2010 PROCESO CONSTRUCTIVO DE POZOS TUBULARES CON BOMBA SUMERGIBLE
INTEGRANTES: NAVARRO RIOS, Paolo
DOCENTE: Ing. Janet Saavedra Vera
PROCESO CONSTRUCTIVO DE POZOS TUBULARES ¿Que es un pozo tubular? Un pozo tubular es una estructura hidráulica vertical y tubular que permite el acceso de agua subterránea presente en un acuífero. Los acuíferos son formaciones geológicas constituidas por rocas que almacenan y trasmiten volúmenes significativos de agua. Son efectivamente reservorios naturales subterráneos. La importancia de los pozos hoy no se restringe a la sobrevivencia humana (pozos de abastecimiento), más en muchos casos su uso está orientado para el desarrollo de varias actividades productivas como irrigación, abastecimiento industrial, rebalsamiento de lecho de agua en la industria minera etc. Para realizar el proyecto se requiere una base para la construcción de las perforaciones, se estudiara la geología del lugar, se recopilaran datos de pozos perforados en el entorno, prospección geofísica de superficie, etc. En el proyecto estarán contemplados todos los datos posibles: geológicos, hidrogeológicos, características de los materiales para la perforación como también de los materiales para completar, equipamiento de bombeo, potencia a ser instalada, aducción al punto de distribución, control de la producción y esquema de mantenimiento preventivo. Con todos estos datos reunidos se elabora el estudio de viabilidad económica del emprendimiento y se define su viabilidad- ejecutabilidad.
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Se construyen mecánicamente usando sistemas de rotación y/o percusión. Su profundidad puede variar entre decenas a centenares de metros. Se revisten (encamisan), con tubos de acero o plástico con un filtro para la entrada de agua. El diseño, longitud y tipo de filtro condicionan el rendimiento y la eficiencia de la perforación.
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La construcción de una buena captación requiere el conocimiento del acuífero y de adecuadas operaciones de limpieza y desarrollo.
PROCESO CONSTRUCTIVO:
PERFORACION DE LOS POZOS: Existen diferentes tipos de maquinarias y tecnologías en el mercado para la perforación de pozos tubulares para la captación de aguas subterráneas y acuíferos, dentro de los cuales resaltan los siguientes métodos.
Sistemas mecánicos: - Percusión a cable - Sacatestigo continuo
Sistemas con circulación directa de fluido - Rotativo con circulación Directa - Martillo neumático o Down the Hole - Hidráulico
Sistemas con circulación Inversa de Fluido - Rotativo con circulación inversa - Rotativo con circulación inversa con barra doble - Rotativo con circulación inversa con barra doble y martillo
Donde resaltan los métodos de perforación más importantes: •
Percusión y cable Este sistema de perforación ha ido evolucionando incorporando técnicas y materiales modernos, por lo que sigue siendo uno de los procedimientos más usados actualmente para la explotación de acuíferos e investigación, ya que presenta ventajas que los más modernos sistemas de perforación no han podido igualar. La técnica de perforación consiste en realizar un movimiento alternativo de bajada-subida de una masa pesada que en su caída va fracturando o disgregando la roca, desprendiendo de los mismos trozos de variado tamaño, que después se extraen por medio de una válvula o cuchara de limpieza. Es una técnica válida para cualquier tipo de material, sobre todo rocas consolidadas. El concepto básico de la perforación por percusión es el de un elemento metálico que golpea y deshace la formación: pico o trépano, y un elemento que recoge el terreno triturado: pala o cuchara de válvula. Con las nuevas y potentes sondas de percusión los rendimientos son espectaculares. La facilidad de manejo del caber en relación con el del varillaje en la perforación por rotación es una gran ventaja, otra ventaja es la de no necesitar este
sistema lodos o mezclas tixotrópicas siempre nocivas al libre paso del agua por los acuíferos.
Perforación rotativa: Se trata de una tecnología de perforación de rocas compactas y friables, por medio del uso de un sistema que conjuga la rotación y el peso de una columna rígida sobre una broca, tricónica o no. Complementa el sistema la circulación de un fluido especial que se destina a remover y transportar hasta la superficie los detritos cortados, refrigerar la herramienta y mantener la estabilidad en las paredes del pozo. En vista de la limitación de los sistemas de perforación a percusión con cable y rotativo con aire comprimido para la perforación de pozos con profundidades superiores a 400500m en rocas cristalinas y sedimentarias muy consolidadas, se encuentra en el sistema rotativo la alternativa adecuada para esta situación. De cierta manera, el sistema rotativo de hecho se constituyó en la mejor alternativa, inclusive cuando se considera la perforación en profundidades menores a la indicada, siempre que el desafío sea el de perforar rocas sedimentarias friables o poco consolidadas. En este caso, por la capacidad del sistema, se recomienda para cualquier profundidad. •
Perforación rotativa con bentonita o polímeros
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Perforación rotativa e instalación de revestimiento por martilleo
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Perforación rotativa con sistema Under Reaming
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Perforación Rotativa Dual
BROCAS PARA LA PERFORACION DE LOS POZOS En el extremo inferior de la columna de perforación existe una herramienta cortante que provoca la perforación de las rocas, denominada broca. Su trabajo involucra desde la fácil penetración en las rocas blandas, hasta la dificilísima “trituración” de las rocas duras.
BOMBA DE LODO En un equipo de perforación, la bomba es el elemento que realiza la función más Importante del sistema. Debe aportar un volumen conveniente de fluido, sea cual fuere La presión necesaria para elevar hasta la superficie los detritos originados por la acción De la broca, mantener el equilibrio de presiones dentro del pozo y refrigerar la broca. Preferentemente deberá haber en el cantero de obras dos bombas, las cuales podrán Usarse por separado, en paralelo o en serie. Las bombas usadas para la circulación de Fluido de perforación.
FLUIDO DE PERFORACIÓN Las formaciones sobreyacentes al acuífero podrán ser perforadas Con fluido a base de bentonita.
BENTONITA DE PERFORACION Producto resultante de utilizar bentonitas de alta calidad procedentes de una selección de tal manera que la bentonita es seguridad en constancia de una gran calidad en fluidos de perforación para la extracción de petróleo, agua potable así como energía geotérmica. La bentonita de perforación al mezclarse en proporciones adecuadas por metro cúbico de agua potable deberá tener una dureza total no mayor a 180 partes por millón. Dando al lodo de perforación preparado las especificaciones fisicoquímicas apropiadas tales como: viscosidad, densidad, estabilidad coloidal volumen de agua libre, enjarre,etc.
TUBERIAS DE REVESTIMIENTO
Son tuberías especiales que se introducen en el hoyo perforado y que luego son cementadas para lograr la protección del hoyo y permitir posteriormente el flujo de fluidos desde el yacimiento hasta superficie. También son conocidas como: Revestido res, Tubulares, Casting.
Selección.
La selección apropiada de las tuberías de revestimiento es uno de los aspectos más importantes en la programación, planificación y operaciones de perforación de pozos. La capacidad de la sarta de revestimiento seleccionada para soportar las presiones y cargas para una serie dada de condiciones de operación, es un factor importante en la seguridad y economía del proceso de perforación y en la futura vida productiva del pozo. El objetivo es diseñar un programa de revestidores que sea confiable, sencillo y Económico.
Funciones: La razón primaria de colocar una tubería de revestimiento en un pozo, es proporcionar Protección al hoyo en una forma segura, confiable y económica. Entre las funciones más importantes de las tuberías de revestimiento están: −Evitar derrumbes en el pozo durante la perforación. − Evitar contaminaciones de aguas superficiales. − Suministrar un control de las presiones de formación. − Prevenir la contaminación de las zonas productoras con fluidos extraños. − Al cementarlo, se puede aislar la comunicación de las formaciones de interés. − Confinar la producción del pozo a determinados intervalos. − Facilitar la instalación del equipo de superficie y de producción.
Características
Las tuberías de revestimiento se fabrican de acero de la más alta calidad y bajo estrictos controles de seguridad en los procesos de fabricación. Son del tipo sin costura, obtenidas por fusión en horno y soldadas eléctricamente. El API ha desarrollado especificaciones para la tubería de revestimiento, aceptadas internacionalmente por la industria petrolera. Entre las especificaciones incluidas para los revestidores y las conexiones están características físicas, propiedades de resistencias a los diferentes esfuerzos y procedimientos de pruebas de control de calidad. En los diseños se deben tomar en cuenta tales especificaciones para minimizar las posibilidades de fallas.
CEMENTACION DE POZOS
Proceso que consiste en mezclar cemento seco y ciertos aditivos con agua, para formar una lechada que es bombeada al pozo a través de la sarta de revestimiento y colocarlo en el espacio anular entre el hoyo y el diámetro externo del revestido. El volumen a bombear es predeterminado para alcanzar las zonas críticas (alrededor del fondo de la zapata, espacio anular, formación permeable, hoyo desnudo, etc.). Luego se deja fraguar y endurecer, formando una barrera permanente e impermeable al movimiento de fluidos detrás del revestido
Filtros Los filtros, son también conocidos por ser la parte más sensible De un pozo tubular profundo. Comúnmente se dice que se trata del corazón del pozo, en función de su importancia. El dimensionado de los filtros, la definición de sus características físicas constructivas, el tipo de apertura de las ranuras y la metodología de instalación son elementos que van a posibilitar un aprovechamiento adecuado del acuífero, con menores pérdidas de carga, la mejor eficiencia y relación de consumo de energía por metro cúbico de agua extraída. Inicialmente se puede indicar que en la fase de proyecto le corresponde al profesional a cargo de los estudios básicos definir las características de esta parte de la columna de revestimiento.
LIMPIEZA Y DESARROLLO La etapa de desarrollo de un pozo tubular profundo debe tener una planificación adecuada y criterios, de acuerdo con toda una secuencia de trabajo que permita una exploración económica y racional del acuífero. El planeamiento de las acciones de desarrollo, ya discutido en la fase de proyecto, se complementa de forma general con los servicios de finalización del pozo, en el momento en que se define una columna de revestimiento, de la posición y tipo de filtros a ser utilizados así como de las características litológicas de las rocas perforadas, y del tipo de fluido de perforación que fue utilizado durante la perforación del pozo.
Bomba sumergible
Una bomba sumergible es una bomba que tiene un impulsor sellado a la carcasa. El conjunto se sumerge en el líquido a bombear. La ventaja de este tipo de bomba es que puede proporcionar una fuerza de elevación significativa pues no depende de la presión de aire externa para hacer ascender el líquido. Se trata de una bomba de tipo centrífuga que acoplada a un motor sumergible, se constituye en un conjunto donde el eje de unión de una parte (Bomba) y la otra (motor) Es de pequeña extensión, reduciendo con esto las pérdidas de carga, demanda de energía, riesgos de daños, etc. Este equipamiento presenta la ventaja de que una vez definido el nivel de bombeo (nivel dinámico) para un determinado caudal de explotación, puede trabajar posteriormente debajo de este punto. El motor sumergible es alimentado por un cable eléctrico blindado y que puede operar a grandes profundidades sin riesgo de infiltración de agua y reducción de su aislamiento (Salvo daños físicos al mismo). Estos conjuntos moto-bombas pueden trabajar con caudales pequeños (1 m3/h) hasta caudales de centenas de metros cúbicos por hora, durante miles de horas, sin requerir su remoción (siempre que sean operados convenientemente
MANTENIMIENTOS Y CUIDADOS QUE SE DEBERAN TENER Consiste en un conjunto de actividades que, una vez observadas, permitirá el Acompañamiento de la vida útil del pozo, tanto en lo que se dice respecto a su Producción, en cuanto a eficiencia del sistema constituido por el pozo propiamente Dicho y el acuífero o el sistema de bombeo. El monitoreo de una unidad de producción se puede realizar de manera manual o automática, dependiendo de los recursos disponibles en términos de registro y transferencia de información.
DATOS QUE DEBERÁN SER REGISTRADOS Usualmente son objeto de registro diario, semanal, mensual o inclusive en períodos mayores, (semestre o año) los siguientes parámetros: • Producción en metros cúbicos hora • Presión en la salida del pozo • Nivel estático y dinámico • Nivel de cloro y fluor (cuando se trate de aguas de abastecimiento público) • Tiempo de funcionamiento diario • Lecturas de consumo de energía y de los parámetros involucrados (tensión, amperaje, etc.) • Colecta y análisis periódico de agua del pozo, siguiendo los patrones indicados Por los órganos gestores de los recursos hídricos.
PLANEAMIENTO Y CONTROL OPERACIONAL El planeamiento y control operacional de los sistemas de abastecimiento de agua, a Través de pozos tubulares profundos tiene por objetivos: • Optimización del sistema, con el objetivo de una producción a menor costo. • Reducción de las intervenciones de emergencia • Planeamiento de sustituciones y reducción de riesgo • Obtención de una mejor condición de funcionamiento con aumento de la Eficiencia del sistema como un todo.
Mantenimiento de pozos En vista de los parámetros observados en la operación de pozos, será posible efectuar Intervenciones programadas en los pozos, de tal manera que se reduzcan los costos Directos e indirecto de tal procedimiento. Una intervención programada permitirá una actuación directa en el problema centro que estuviera ocasionando una pérdida de eficiencia del sistema. Así, los indicadores observados en el monitoreo, deberán posibilitar la intervención en conjunto o parte de este, cuando y donde fuera deseable para el usuario del sistema. La intervención podrá correr aisladamente en el pozo, en el conjunto de bombeo o inclusive en el propio acuífero. Para cada situación los indicadores obtenidos y registrados durante la operación permitirá la identificación del probable caudal y de las soluciones que podrán ser adoptadas, y con el instrumental más adecuado para cada caso. Situaciones resultantes de problemas en el equipo de bombeo son las más frecuentes y en nivel de gravedad pueden resultar de problemas de incrustación, corrosión y producción de arena, producción de pre filtro, etc. No se entrará en detalle sobre las principales causas y efectos así como sobre los métodos convencionales o no mas utilizados en los procedimientos de mantenimiento, porque merecerían un capítulo aparte. En resumen, la observación que se debe realizar e s de que un pozo debe ser permanentemente monitoreado, así como cualquier otra unidad de producción de agua (Sea una fuente, toma y estación de tratamiento de agua, etc.). El hecho de que un pozo ocupa un lugar de pequeñas dimensiones, produce que el mismo quede escondido de las responsables, y no en pocas ocasiones se trata de un área que termina modificando el espacio de almacenamiento de materiales, inclusive algunos de alto riesgo para el pozo y el sistema que allí funciona (caso de tanque de combustibles, productos agrícolas y otros).
