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El cabezal de perforación de campos petroleros conecta el equipo de superficie con el pozo y ofrece una forma de gestionar la presión del pozo, proporcionar acceso al pozo para las actividades de perforación y alinear los instrumentos de perforación dentro del pozo. Hay varios tipos de cabezales de perforación de campos petroleros disponibles.
A continuación, se presentan algunos escenarios de uso típicos de un cabezal de perforación de campos petroleros:
Extracción de petróleo y gas
Esta es, con diferencia, la función más importante de un cabezal de perforación. El cabezal de perforación opera la broca, que es la responsable de penetrar los estratos rocosos que contienen yacimientos de petróleo y gas natural.
Perforación direccional y perforación horizontal
Se han desarrollado cabezales de perforación para permitir un control preciso de la dirección de la perforación. Los cabezales de perforación ahora pueden realizar lo que se conoce como "perforación de desviación", donde los ingenieros de campos petroleros pueden planificar la perforación en direcciones curvas y horizontales. Esto conduce a yacimientos ubicados a cierta distancia de la plataforma de perforación o debajo de áreas protegidas. La perforación vertical a grandes profundidades también es posible a través de esta tecnología avanzada. La perforación direccional y horizontal disminuye el número de sitios de perforación necesarios para acceder a una zona determinada y minimiza el impacto ambiental de la perforación.
Plataformas de pozos múltiples
Un cabezal de perforación puede utilizarse para perforar varios pozos desde una sola ubicación. Esto se conoce como una configuración de pozo de múltiples plataformas. El uso de plataformas de pozos múltiples disminuye el número total de sitios de perforación y el impacto ambiental de la extracción de petróleo y gas. También disminuye los costes de producción asociados a estas actividades.
Producción de energía geotérmica
El cabezal de perforación de campos petroleros también tiene una función importante independiente de la extracción de petróleo y gas. Desempeña un papel clave en la producción de energía geotérmica. La energía geotérmica se produce a partir de yacimientos de alta temperatura situados en las profundidades de la Tierra. La tecnología de perforación de campos petroleros se utiliza para acceder a estos yacimientos de alta temperatura para extraer el vapor o el agua caliente que se utiliza para producir energía geotérmica.
Almacenamiento de carbono subterráneo
El cabezal de perforación de campos petroleros también tiene un posible uso futuro que es de gran importancia para la sostenibilidad ambiental. Se trata de la perforación de almacenamiento de carbono subterráneo. La tecnología de perforación de campos petroleros puede utilizarse para crear grandes yacimientos subterráneos para almacenar de forma segura el dióxido de carbono. Este dióxido de carbono se capturará de los procesos industriales y las actividades de generación de energía para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y combatir el cambio climático.
Al comprar un cabezal de perforación de campos petroleros, el comprador debe optar por uno que ayude al control del pozo durante el proceso de perforación y proporcione un paso seguro y eficiente para las herramientas y los fluidos de perforación. Para lograrlo, deben considerar varios factores como los componentes del cabezal del pozo, el sistema de control de presión, el tipo y el tamaño de los cabezales de perforación necesarios, la fiabilidad y el historial del fabricante o proveedor que se está considerando, y los últimos avances tecnológicos en el diseño de los cabezales de perforación.
La elección del cabezal de perforación de campos petroleros adecuado también requiere el conocimiento de los componentes del cabezal del pozo y sus funciones. Para lograr una operación de perforación segura y eficiente, es importante comprender las relaciones entre el cabezal de perforación, el cabezal del pozo, el sistema de control de presión (que incluye los equipos de prevención de reventones) y los requisitos del programa de perforación.
Para elegir el cabezal de perforación adecuado, hay que tener en cuenta la profundidad y el diámetro del pozo, ya que estas medidas determinarán el tamaño y la clasificación de presión del cabezal de perforación necesario. También hay que entender que en las sartas de revestimiento superficial, donde existe un mayor riesgo de reventones debido a formaciones con grandes gradientes de presión, el cabezal de perforación utilizado aquí será diferente al que se utiliza en los pozos de alta temperatura y alta presión en alta mar. Hay que estar al tanto de los diferentes tipos de cabezales de perforación explicados anteriormente y saber cómo encajan en la operación general de perforación.
Por último, a la hora de elegir el cabezal de perforación de campos petroleros, hay que hacer hincapié en sus características de seguridad, como la compatibilidad con el equipo de prevención de reventones (BOP) y la idoneidad de sus mecanismos de sellado. Los elementos de sellado deben ser robustos, fiables y capaces de resistir los fluidos de perforación altamente abrasivos y los diferenciales de presión que pueden producirse durante la perforación.
P: ¿Por qué se llama árbol de Navidad en la perforación?
R: La cabeza de petróleo también se conoce como árbol de Navidad en el contexto de la perforación. Su nombre se atribuye a la semejanza con un árbol de Navidad real, ya que la estructura tiene un tronco vertical con ramas que sobresalen en diferentes direcciones.
P: ¿Cuál es la diferencia entre el cabezal del pozo y el árbol de Navidad?
R: El cabezal del pozo es la parte del pozo que está directamente encima del árbol de Navidad o en la superficie. Se conecta con diferentes piezas de equipo para formar un sitio de perforación funcional. Un árbol de Navidad para cabezal de pozo desprende un aspecto navideño, lo que hace que el nombre sea adecuado. El cabezal del pozo se refiere únicamente a donde sale el petróleo crudo o el gas de la tierra, mientras que el árbol de Navidad incluye válvulas, tuberías y accesorios para controlar el flujo.
P: ¿Cuál es la diferencia entre un cabezal de pozo subterráneo y uno superficial?
R: Un cabezal de pozo superficial es un cabezal de pozo visible por encima del suelo. Proporciona acceso a la formación geológica de donde emerge el petróleo crudo o el gas natural. Los cabezales de pozo pueden ser verticales, como el tronco de un árbol, u horizontales, como una tubería parcialmente enterrada. El cabezal de pozo por encima del suelo también puede denominarse collar. Por el contrario, los cabezales de pozo subterráneos son más complejos y están enterrados en las profundidades del suelo. El cabezal de pozo subterráneo proporciona soporte geológico y estructural al pozo. También permite las funciones de sellado y acceso a la formación geográfica.
P: ¿Qué son los cabezales de transporte en la perforación?
R: El dispositivo de perforación que se utiliza para conectar la tubería de perforación a la plataforma de perforación se conoce como cabezal de perforación o cabezal de transporte. El fluido de perforación se hace circular a través de la tubería de perforación para enfriar la broca y transportar los recortes a la superficie. En determinadas situaciones, un cabezal de perforación puede incluir una herramienta o un aparato para excavar o recuperar material del pozo perforado.