distancia , o ROV , que los militares ya estaban usando para recuperar equipos perdidos bajo el agua. Debido a que bucear en aguas profundas es peligroso, la industria petrolera adaptó los ROVS para la perforación en la década de 1970.
Controlado desde la plataforma sobre la superficie del agua, un ROV es un dispositivo robótico que permite a los operadores ver bajo el agua. Algunos tipos permiten al operador hacer que los brazos robóticos de un ROV realicen diferentes funciones, como conexiones submarinas e instalaciones en aguas profundas, tan profundo como 10, 000 pies (3, 048 metros).
Desarrollado en la década de 1940, el proceso de fracturamiento hidráulico se ha vuelto cada vez más importante en la extracción de petróleo. Resulta útil con depósitos "ajustados", donde las rocas que contienen el aceite no tienen poros dilatados. Esto significa que el aceite que fluye de las rocas es débil, y perforar un simple pozo en la roca no sacará gran parte del petróleo.
Para ayudar a estimular el pozo y expulsar el aceite atrapado, Los perforadores emplean la fracturación hidráulica. En este proceso, inyectan agua combinada con productos químicos en el pozo con suficiente presión para crear fracturas en las formaciones rocosas, fracturas que pueden extenderse cientos de pies de largo. Para evitar que las fracturas vuelvan a cerrarse, los perforadores envían un apuntalante , que es una mezcla de fluidos, arena y pellets. Estas fracturas permiten que el petróleo fluya más libremente de la roca.
Según el Instituto Americano del Petróleo, solo en los Estados Unidos, La fracturación hidráulica ha ayudado a bombear 7 mil millones de barriles adicionales de petróleo del suelo.
En primer lugar, buscar un buen lugar para excavar en busca de petróleo simplemente dependía de encontrar dónde había burbujeado hasta la superficie. Pero debido a que los depósitos de petróleo se pueden enterrar profundamente en la tierra, no siempre es obvio desde la superficie. Y debido a que es costoso instalar una plataforma y cavar un pozo profundo, a las empresas no les gusta perder su tiempo y dinero en un lugar improductivo. Finalmente, Se trajeron geólogos para averiguar dónde probablemente estaría el petróleo mediante el estudio de las formaciones rocosas de la superficie, campos magnéticos e incluso ligeras variaciones de la gravedad.
Una de las innovaciones más importantes en la exploración petrolera fueron las imágenes sísmicas tridimensionales. Esto se basa en la idea de que el sonido rebota y viaja a través de diferentes materiales de formas ligeramente diferentes. En este proceso, una fuente de energía, como un camión vibrador, envía ondas de sonido a las profundidades de la tierra. Los dispositivos especiales llamados geófonos se colocan en la superficie, que reciben los sonidos que rebotan y envían la información a los camiones de grabación.
Los ingenieros y geofísicos estudian las ondas sonoras registradas (en forma de líneas onduladas) para interpretar qué tipos de capas de formación rocosa se encuentran en esa ubicación. De esta manera, pueden construir imágenes en 3-D de lo que se encuentra debajo de la superficie (las imágenes en 4-D también explican el paso del tiempo). Aunque esta tecnología avanzada ayuda a reducir la cantidad de pozos perforados y hace que los pozos sean más productivos, no es infalible:los ingenieros tienen suerte si pueden predecir con precisión la ubicación de los depósitos de petróleo la mitad del tiempo.
Como acabamos de ver incluso con las tecnologías avanzadas de imágenes sísmicas actuales, Es difícil para los operadores de perforación saber exactamente lo que encontrarán al excavar un pozo de petróleo. Y hasta la década de 1980, También era difícil conocer los detalles sobre lo que estaba sucediendo con la broca mientras se cavaba el agujero. Este desafío fue superado por medición durante la perforación ( MWD ) tecnología.
MWD permite a los operadores recibir información en tiempo real sobre el estado de la perforación, así como la capacidad de dirigir el pozo en otras direcciones. Relaciona información como rayos gamma, temperatura y presión, así como la densidad y resonancia magnética de las formaciones rocosas. Esto tiene una gran variedad de funciones. Ayuda a los operadores a perforar de manera más eficiente al tiempo que evita reventones y fallas de herramientas. También ayuda a los operadores a demostrar que no están perforando áreas no autorizadas.
Lo que quizás sea más sorprendente es cómo esta información se transmite a la superficie. Debido a que no es práctico tender un alambre o cable por el pozo desde la superficie hasta la broca, En cambio, MWD se basa en m ud telemetría de pulsos . Una lechada de lodo que se envía al pozo para transportar los escombros hacia arriba (a través de la columna exterior del pozo) proporciona un canal acústico conveniente para enviar pulsos de lodo hacia arriba en un código binario que se decodifica en la superficie.
Una de las ventajas de MWD mencionadas anteriormente es que ayuda al operador a dirigir un taladro en diferentes direcciones. La capacidad de dirigir un taladro en direcciones que no sean directamente hacia abajo ha sido uno de los avances más importantes en la historia de la perforación petrolera.
Debido a que muchos depósitos de petróleo están esparcidos horizontalmente, los pozos verticales pueden no extraer suficiente petróleo de ellos de manera eficiente. A pozo horizontal se perfora en profundidad verticalmente al principio, pero luego cambia de dirección (en lo que se llama el punto de inicio ) antes de que se encuentre con el embalse (en el punto de entrada ) y se extiende horizontalmente a través de él. Pero las ventajas de la perforación horizontal van más allá del aumento de la productividad del pozo. También permite cavar pozos de forma segura en tierras protegidas y sensibles al medio ambiente.
Aunque el primer pozo horizontal se perforó en 1929, eran caros, y el desarrollo de la fracturación hidráulica pronto mejoró la productividad de los pozos verticales. Avances como MWD y conjuntos de motores orientables, sin embargo, hizo de la perforación horizontal una opción más viable en la década de 1980.
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