Revestimiento de superficie

Qué es el revestimiento de superficie?

El revestimiento de superficie es un tipo de revestimiento OCTG. Se trata de la segunda capa de revestimiento que se introduce en el pozo (la primera es la revestimiento conductora) y la tubería principal que forma la estructura del pozo. Se baja desde la boca del pozo, penetrando capas superficiales blandas y cualquier formación de agua dulce poco profunda, y descansando sobre una formación suficientemente dura y estable (generalmente roca madre).

Profundidad: La profundidad varía de decenas a cientos de metros, dependiendo de la profundidad de la capa de agua dulce y las condiciones geológicas. Su propósito principal es aislar las capas de agua dulce más profundas y las formaciones de gas someras, lo cual es crucial para la seguridad del control del pozo. El revestimiento de superficie está diseñado para penetrar acuíferos someros (como acuíferos confinados fracturados y porosos en rocas clásticas terciarias) para lograr un aislamiento completo de la formación mediante cementación.

Estructura: Consiste en una serie de tubos de acero de alta resistencia conectados mediante roscas especiales. Tras el descenso, se inyecta cemento en el espacio anular entre la sarta y la pared del pozo para fijarlo permanentemente.

El revestimiento de superficie, como primera barrera en un sistema de revestimiento multicapa, debe cumplir con las especificaciones técnicas de resistencia a las fuerzas de extrusión externas y a la suspensión en boca de pozo. En la práctica de la ingeniería, la lechada de cemento debe regresar a la boca de pozo para asegurar el sellado anular y reducir el riesgo de interferencias entre el petróleo y el agua. La tecnología de inspección requiere el monitoreo periódico de modos de falla como la perforación por corrosión y la deformación mecánica.

Función del revestimiento de superficie:

El revestimiento de superficie desempeña un papel crucial en el proceso de perforación. Sus funciones específicas son las siguientes:

1. Aislar acuíferos confinados superficiales y formaciones complejas superficiales. 

Esto bloquea la vía de contacto entre el petróleo y el gas y el agua subterránea, impidiendo que las sustancias químicas presentes en el fluido de perforación o en los fluidos de formación contaminen los valiosos recursos de agua dulce. Este es un requisito legal.

2. Estabilizar el pozo. 

Esto refuerza la pared del pozo en formaciones rocosas superficiales sueltas, previniendo el colapso del cabezal del pozo y la pérdida de fluido de perforación, y asegurando la estabilidad para la perforación posterior.

3. Proporciona una estructura de soporte fundamental para la instalación de equipos de control de pozos, como preventores de reventones y cabezales de revestimiento.
El conjunto de preventores de reventones, pesado y de alta presión, se instala directamente en la brida, en la parte superior del revestimiento de superficie. Actúa como la "puerta" para el control del pozo, y el revestimiento de superficie proporciona una base sólida para esta compuerta.

4. Aísla los peligros geológicos superficiales.
En formaciones superficiales pueden existir capas superficiales de gas o agua a alta presión. El revestimiento de superficie proporciona la primera barrera confiable, impidiendo que estos fluidos a alta presión escapen incontrolablemente a la superficie y causen eventos catastróficos como reventones, incendios o explosiones.

Características distintivas del entubado de superficie:

1. Gran diámetro: Su diámetro exterior suele ser el segundo más grande, superado por el del entubado, siendo los tamaños comunes de 13 3/8 pulgadas, 16 pulgadas y 9 5/8 pulgadas (para pozos menos profundos).
2. Poca profundidad, pero significativa: Aunque no se penetra profundamente, constituye la primera barrera sustancial para la seguridad del control del pozo y la protección ambiental.
3. Conexión al cabezal del pozo: Sirve como base para la instalación del preventor de reventones de alta resistencia y el equipo posterior del cabezal del pozo, y todas las operaciones de perforación posteriores dependen de su estabilidad.
4. Requisitos estrictos de retorno de cemento: Durante la cementación, el cemento debe regresar desde el fondo del entubado hasta la superficie para garantizar el aislamiento completo de la capa superficial. Esto requiere una verificación rigurosa mediante el registro de pozos.

Revestimiento de superficie vs. Revestimiento intermedio vs. Revestimiento de producción:

1. Revestimiento de superficie: Énfasis en la protección
Sus objetivos principales son abordar los problemas cerca del cabezal del pozo: proteger el medio ambiente (formaciones de agua dulce), establecer una base de seguridad (instalación de preventores de reventones) y prevenir desastres en capas someras. Su función es orientada hacia el exterior, prestando servicio a los entornos de superficie y de capas someras.

2. Revestimiento intermedio: Énfasis en la seguridad
Su objetivo principal es garantizar la seguridad y la fluidez del proceso de perforación. Cuando surgen condiciones subterráneas complejas que no pueden equilibrarse con la presión del fluido de perforación (como encontrar una zona de alta presión que resulta en un reventón, o encontrar una zona de pérdida de flujo que resulta en una pérdida de retorno), el revestimiento intermedio debe bajarse para aislarlas; de lo contrario, la perforación no puede continuar. Es una "válvula de seguridad" orientada al proceso para abordar riesgos subterráneos desconocidos.

3. Revestimiento de producción: Énfasis en la durabilidad
Su propósito principal es servir durante todo el ciclo de vida de producción de un pozo de petróleo y gas (que puede durar décadas). Debe garantizar la integridad del canal, la resistencia a la corrosión y aislar eficazmente la zona de producción de otras zonas. Es una herramienta orientada a resultados, que sirve como vehículo para alcanzar los objetivos de producción.

A demanda o no: La diferencia en la lógica de operación

El revestimiento de superficie y el de producción son obligatorios en casi todos los pozos:
Sin revestimiento de superficie, las operaciones son ilegales y extremadamente peligrosas.
Sin revestimiento de producción, la producción efectiva es imposible.

El revestimiento intermedio (también llamado revestimiento técnico) es opcional:
Si la geología es simple y no hay complicaciones desde la zapata del revestimiento de superficie hasta la zona de producción objetivo, el revestimiento intermedio no es necesario y el revestimiento de producción puede instalarse directamente hasta la profundidad planificada del pozo.
Cuanto más compleja sea la geología, más capas de revestimiento intermedio se requerirán y mayor será el costo del pozo.

Cuáles son los tamaños típicos de revestimiento de superficie utilizados en la perforación? 

Los tamaños de tubería de revestimiento superficial se expresan generalmente por su diámetro exterior. Los rangos de tamaño más comunes son los siguientes:

Tamaño más común:
13-3/8 pulgadas: Este es el tamaño más utilizado en la perforación terrestre y marítima a nivel mundial.
16 pulgadas: También muy común, se utiliza a menudo para pozos que requieren perforaciones más grandes o en geologías más complejas.

Otros tamaños posibles:
9-5/8 pulgadas: Se utiliza para pozos menos profundos con geologías más simples.
20 pulgadas: Se utiliza a menudo para pozos muy profundos o marítimos. Como tubería de revestimiento superficial, el conductor subyacente puede ser mayor (por ejemplo, 36 pulgadas).

Estos tamaños proporcionan una protección adecuada para los acuíferos de agua dulce y proporcionan suficiente integridad estructural al pozo durante la fase inicial de perforación. Además, el diámetro de la tubería de revestimiento superficial se selecciona para permitir la instalación de sartas de revestimiento posteriores que se extenderán a mayor profundidad en el pozo durante la perforación.

Nota: Se debe mantener un espacio anular suficiente (normalmente de 2,5 a 5 cm) entre cada capa de revestimiento y el pozo, así como entre sí, para garantizar una instalación fluida del revestimiento y un espesor y resistencia adecuados de la capa de cemento.

Estructura y requisitos de diseño del revestimiento de superficie:
Posicionamiento del pozo: Esta sirve como la primera capa del sistema de revestimiento, con el revestimiento intermedio y el revestimiento de producción conectados por debajo.

Parámetros del revestimiento:
La profundidad de corrimiento típica es del 15 al 20 % de la profundidad del pozo (300 a 400 metros de revestimiento para un pozo de 2000 metros).
El diseño anticolapso requiere el cálculo del punto de equilibrio entre la presión de poro de la formación y la presión de fractura.

Tecnología de cementación:
Utilice cemento para pozos petrolíferos de grado G para inyectar el espacio anular del revestimiento. La lechada de cemento debe retornarse a la superficie para formar un sello continuo.
La profundidad de la zapata del revestimiento se determina optimizando modelos matemáticos de gradiente de poro y gradiente de fractura.

Especificaciones de Construcción:
Se debe utilizar lodo limpio durante el proceso de perforación para reducir el riesgo de obstrucción por detritos de roca.
La instalación del cabezal de revestimiento incluye pasos como la colocación del manguito antidesgaste y la prueba de presión. El colgador deslizante debe soportar el peso de la sarta de revestimiento subsiguiente.
El conjunto del cabezal del pozo utiliza sellador moldeado por inyección para lograr un sellado BT. En condiciones extremas, se puede inyectar fluido de control a través de los orificios laterales del cabezal de revestimiento.

Impacto Ambiental:
Los defectos en la calidad de la cementación pueden causar un cruce de petróleo y agua, lo que lleva a la infiltración de benceno y metales pesados contaminantes en el acuífero.
Un estudio de caso de un pozo de 3000 metros de profundidad en Xinjiang demostró que 600 metros de revestimiento de superficie, combinados con aislamiento de cemento, pueden eliminar el 90 % del riesgo de contaminación.

Inspección y Mantenimiento:
La norma de inspección 2025 exige el uso de imágenes acústicas y tecnologías de detección de fallas electromagnéticas para evaluar la corrosión y la deformación del revestimiento. Las áreas clave de monitoreo incluyen las zonas de concentración de tensiones, como la sección de transición de la zapata de revestimiento y las conexiones roscadas.
Los intervalos de inspección regulares se ajustan dinámicamente en función de la tasa de corrosión del revestimiento.

En resumen, aunque el revestimiento de superficie es corto, es fundamental para la seguridad y la protección ambiental de todo el pozo. Su diseño y calidad de construcción son esenciales para el éxito de las operaciones de perforación. Generalmente se utilizan 13-3/8 pulgadas o 16 pulgadas, pero el tamaño específico debe determinarse según el diseño de ingeniería de cada pozo.

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