Dando continuidad a todo lo relacionado a la industria petrolera, en esta oportunidad quiero describir la importancia de realizar un diseño de tubería de revestimiento y de la importancia que esto imprime al diseño y construcción de un pozo de petróleo. Aprovechando la oportunidad que me da este nutrido espacio para agradecer y felicitar al gran proyecto #stem-espanol, #steemstem y a las comunidades amigas de #utopian-io y #curie por el especial apoyo a las publicaciones de carácter científico y académico en el idioma español. ##### ***Vídeo Introductorio: Diseño de revestidores. I parte*** ###### ***Autor del vídeo: @carlos84. El vídeo se realizó usando las herramientas de Microsoft Power Point, la imagen empleada para el vídeo es de dominio público de [pixabay](https://pixabay.com/es/photos/gas-natural-b%C3%BAsqueda-863266/)*** ### ***Introducción***

Son muchos los detalles a cuidar al momento de estar en las operaciones de perforación, sin embargo el tener la capacidad de elegir apropiadamente las tuberías de revestimiento para ser bajadas a un pozo, representa uno de los aspectos más importantes a considerar en la: programación, planificación y diseño de la construcción de un pozo de petróleo. Cuando nos encontramos ejecutando la planeación de la perforación de un pozo en sitio, tal vez pensamos que solo es necesario bajar tuberías al azar al pozo sin nada que importar, pero lo que no se toma en cuenta es que estas son actividades que requieren ingeniería y diseño, por lo que tener que diseñar un programa de revestidores en base a cantidad y calidad para ser bajados al mismo es de suma consideración. Si tomamos en cuenta que a altas profundidades del pozo nos vamos a encontrar con altas presiones, debemos de bajar a esa profundidad los tubos que soporten esas presiones, pero siempre tomando en cuenta que no debemos trabajar sobre diseño, ya que se debe considerar sobre todas las cosas la economía del proceso de perforación y la futura productividad del pozo. En vista a que los costos de perforación se pueden incrementar en pozos a mayores profundidades, la bajada de revestidores no es algo que escape dentro de los elementos que hacen subir los costos de perforación, tanto es así que las tuberías de revestimiento representa una de las partes más costosas de un programa de perforación, llegando a tener un costo promedio de 20% del costo total promedio de un pozo perforado. Por las razones antes expuestas toma importancia el poder realizar el diseño de los revestidores que serán bajados a un pozo, el ingeniero de diseño en perforación tiene la responsabilidad de saber cuáles son las condiciones con las que se puede esperar ocurran durante la perforación, y en base a esos problemas poder diseñar el programa de tuberías de revestimiento en función de lo más económico y que pueda soportar esas condiciones del subsuelo. ### ***Etapas de un programa de revestidores***

Es necesario enfocarse básicamente en tres etapas que resultan fundamentales para poder desarrollar un programa de revestidores: 1. Punto de asentamiento de la zapata. La zapata es el elemento guía y de anclaje del revestidor, saber dónde va a quedar anclado o soportado la tubería de revestimiento implica saber la presión que va a aguantar determinado revestidor, por lo que el tipo de revestidor va a determinar el punto de asentamiento del mismo. 2. Tipo de revestidor. Cuando hablamos del tipo de revestidor nos referimos a muchas cosas, por ejemplo el grado nominal del revestidor, el tipo de rosca, el tipo de acero, en fin prácticamente la estructura de la tubería, el tipo de revestidor disponible nos va a dar una idea de qué tipo de revestidor se puede bajar hasta una cierta profundidad. 3. Presión de trabajo del cabezal del pozo. Es muy importante manejar y manipular estos valores de presión, sobre todo cuando se están bajando los revestidores al pozo, ya que estos revestidores están diseñados para soportar un límite de presión donde puede llegar a ser deformada la tubería. De forma general se puede decir que estos tres elementos, resultan determinantes para prevenir a los revestidores de los efectos de presión y carga durante la perforación. ### ***Clasificación de los pozos en consideración al diseño de revestidores***

El diseño de los revestidores que se bajan a bajar en un pozo van a depender principalmente del propósito del pozo, claro está no solamente del propósito de producción del pozo, sino también de las presiones estimadas del yacimiento productor. Teniendo en cuenta estos propósitos se podrá tener una idea más sustentada del diseño de revestidores. En base a estas premisas los pozos en considerar al diseño de revestidores se pueden clasificar en: - Pozos normales de desarrollo y avanzada de un campo. - Pozos exploratorios. **Pozos normales de desarrollo y avanzada de un campo** Estos pozos se caracterizan por poseer la suficiente historia de perforación y producción de pozos vecinos, esta historia permite tomar las decisiones exactas en base a las condiciones de operaciones de perforación futuras entre las que figura el diseño de revestidores. Entre la información de pozos vecinos con la que podemos contar para nuestro diseño de revestidores están: presiones de poros, presiones de fracturas, información que permite hacer predicciones casi exactas en la selección de sartas de tubería de revestimiento que resultan bastante económicas. La información que nos proporcionan los pozos vecinos de esos campos de desarrollo deberían eliminar la hipótesis bajo las cuales se diseñaron las sartas de revestidores de pozos exploratorios, sin embargo, se debe tener mucho cuidado en estas áreas para estar seguro de que la producción e inyección no han alterado las presiones de la formación, de tal manera que obliguen a cambiar las densidades del lodo o el número de sartas de revestimiento que son requeridas. En conclusión no nos podemos confiar en los datos suministrados por los pozos vecinos, ya que pueden estar influenciados por la inyección de agua o gas para los pozos en producción, que a su vez pueden alterar el valor de la presión de yacimiento, y por ende sería un error cambiar el valor de la densidad del lodo o el número de revestidores. **Pozos exploratorios** Estos son pozos en los que se desconoce todo tipo de información referente a la perforación o producción, por lo que, las condiciones del diseño son más difíciles de determinar. Debido a la falta de información en los campos exploratorios, se hace necesario realizar un conjunto de hipótesis sobre la presión de poros y la resistencia a la fractura de las formaciones. Estas hipótesis son posibles gracias a la información que nos proporciona los estudios de sismología y toda la geología exploratoria que se pueda aplicar a estos campos. ### ***Propósito de las sartas de revestidores***

###### ***Diseño de la imagen: elaborada utilizando las herramientas de Microsoft Power Point, la imagen es de mi completa autoría.*** En la imagen anterior se presenta un programa de revestidores, los cuales son los más comúnmente usados en la construcción y diseño de un pozo de petróleo que son típicos para pozos profundos perforados en diferentes áreas. Por ejemplo dadas las siguientes condiciones en un pozo de petróleo donde no se encuentren: - Gradientes de presiones anormales. - Zonas de pérdidas de circulación. - Secciones de lutitas derrumbables. Pueden requerir de un diseño de revestidor donde solo se necesite bajar un arreglo de revestidor conductor y revestidor superficial para luego perforar hasta la profundidad final del pozo. Nada en perforación se ejecuta al azar, todo tiene un propósito o fin, al realizar el diseño de revestidores se cumple con un programa o arreglo de tubería de revestimiento que da respuestas a las diferentes profundidades del pozo, es por ello que resulta conveniente describir que propósitos cumple los revestidores: - Conductor. - Superficial. - Intermedio. - Camisas o liner. - Producción. Es importante que el ingeniero de diseño del programa de revestidores esté consciente del objetivo que cumple cada tramo de tubería de revestimiento que se va a bajar en el pozo, es por ello que las funciones de los revestidores se describen a continuación: **Revestidor Conductor:** Este revestidor es sumamente necesario para proteger las arenas pocos consolidadas que existen a pocas profundidades, para continuar profundizando un pozo sin bajar el revestidor conductor se nos presentan problemas en la circulación de fluido, para circular el fluido de perforación hasta la zaranda vibratoria es necesario que el fluido de perforación vaya sin tanto sedimentos superficiales que están presentes en las arenas superficiales, por lo que proteger el pozo a profundidades que oscilan hasta los 1000 pies de profundidad resulta fundamental. La sarta del revestidor conductor protege, también las restantes sartas de revestidores de la corrosión mientras que a su vez sirve de soporte estructural para el cabezal del pozo, prácticamente tiene muchas funciones de carácter superficial, ya que se pueden instalar en él, un sistema o conjunto desviador (diverter) para poder desviar el flujo hacia alguna distancia lejos del personal y del equipo, en caso de que se presente un influjo inesperado de los fluidos de la formación durante la perforación del hoyo superficial. Prácticamente este revestidor resulta muy funcional para servir de soporte de muchos elementos que son importantes para las operaciones de circulación del fluido y a su vez proteger a los demás revestidores que se bajan al pozo. **Revestidor Superficial:** Las profundidades superficiales albergan yacimientos de agua dulce (acuíferos) que necesitan ser protegidos de la actividad de perforación y evitar que sean contaminados, es por ello que una de las razones fundamentales de bajar el revestidor superficial es para proteger de contaminación con el lodo de perforación base aceite los acuíferos encontrados a esta profundidad. Otro caso de problemas operacionales que ocurren a las profundidades superficiales son los derrumbes de las arenas poco consolidadas, pero que al protegerlo con el revestidor superficial evitamos el derrumbe de las formaciones más débiles que están cerca de la superficie. En el caso de ocurrir con una arremetida de influjos no deseados al pozo, el revestidor superficial permite contener el influjo al momento de cerrar el conjunto de válvulas impide reventones (BOP). **Revestidor intermedio:** Cuando anteriormente explique el sistema de diseño para cumplir con un programa de revestidores, es generalmente diseñado para pozos profundos, como podemos observar en la imagen referente al programa de revestidores las profundidades para estos arreglos son de aproximadamente entre los 17000 a 18000 pies de profundidad, por lo que resulta conveniente recalcar que para estos pozos profundos, que penetran formaciones en muchos de los casos con presiones anormales, zonas de pérdidas de circulación o secciones de lutitas inestables, para solucionar una entrada de influjos en vista de la presencia de presiones anormales, o pegas de tuberías por hinchamiento de lutitas, es recomendable cubrir estas profundidades intermedias (8000 – 15000) pies con el revestidor intermedio. **Camisas o liners:** Esta tubería de revestimiento se caracteriza por no extenderse hasta la superficie, sino que están suspendidas o colgadas sobre la profundidad terminal del revestidor anterior de mayor diámetro, tal como lo muestra el segundo arreglo de izquierda a derecha de la imagen de programa de revestidores. Generalmente para colgar esta tubería se utilizan aproximadamente más o menos 300 pies de distancia entre el tope de la camisa y la zapata del revestidor para garantizar un buen sello del cemento. Una de las ventajas de las camisas o liners es que, como no se baja desde superficie se puede ahorrar costos en el diseño del programa de revestidores. Sin embargo el bajar y colgar este tipo de tubería de revestimiento, se pueden presentar problemas con el sello del colgador y las malas cementaciones. Una camisa o liners de producción es similar al revestidor intermedio, esto en el sentido que también sirve para aislar zonas problemáticas que tienden a causar problemas con el pozo durante las operaciones de perforación. **Revestidor de producción:** Esta es la sarta de revestimiento que se baja para cubrir el intervalo productivo, también proporciona protección al ambiente en el caso de que ocurra una falla en la tubería de producción durante las operaciones de producción y permite que dicha tubería sea reemplazada o reparada posteriormente durante la vida del pozo. El revestidor de producción si lo analizamos desde el punto de vista del primer arreglo de la imagen del programa de revestidores, podemos ver que este se baja desde superficie hasta la profundidad total. ### ***Criterios de diseño de revestidores***

###### ***Diseño de la imagen: elaborada utilizando las herramientas de Microsoft Power Point, la imagen utilizada es de dominio público de [pixabay](https://pixabay.com/es/photos/gas-natural-b%C3%BAsqueda-863252/)*** El diseño de un programa de revestidores depende de muchos factores, sin embargo podemos hablar que este diseño empieza desde el primer momento en que se tiene la localización donde va a perforar el pozo, evaluando siempre las condiciones tanto en superficie y en el fondo del pozo. El diámetro del revestidor de producción incluso está constantemente sometido a cambios que dependen de si existe o no hidrocarburos en grandes cantidades comerciales. El número y tamaño de las sartas de revestidores va a depender también del equipo y configuración de los equipos de subsuelo que se pretendan instalar en el pozo, es decir del tamaño de la tubería de producción y de otros equipos, determinan el diámetro interno mínimo del revestidor de producción. De manera práctica y concisa el diseño de los revestidores que van a ser bajados a un pozo se ve reflejado en el programa de perforación destinado a la construcción del pozo en cuestión, por lo que cualquier conjunto de especificaciones generales y operacionales que involucran el tecnicismo en la forma en cómo se van a bajar esos revestidores son determinados por otros miembros pertenecientes al equipo de perforación para que posteriormente sean aplicados por el ingeniero de operaciones de perforación. Por la experiencia obtenido en el departamento de perforación de PDVSA SERVICIOS PETROLEROS, les puedo mencionar que todo el diseño referente a los revestidores que se tenían que bajar a determinado pozo era diseñado por los ingenieros de diseño del pozo, exclusivamente del departamento de Ingeniería de visualización y desarrollo (VCD), posteriormente este programa se hacía llegar a la locación para que los ingenieros de operaciones dieran cumplimiento exacto del diseño en el programa de revestidores. En algunos casos, también, se debe tener en consideración la posibilidad de realizar la perforación de un pozo exploratoria, y como lo he explicado en párrafos anteriores el diseño de revestidores para campos que no sean en desarrollo, es decir exploratorios, el diseño de revestidores trae consideraciones distintas. El ingeniero de perforación, luego debe diseñar un programa que incluya tamaño de mechas, tamaños de revestidores en consecuencia a su diámetro, grado y profundidad de asentamiento de los revestidores, es por ello que en forma resumida, en la práctica, el diseño de revestidores consta de tres etapas básicas: 1. Determinar los tamaños y profundidades de asentamiento de las sartas de revestimiento a ser corridas. 2. Calcular el tipo y magnitud de las condiciones de esfuerzos que serán encontrados. 3. Seleccionar los pesos y grados de revestidores que soporten los esfuerzos determinados en la etapa 2. El tamaño y profundidad de asentamiento de los revestidores es una etapa en el diseño de los revestidores en lo que resulta muy importante determinar estos datos, ya que de ellos depende que los revestidores soporten las presiones de colapso a las que está sometido. En base a las presiones que serán sometidos los revestidores es importante seleccionar los revestidores que puedan soportar dichos esfuerzos. ### ***Criterios para la selección de las profundidades de asentamiento de los revestidores***

Básicamente los revestidores están en el pozo sometidos a altos valores de presión, esta presión es la que aportan los fluidos del yacimiento productor, es por ello que la selección del número de sartas de revestimiento y su respectiva profundidad de asentamiento va a depender de las consideraciones que se realicen referente a los gradientes de presión de poros y gradientes de fractura de las formaciones a ser penetradas. En base a estas premisas resulta muy importante tomar en cuenta los siguientes criterios: - Es muy importante la seguridad para prevenir las surgencias en las operaciones de perforación, es por ello que la profundidad de asentamiento de cualquier revestidor bajado al pozo, debe de ser tal que, en el caso que ocurra una arremetida de gas y bajo la posibilidad de que el pozo quede llene de gas, la profundidad de asentamiento del revestidor debe dar integridad a que no ocurra fracturas de las formaciones expuestas que quedan por debajo de la zapata del revestidor. - Para determinar una primera profundidad de asentamiento de cada zapata, se deben tener en cuenta: los datos geofísicos sobre la litología del área (arcillas hinchables, sal entre otros), zonas de pérdida de circulación, presiones anormales, gas en formaciones someras, etc. No es necesario de que el pozo en el que se vayan a bajar los revestidores sea de un campo en producción, siempre resulta importante tener a disposición los datos provenientes de los pozos vecinos, si el pozo es desviado es importante tener las previsiones en las zona de punto de arranque de la desviación (KOP). - **Condiciones de una surgencia para el diseño de revestidores:** Como lo mencione anteriormente, una de las formas de protegernos de una pérdida de circulación de lodo, y una posible surgencia de fluidos indeseados al pozo, es necesario determinar la profundidad de asentamiento de los revestidores tomando en cuenta las presiones de poro, presiones de fracturas, datos litológicos, formaciones problemas entre otros. Es necesario comprobar que la profundidad de las zapatas de todos los revestidores provean de la integridad necesaria de soportar la presión de fractura de las formaciones que están por debajo de las zapatas, por lo que se pueda garantizar que existe una resistencia a la fractura de las formaciones y que sean superiores a las presiones que se aplicarían en el pozo durante las operaciones de control en el caso de que ocurra una arremetida de un volumen determinado con el que se puede cuantificar el grado de seguridad del pozo. Para hacer esto, se deben definir las condiciones bajo las cuales puede ocurrir una arremetida, entre los que destacan: tipo de gas, volumen de ganancia en los tanques, densidad equivalente del fluido de surgencia, método de control del pozo (método del perforador, Método del ingeniero), punto débil del hoyo abierto inmediatamente por debajo de la zapata del último revestidor. Referente a los criterios para la selección de las profundidades de asentamiento de los revestidores, hay que considerar que las condiciones nombradas previamente son válidas también para pozos exploratorios, otra formalidad en el diseño que debe ser tomada en cuenta es que estas mismas condiciones deben ir ajustándose con la información obtenida de los pozos en desarrollo (pozos en producción) perforados en la misma área , estos datos que deben ir ajustándose son: presiones del yacimiento, punto débil del hoyo abierto, tipo de fluido de perforación. ### ***Aspectos operacionales que se deben cumplir para la ejecución del diseño y programa de revestidores***

Para la corrida de un revestidores muy importante una serie de consideraciones desde el punto de vista operacional, que le darán el feliz cumplimiento al diseño previamente realizado por los ingenieros de diseño del programa de perforación del pozo, para ello con la experiencia operacional que me compete, proporcionó mediante el siguiente artículo un cumulo de recomendaciones y consideraciones operacionales que ayudan a que el diseño de revestidores se pueda ejecutar de la mejor manera. El objetivo de toda corrida o bajada de cualquier revestidor es asentarlo a la profundidad que determina el diseño y programa de revestidores dejando un espacio de profundidad entre el revestidor y fondo del pozo, generalmente se toma un espacio de 5 pie de distancia. ***Procedimiento operacional para la bajada del revestidor*** - Medir y calibrar toda la tubería de revestimiento, antes de hacer el registro de medición de la tubería. - El ingeniero de operaciones, jefe de equipo y representante de la compañía de servicios encargada de la corrida del revestidor, deben verificar las dimensiones, características de los equipos y accesorios del revestidor de producción, tal es el caso del colgador, zapatas guías y todas las juntas de revestidores existentes en el taladro. - Para la corrida del revestidor se debe acondicionar y vestir la planchada del taladro a razón de todo lo que haga falta para trabajar en su bajada, tal como: llaves de fuerzas, elevadores, cuñas, collarín, equipos livianos y pesados, entre otros. - Realizar una reunión pre operacional y de seguridad con todo el personal involucrado en la bajada del revestidor al pozo, en los que se definan los pasos a seguir y donde se asignen todas las responsabilidades. - Se procede a bajar el revestidor en cuestión hasta la profundidad descrita en el programa y diseño de revestidores, siguiendo el siguiente orden: 1. Zapata guía flotadora. 2. Tubería de revestimiento. 3. Centralizadores de ser requeridos para que los revestidores quedan bien centrados en el pozo, y la cementación posterior sea lo más óptima posible. - Se recomienda colocar acero líquido (Baker lock) en las conexiones de las primeras 4 juntas de revestidores. - Se recomienda probar todos los equipos y accesorios que se vayan a utilizar para la corrida del revestidor, tal como: equipos de flotación zapata, colgador, lading collar entre otros, todo con el fin de descartar posibles fugas y obstrucciones. - Se recomienda emplear el uso de protectores o guardarroscas de goma al momento de subir los revestidores por la rampa, lo otro es que se debe aplicar grasa API en el pin de la rosca de cada revestidor en sus conexiones. - Se recomienda aplicar el torque correcto en el enrosque de los revestidores tal y como lo indique el programa de perforación. - Se debe llenar con lodo de perforación cada 5 juntas de tubería de revestimiento.

###### [Imagen de dominio público. Pixabay](https://pixabay.com/es/photos/gas-natural-b%C3%BAsqueda-863251/) Todas estas recomendaciones operacionales son recomendadas en forma general para cualquier revestidor basadas en mi experiencia en campo, sin embargo estas consideraciones pueden variar dependiendo del tipo de revestidor que se vaya a bajar y de las condiciones de equipos y personal existentes en el taladro, también dependen las consideraciones operacionales de las recomendaciones que den los ingenieros del diseño de revestidores. Lo importante es poder garantizar que con las mejores prácticas operacionales ejecutadas sobre la corrida del revestidor se pueda ir dando cumplimiento al programa de diseño de revestidores en el pozo, optimizando futuramente lo que puede garantizar la alta productividad del pozo. ### ***Resumen y consideraciones***

1. Para un diseño de revestidores se debe enfocar principalmente un programa de revestidores que contenga: la profundidad exacta de asentamiento del revestidor, tipo de revestidor y las presiones a las que será sometidas el revestidor. 2. Los pozos a las cuales se les realiza un programa de revestidores son los de desarrollo y exploratorios, para los pozos en desarrollo o producción es muy importante los datos que nos pueda proporcionar los datos guardados de los pozos vecinos del área, mientras que para los pozos exploratorios es muy importante los datos de geología y petrofísica. 3. La configuración mecánica o arreglo de los revestidores en un pozo va a depender de la profundidad del mismo, mientras más profundo sea el arreglo será más complicado y costos que el de un pozo somero. 4. Dentro de los criterios que debemos tomar en cuenta para un diseño de revestidores están las presiones de poros y de fractura para proteger a los revestidores de las presiones de colapso y de estallido a las que estará sometido, lo otro a considerar es que el diseño se debe realizar tomando en consideración que el diseño debe ser lo más económico posible y a su vez lo más seguro en función de las operaciones de producción del pozo. 5. Mientras perforamos un pozo, el programa y diseño de revestidores debe permitir soportar las presiones hidrostáticas del fluido de perforación por debajo del punto más débil que es la zapata del revestidor, todo con la intención también que ante una surgencia se pueda soportar las presiones de surgencia dentro del revestidor. #####

***Vídeo concluyente: Diseño de revestidores. I parte*** ###### ***Autor del vídeo: @carlos84. El vídeo fue realizado utilizando las herramientas de Microsoft Power Point, la imagen empleada para el vídeo es de dominio público de [pixabay](https://pixabay.com/es/photos/gas-natural-b%C3%BAsqueda-863260/)*** ### ***Bibliografía consultada y recomendada*** 1. Manual de perforación de pozos. Programa de Postgrado de Ingeniería de petróleo. Centro de formación y adiestramiento de PDVSA y sus filiales. Convenio M.E.M – LUZ – PDVSA. 2. [Diseño de revestidores por slideshare](https://es.slideshare.net/MagnusMG/19-fundamentos-para-diseo-de-los-revestidores) _____________________________________________________________________ ***"Para toda aquella persona que le apasiona la matemática, física, química, biología, educación e ingeniería, le recomiendo la etiqueta de #stem-espanol, es una comunidad que valora el contenido intelectual y académico de calidad, conservando siempre la originalidad de las publicaciones, por lo que se recomienda a todos aquellos amigos de steemit que deseen publicar utilizando esta etiqueta a no cometer plagio."***