Revestimiento de producción

Qué es el revestimiento de producción?

En la perforación petrolera, el revestimiento de producción, también conocido como revestimiento de yacimiento, es la última capa de revestimiento que se introduce en el pozo y contribuye directamente a la producción de petróleo y gas. Constituye el núcleo de toda la estructura del pozo y sirve como infraestructura permanente que conecta el yacimiento de petróleo y gas con la superficie. Sus funciones principales incluyen mantener la estabilidad del pozo, aislar las filtraciones verticales de las capas de petróleo, gas y agua, y crear un canal de alta velocidad para la producción de petróleo y gas.

Funciones del revestimiento de producción:

Las funciones principales del revestimiento de producción se pueden resumir de la siguiente manera:

1. Formación de un canal de producción permanente

Crea un canal de flujo completo desde el yacimiento de petróleo y gas hasta la boca del pozo para garantizar la producción a largo plazo, proporcionando una vía sólida, estable y sellada para que el petróleo y el gas fluyan desde yacimientos a miles de metros de profundidad hasta la superficie. Esta es su función más fundamental.

2. Aislamiento efectivo de la zona de producción
La cementación de alta calidad aísla completamente el yacimiento de petróleo y gas de otras formaciones suprayacentes (especialmente la capa de agua). Esto evita que el agua penetre en la capa de petróleo y que el petróleo y el gas entren en otras formaciones, garantizando así la producción del petróleo y el gas deseados y protegiendo la estructura del yacimiento.

3. Aloja las instalaciones de producción en el fondo del pozo
Dentro del revestimiento de producción, se instala un conjunto completo de equipos de producción, que incluye tubería de producción, empacadores y válvulas de seguridad. El revestimiento de producción proporciona espacio para la instalación y operación de estos equipos.

4. Soporta diversas presiones de operación
Debe soportar las presiones en el fondo del pozo de la producción a largo plazo.
De especial importancia, debe soportar las presiones extremadamente altas generadas por las medidas de estimulación (como la fracturación hidráulica y la acidificación) sin reventar ni deformarse.

5. Proporciona una barrera de control del pozo

Como parte del sistema de control de presión del pozo, el revestimiento de producción y su conjunto de cabezal de pozo forman una barrera crítica para evitar fugas incontroladas de petróleo y gas. 

Características Clave del Revestimiento de Producción:

a. Última Capa: Es la última capa de revestimiento que se ejecuta durante la perforación y alcanza la mayor profundidad.

b. Máximos Requisitos de Calidad: Se imponen exigencias extremadamente altas al material de la tubería en cuanto a resistencia, sellado y resistencia a la corrosión, ya que está diseñada para durar décadas y su reparación o reemplazo es extremadamente costoso. 

c. La calidad de la cementación es crucial: La calidad de la cementación es clave para garantizar un aislamiento efectivo del estrato de producción y debe verificarse rigurosamente mediante métodos como el registro sónico.

d. Tamaño Pequeño: Al estar anidada en la capa más interna, su diámetro exterior suele ser menor que el del revestimiento técnico superior. Los tamaños comunes incluyen 7 pulgadas y 5-1/2 pulgadas (como revestimiento de producción).

Tamaño del Revestimiento de Producción:

El tamaño del revestimiento de producción no se selecciona arbitrariamente; es el resultado final del diseño general del pozo (procedimiento de revestimiento). Debe coincidir con el tamaño del revestimiento técnico o de superficie superior.

Tamaños más comunes:
7 pulgadas: Este es el tamaño de tubería de revestimiento de producción más utilizado a nivel mundial, tanto en pozos convencionales de petróleo y gas como en pozos no convencionales de gas de esquisto.
5-1/2 pulgadas: También muy común, se utiliza a menudo en pozos relativamente poco profundos o como revestimiento de producción.

Otros tamaños comunes:
9-5/8 pulgadas: Se utiliza a menudo en pozos de alto rendimiento, pozos de gas de alta presión o pozos que requieren un mayor diámetro interior para acomodar herramientas complejas de fondo de pozo. 4-1/2 pulgadas: Se utiliza comúnmente en pozos de pozo angosto, pozos de bajo rendimiento o como revestimiento para pozos más profundos.

Una secuencia típica de entubado ilustra claramente esta decisión:

Entubado de superficie: 13-3/8 pulgadas
Entubado técnico: 9-5/8 pulgadas
Entubado de producción: Instalar entubado de 7 pulgadas o liner de 5-1/2 pulgadas

Punto clave: El entubado de producción debe poder atravesar sin problemas el diámetro interior del entubado superior (generalmente el entubado técnico). Se debe mantener suficiente espacio anular entre ambos para asegurar una instalación fluida y mantener el espesor y la calidad de la vaina de cemento.

Factores principales que determinan el tamaño del entubado de producción:

1. Características del yacimiento y requisitos de producción
Pozos de alto rendimiento: Se requiere un diámetro interior mayor para reducir la resistencia al flujo y aumentar la producción de petróleo y gas, por lo que se puede seleccionar un entubado de 9-5/8 o 7 pulgadas.
Pozos de gas: Los altos caudales de gas generalmente requieren un diámetro interior mayor para reducir las pérdidas por fricción.

2. Medidas de Estimulación de la Producción
Para pozos de gas de esquisto o petróleo de baja presión que requieren fracturación hidráulica, la tubería de revestimiento de producción debe soportar presiones de bombeo y caudales extremadamente altos. La tubería de revestimiento de 7 pulgadas, debido a su excelente capacidad de soporte de presión y gran diámetro interior, es la opción preferida para la perforación no convencional.

3. Herramientas de Fondo de Pozo y Métodos de Completación
Si el diseño de la completación del pozo es complejo y requiere el uso de empacadores de gran tamaño, camisas deslizantes, terminaciones inteligentes y otras herramientas, se debe seleccionar una tubería de revestimiento de producción lo suficientemente grande (por ejemplo, de 7 pulgadas) para facilitar el acceso a estas herramientas.

4. Economía y Producción a Largo Plazo
Cuanto mayor sea la tubería de revestimiento, mayor será el costo. Los ingenieros deben encontrar un equilibrio entre el costo inicial y los beneficios de producción a largo plazo. Una tubería de revestimiento de tamaño insuficiente puede limitar futuros aumentos de producción o la flexibilidad operativa.

Revestimiento de producción vs. tubería de petróleo:

Revestimiento de Producción: Una estructura permanente del pozo que aísla la formación y proporciona una ruta para la tubería de producción.
Tubería de petróleo: Tubería reemplazable que se extiende dentro de la tubería de producción para transportar petróleo y gas.

La tubería se suspende de un gancho dentro de la tubería de producción. El petróleo y el gas se producen típicamente desde el interior de la tubería. En pocas palabras, la tubería de producción es la "pared" y la tubería es la "tubería de agua dentro de la pared".

Análisis y prevención de fallas:
Las fallas de la tubería de revestimiento se producen principalmente debido al desgaste por rozamiento de las roscas (42%), el colapso de la tubería (31%) y la perforación por corrosión (19%).
Las tecnologías clave para mejorar la confiabilidad incluyen: la optimización del diseño de la sarta mediante análisis de elementos finitos; el desarrollo de tuberías de revestimiento de recuperación térmica con inyección de vapor para abordar la deformación por tensión térmica; y la aplicación de recubrimientos de aleación a base de níquel para resistir la corrosión por H₂S.

En yacimientos de petróleo y gas agrios, el material de la tubería de revestimiento debe tener una dureza ≤HRC22 y utilizar tecnologías de protección compuestas, como el revestimiento de fibra de vidrio o el aluminizado.

Si se compara la perforación de un pozo con la construcción de un edificio:

Conductor y revestimiento de superficie: Consisten en la cimentación, la impermeabilización subterránea y los muros de carga.

Revestimiento técnico: Son soportes temporales que se añaden durante la construcción para adaptarse a una geología compleja. 

Revestimiento de producción: Una vez finalizado un edificio, sirve como muro de carga definitivo y pozo de tuberías dentro del edificio. Todas las líneas de agua, electricidad y gas (oleoductos y equipos) pasan por esta sección.

En resumen, el revestimiento de producción es la columna vertebral de un pozo de petróleo y gas. Su diseño y calidad determinan directamente si el pozo puede producir petróleo y gas de forma segura, eficiente y sostenible.

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