Herramientas de Perforación y Fresado

Trépanos

Los trépanos empleados en terminación y reparación de pozos son generalmente empleados para calibrar el casing o rotar cemento, rotar tapones reperforables, packers reperforables, etc., por lo que suelen usarse del tipo tricono.

Fresas

Son herramientas diseñadas para ser utilizadas en pozos donde la imposibilidad de extracción de la pesca obliga a tener que rotar o fresar los elementos que se encuentran dentro del pozo.

Aplicaciones de las Fresas

• Rotar tapones
• Lavado de sólidos o suciedad en el fondo del pozo
• Rectificado de punto de pesca
• Rotado de incrustaciones
• Rectificación de casings

Hay diversas formas de fresas de acuerdo con los diferentes problemas que presenten las pescas en los pozos:

• Fresas Planas
• Fresas Cónicas
• Fresa Piloto
• Fresas para cuñas desviadoras

Fresa Plana (Flat Mill)

Calzadas con carburo de tungsteno o insertos. Poseen un mayor ángulo de corte para materiales blandos (cemento). Se usan para rotar tapones, packers y rectificado de punto de pesca.

• Plana: Para el fresado de todo tipo de elementos como tapones puente, herramientas para squeeze, drill pipe, herramientas cementadas, packers, etc.
• Plana con Estabilizador: Fresa con estabilizador integral que le otorga direccionalidad en el fresado.

Fresa Cónica (Tapper Mill)

Ideal para fresar a través de restricciones, casing y líneas colapsadas (rectificaciones), retenedores y adaptadores. También para rotar incrustaciones. Calzadas con carburo de tungsteno o insertos.

Fresa Piloto (Pilot Mill)

Se utiliza para rotar de forma enhebrada (el piloto sirve como guía), el fresado de cañería de lavado, uniones de seguridad, zapatos lavadores, etc. El piloto puede estar calzado o no. Calzadas con carburo de tungsteno o insertos.

Aplicaciones de la Fresa Piloto

• Rotado de incrustaciones
• Rotado de restricciones

Herramientas de Producción

Packer

Son herramientas compuestas por unas gomas expandibles y mordazas de acero que sirven para formar un sello anular entre dos cañerías concéntricas o entre una cañería y la pared del pozo. Estos retenedores se emplean para separar fluidos, proteger de las presiones y la corrosión. Se clasifican en recuperables y permanentes.

Funciones del Packer

• Aislar la zona de interés
• Cementación
• Fractura
• Ensayo de Capa

Esfuerzos sobre el Packer

Uno de los aspectos más importantes cuando se evalúa la instalación de un packer es la determinación de la longitud y variación de esfuerzos a diferentes temperaturas, tensión/compresión y presiones.

Componentes de un Packer

• Cuñas (Slips): Mantienen al packer en su lugar
• Conos (Wedges): Expanden las cuñas
• Gomas o elementos: Sellan el anular
• Mandril (o Mandril de flujo): Permite el flujo a través de él

Movimiento de Tuberías

Hay 4 efectos diferentes que afectan la longitud y los esfuerzos en una tubería: efecto pistón, efecto buckling, efecto ballooning, efecto de la temperatura. Estos 4 efectos se calculan por separado; cada uno de ellos tendrá un valor y dirección. Cada cambio de longitud tiene un esfuerzo asociado. A modo de cálculo, se suman los efectos; adicionalmente, se calcula el valor de apoyo de peso y tensión.

Tipos de Packers

Packers Recuperables

Son aquellos que, una vez fijos en la profundidad de producción, pueden ser liberados mediante maniobras con la columna de tubing. Se usan tanto en los pozos de producción/inyección como en las maniobras de ensayo de capas.

Packers Semi-permanentes (Seal Bore)

Packers Permanentes

Son aquellos que, al fijarse, ya no se liberan mecánicamente, fijándose las cuñas y gomas de forma permanente. De ser necesario removerlos, se debe bajar una fresa para rotarlos. Son empleados en general en pozos productores de gas, para asegurar la aislación de la entrecolumna.

Clasificación Adicional de Packers

También pueden ser clasificados de acuerdo con:

• Su uso: De producción, De intervención
• Forma de fijado: A cable, Con cañería
• Sistema de fijado: Mecánico, Hidráulico, Inflable o Hinchable

Packer Recuperable de Tensión

Es una herramienta que se fija con cañería y el sistema de fijado es mecánico (rotación y tensión). Es utilizada en bajas profundidades, en procesos de inyección de agua, en operaciones de producción o en tratamientos de arena.

Aplicaciones del Packer Recuperable de Tensión

• Operaciones de producción
• Procesos de inyección de agua
• Operaciones de tratamiento de arena

Packer Recuperable de Compresión

Es una herramienta que se fija con cañería y el sistema de fijado es mecánico (rotación y compresión). Son herramientas diseñadas para retener la presión proveniente desde arriba o desde abajo, permitiendo que el tubing se mantenga en condiciones neutras, de compresión o de tensión. El packer posee una válvula ecualizadora con un sistema de sello múltiple que le permite realizar maniobras rápidas y ecualizar presiones entre la parte superior e inferior de la herramienta. El sistema de fijación está compuesto por mordazas de doble agarre con el objetivo de evitar el movimiento del packer en ambas direcciones debido a las diferenciales de presión.

Aplicaciones del Packer Recuperable de Compresión

• Instalaciones de producción, tratamiento e inyección de agua
• Como ancla en sartas de bombeo y en instalaciones de inyección selectiva
• Operaciones generales de ensayo y aislamiento de zonas
• Estimulaciones
• Puede utilizarse con altas presiones diferenciales

Packer Fijado con Cable

Es una herramienta que se fija con cable y, una vez fijado, se vincula a la cañería de producción a través de un anchor latch (elemento empaquetador con anclaje) o una campana On-Off para conectarse al tubing. Para liberarlo se necesita tensión con el tubing o rotando la tubería (según el modelo o el fabricante).

Aplicaciones del Packer Fijado con Cable

• Instalaciones de producción, estimulación, aislación de capas
• Intervención de pozos vivos sin utilización de fluidos densificados

Seal-Bore Packer (Semi-permanentes)

Permite movimiento de tubería. Puede o no tener un ancla en el niple sello.

Seal-Bore Packer Hidráulico (Semi-permanentes)

Es una herramienta de fijación hidráulica utilizada en operaciones de inyección de agua o de producción. Requiere presión diferencial hidráulica para activar el mecanismo de fijación. Posee un sistema de liberado por torque. El diseño de esta herramienta hace posible que se pueda bajar en tándem.

Aplicaciones del Seal-Bore Packer Hidráulico

• Operaciones de inyección de agua
• Operaciones de producción
• Otros tratamientos

Packers Permanentes

Se utiliza en pozos de altas presiones diferenciales y/o grandes variaciones de carga en la tubería de producción, en los que se requieren sellos inflables duraderos e inmóviles. Es empleado en pozos de gran profundidad o condiciones hostiles de presión y temperatura. Se puede fijar con wireline o con tubing. Para liberarlo hay que rotarlo.

Packers Inflables

Es un packer cuyas gomas están constituidas por un elastómero que se expande (hasta 3 veces su diámetro nominal) por presión a través de la tubería, rompiendo unos pines para iniciar la expansión. Permite pasar por restricciones. Pueden ser recuperables mientras no se hayan cementado los tramos superiores. La maniobra es rápida.

Packers Hinchables

En este caso, el elastómero se expande al entrar en contacto con un fluido determinado (petróleo o agua). Puede tardar varios días en hincharse y lograr el sello deseado.

Fijación de un Packer

Para una correcta fijación, se debe considerar:

• Liberado/grado de casing
• Canasta de calibre
• Limpieza de casing con scrapers
• Evitar setear el packer en lugares donde se seteó otro packer anteriormente
• Evitar dog legs, fallas o zonas de alto stress
• Buen cemento
• Evitar zonas de alta corrosión

Tipos de Packers o Retenedores

Packer de Copas

Es una herramienta utilizada para aislar múltiples zonas en pozos inyectores de agua. Está formado en su conjunto por dos juegos empaquetadores consistentes en elementos empaquetadores tipo packer y tipo copas.

Aplicaciones del Packer de Copas

• Instalaciones de inyección de agua

Un packer sin mordazas es un tándem.

• Aislación hidráulica
• No quita grados de libertad a la sarta
• Se pueden usar varios tándem a la vez

Para fijarlos, hace falta un packer de tensión/compresión en el extremo de la sarta.

Tapones

Son herramientas que tienen como finalidad proveer aislación selectiva tanto en intervenciones como durante la producción de un pozo. Empleadas en conjunto con los packers recuperables de compresión en las maniobras de terminación y reparación para ensayar capas por separado o solos para aislar zonas de fluidos que no se quieren producir.

Aplicaciones de los Tapones

• Operaciones de aislamiento de zonas
• Cementaciones
• Ensayo de capas
• Estimulación (fracturas – ácidos)

Clasificación de Tapones

Tapón Reperforable

Es utilizado para aislaciones de zonas y abandono de pozos. Puede ser rotado. Puede ser fijado con cable o cañería.

Tapón Recuperable

Utilizado para aislar zonas selectivamente, es de accionamiento mecánico de peso. Es bajado, accionado y recuperado por medio de un pescador.

Características del Tapón Mecánico Recuperable

Medidas: 4 1/2” – 5” – 5 1/2” – 7” – 9 5/8”.

• Anillos Calibradores
• Conjunto Empaquetador
• Sistema de Fijación
• Mordazas de Agarre
• Orificio de Circulación

Operación de Fijado y Hermetización

• “Fijado y Hermetización”: Mordazas de Agarre. Buen estado del sistema de sellos.
• “Agarre”: Garantizado por el “efecto de fricción”.

Ancla

Es un packer sin elementos de sello. Es una herramienta utilizada para anclar la sarta en instalaciones de producción. Puede ser para:

• Movimiento vertical (AIB)
• Rotación (PCP)

Permite dejar la sarta de producción en tensión y alineada con el casing y la varilla de bombeo, disminuyendo las superficies de rozamiento y aumentando, de esta manera, la vida útil de las partes. Las mordazas de fijación son de doble efecto, soportando los esfuerzos hacia arriba o hacia abajo indistintamente.

Impresores

Si existe incertidumbre acerca del tipo de objeto que debe ser recuperado, normalmente se corre primero con alambre, cable o cañería (de acuerdo con las condiciones operativas) un impresor. Este dispositivo utiliza un inserto de plomo blando, que proporciona una superficie sobre la cual se puede obtener una impresión de la parte superior de la pieza de pesca.

Herramientas de Pesca (Fishing Tools)

En la vida operativa de un pozo no es extraño que algún elemento u objeto quede dentro del casing o el tubing por alguna causa operativa o accidente. Para este caso, existen una serie de herramientas especiales para poder remover dichos elementos (instalaciones, objetos varios, cables, etc.). Esto se desarrolla en un proceso manejado por condiciones cambiantes durante la operación. Los trabajos de pesca exitosos empiezan con una excelente planificación.

Importancia de la Planificación en Operaciones de Pesca

Una preparación adecuada nos asegura que:

• La mejor opción de herramienta es seleccionada
• No se desperdicia tiempo y dinero en trabajos ineficaces
• El equipo, personal y otros activos estarán disponibles al ser necesitados

Clasificación de Pescadores

Estas herramientas se clasifican dentro de los siguientes grupos:

• Pescadores de agarre exterior (External Catch)
• Pescadores de agarre interior (Internal Catch)
• Pescadores para herramientas, materiales sueltos, cables de acero, etc. (Junk)
• Operaciones de lavado (Washover Equipment)
• Cortadores externos/internos (External/Internal Cutters)

Pescadores de Agarre Exterior

Overshot Serie 150

Diseñado para enganchar, obturar y tensionar un tamaño específico de tubería. Universalmente utilizados como primera opción. Se fijan mediante la combinación de rotación a la derecha con peso aplicado. Se libera golpeando hacia abajo, luego rotando a la derecha y tensionando.

Overshot Serie 10 y 20

Diseño compacto para pescar varillas de bombeo. Se usan en tubing de 2 3/8”, 2 7/8” y 3 1⁄2”. El Serie 10 cuenta con campana buscadora, anillo de control y dos tipos distintos de mordaza (espiral y canasta). El Serie 20 es de agarre corto con anillo de control y posee un solo tipo de mordaza (canasta).

Oversocket

Esta herramienta consta de una campana buscadora y mordaza desplazable, con un rango de pesca superior al Overshot. Tiene buscador y mordaza intercambiables de acuerdo con el diámetro de la pesca. Una vez pescado, no se puede liberar.

Terraja Hembra

Cuerpo extenso, cónico en su interior, que posee un perfil de rosca de diente de sierra, el cual permite engranar diferentes diámetros en un punto de pesca. No posee sistema de liberado propio. Siempre se debe bajar con una unión de seguridad.

Pescadores de Agarre Interior

Básicamente están compuestos por machos y arpones. Son herramientas que penetran en el interior de la pesca y que cuentan con un mecanismo o diseño de agarre interior. Los más comunes son:

• Pescador Cangrejo (Itco Type Spear)
• Pescador Macho (Taper Tap)
• Macho de Engrane (Pin Tap)
• Pescador Arpón (Wire Rope Spear)

Pescador Cangrejo

Hay dos tipos de mandriles: exterior liso y con tope. Tienen amplia superficie de agarre. Permite tensionar y golpear sin dañar la pesca. Fija girando una vuelta a la izquierda y tensionando. Posee sistema de liberado: libera golpeando hacia abajo y girando a la derecha.

Pescador Macho

Se utiliza como última opción de pesca inferior. Se baja con unión de seguridad. No posee sistema de liberado. Se fija dando peso y girando. Amplio rango de pesca.

Pescador Arpón

Es utilizado para recuperar cable y varillas. Diseño simple. Con tope superior que no permite el pasaje del cable hacia arriba de la herramienta.

Pescadores para Materiales Sueltos (Junk)

Estas herramientas se utilizan para agarrar materiales sueltos en el interior del pozo, tales como: cuñas de tubería, dados de llaves rotos, pedazos de cable, conos, pernos, etc. Los más comunes son:

• Pescador de Circulación Inversa (Reverse Circulation Junk)
• Pescador Magnético (Fishing Magnets)
• Pescador de Canasta (Junk Basket)
• Pescadores especiales

Pescador de Canasta de Circulación Inversa (Reverse Circulation Junk)

Aprovecha la circulación inversa que produce el fluido cuando sale de la canasta en forma de jet hacia el fondo del pozo para dirigirse hacia la parte interior de la canasta. Arrastra con ello los objetos por recuperar, los cuales quedan atrapados en el interior de la canasta. Su operación inicia de 1 a 2 m arriba del fondo del pozo, con la circulación del fluido; posteriormente, se aplica rotación y se baja hasta el fondo del pozo. En ese punto se aumenta el gasto de circulación y, finalmente, se suspende el bombeo y se lanza una bola metálica. Cuando la bola llega a su asiento se aumenta el caudal y se proporciona rotación y peso (se recomienda de 60 r.p.m. y 1 a 2 ton de peso), se calcula el tiempo de circulación requerido y se saca la canasta a la superficie.

Pescador Magnético (Fishing Magnets)

La herramienta está compuesta por un magneto (un imán) que provee 360° de cobertura sobre la longitud del cargador. Se lo emplea para recuperar el material ferroso (atracción magnética) de la pared del pozo, que normalmente es el resultado de la rotación de otros tubulares (tubing) o herramientas (packer, tapones, etc.).

Diseñado para permitir la circulación y leve rotación sobre el punto de pesca. Puede bajarse con Boot Basket encima para recuperar el material ferroso más pequeño. El diámetro del magnético debe ser 1/4” – 1⁄2” menor que el diámetro del pozo.

Pescador de Canasta (Junk Basket)

Es un elemento que va acoplado a herramientas para el raspado o cepillado de casing. Consiste en un trozo de caño con un “bolsillo” donde se acumula la viruta o suciedad del pozo. Permite limpiar el pozo durante el fresado o rotado. Se ubica inmediatamente por encima del trépano o la fresa. La turbulencia en el anular provoca la entrada de trozos de material que no salen a superficie por sus dimensiones.

Zapatos de Pesca

Son usadas cuando la pesca es de grandes dimensiones, por lo que es imposible recuperarlas con canastas convencionales. Las formas de estos zapatos dependen del trabajo a realizar y pueden ser de varias clases, como:

• Zapato con dedos o araña (Finger Type)
• Zapato con tetones (Dimple Type)
• Zapato cuña o aletas (Spring Tine Type)
• Zapato con cables (Cable Type)
• Zapatos Lavadores
• Zapatos Calzados (Wash Type)

Zapato con Dedos o Araña (Finger Type)

Es bajado cuando tenemos una pesca de grandes dimensiones en el fondo del pozo pero libre (no está agarrado). Fabricado en un acero suave que permite doblarse sin romperse. Aplicando rotación, circulación y peso de forma suave, permite cerrar los dedos y recuperar la pesca. Existen zapatos calzados conjuntamente con trampas interiores y cabezales que permiten enganchar los elementos que se rotan.

Zapato con Tetones (Dimple Type)

Pesca por fricción (trampas interiores). Se calibra el interior con algo similar a la pesca antes de bajarlo. Para pescar packers ya rotados, tubería suelta, trozos de tapones.

Zapato Cuña o Aletas (Spring Tine Type)

Cortes triangulares al diámetro y doblados hacia adentro que permiten la recuperación del material suelto. Se calibra antes de bajarlo. Pesca por fricción (trampa interior). Para pescar diámetros pequeños como cañones para punzados.

Zapato con Cables (Cable Type)

Con cables soldados en el interior del zapato para pescar y retener la pesca (trampa interior). La pesca debe estar suelta. La excesiva rotación podría desprender los cables. Apto para recuperar mazas, gomas, espárragos, etc.

Zapatos Lavadores

El conjunto de caños lavadores se compone de cabezal, caños y zapato lavador. Los caños lavadores de tubería se emplean para lavar exteriormente el cuerpo de tubería de un pozo, como parte de la preparación de la pesca. Generalmente son fabricados de cuerpo de tubería de resistencia especial y conexión resistente a la torsión. Dicho elemento es ideal para la limpieza exterior de la herramienta aprisionada en el pozo. La cantidad de caños lavadores se da en función de los espacios anulares existentes entre los caños lavadores, el agujero y la pesca que se va a lavar. En pozo abierto, su principal función es lavar por anular. En pozos entubados, es usado comúnmente para rotar packers, tapones, limpieza de casing con carbonatos, etc.

Zapatos Calzados (Wash Type)

Son manufacturadas a partir de caños lavadores, revestidos en su parte inferior con material especial para rotar y moler sobre la boca del cuerpo tubular que se va a pescar. La forma y características de los cortadores y del recubrimiento dependen de la necesidad del lavado y de la pesca por recuperar. Así pues, existen distintos tipos de zapatos de acuerdo con la pesca. El material para rotar y moler puede ser de carburo de tungsteno, insertos o diamantes. En determinados casos pueden utilizar trampas flotantes.

Herramientas para Limpieza de Casing

Son herramientas mecánicas empleadas para la limpieza de las paredes del casing. Es muy común que durante la vida productiva del pozo se depositen en las paredes de la cañería incrustaciones, parafinas u otras impurezas que pueden ser removidas de forma mecánica.

Scraper

Aplicaciones del Scraper

Remoción de costras, capas de lodo, cemento, viruta de perforaciones, parafinas, etc.

Cepillos de Acero

También existen conjuntos de cepillos de acero para la limpieza de las paredes del casing.

Otras Herramientas de Producción

Camisas Deslizables

Sistemas de apertura de fondo de camisas que dejan en contacto, por un orificio, la directa y la entrecolumna. La apertura/cierre se realiza con wireline o slickline (shifting tool).

Aplicaciones de las Camisas Deslizables

• Desplazamiento de fluidos
• Ecualización de presiones
• Producción selectiva

Niple

Son complementos que permiten fijar tapones recuperables en tubing para poder realizar maniobras de cambio de tubing o de boca de pozo sin tener que ahogar el pozo. Fijado y recuperación del lock (traba) con wireline o slickline.

Aplicaciones del Niple

• Tapón de barrera (boca de pozo)
• Tapones asiento en instalaciones de producción (por arriba y por debajo de los packers) para el cambio de tubing
• Check Valves
• Chokes (orificios de fondo)

Pata de Mula (Mule Shoe/Wireline Re-entry)

Es una tubular que se coloca en el fondo de la cañería. Perfil biselado (interior y exterior).

Aplicaciones de la Pata de Mula

• Guía para el re-entry del BHA de wireline
• Guía para el re-entry del slickline

Juntas o Unión de Seguridad

Uniones que se agregan al conjunto de rotación o de elementos de pesca para poder liberar la columna o sarta de tubing, dejando la herramienta aprisionada en el fondo. A determinado valor de tensión o torque, se libera la herramienta.

Operaciones Específicas

Punzado

Baja cañones de punzado y punza intervalos según programa; desmonta vía wireline.

Ensayo de Capas

• Arma conjunto de tapón (TPN) y packer (PKR)
• Baja la herramienta y aísla la capa a ensayar
• Fija el tapón (TPN), maniobra para liberar y fija el packer (PKR)