Innovaciones en técnicas de perforación para maximizar la extracción de petróleo

Introducción

La industria petrolera sigue siendo la principal fuente de energía a nivel mundial, aunque los procesos de extracción y producción cada vez son más costosos y complejos. Ante estos desafíos, los avances tecnológicos en las técnicas de perforación son determinantes para optimizar y transformar estos procesos. Además, estas innovaciones apuntan a reducir los impactos ambientales y mejorar la eficiencia operativa, satisfaciendo la creciente demanda energética global.

Este artículo explora las tendencias actuales en la perforación de pozos petroleros, enfatizando la importancia de métodos de perforación de pozos avanzados como el de alcance extendido y las mejoras en los métodos tradicionales como la perforación rotatoria; así mismo la influencia de las tecnologías digitales en la perforación y producción de petróleo.

Proceso básico de perforación de pozos petroleros

Este proceso inicia con una fase de planificación y diseño, durante la cual se realizan estudios geológicos y geofísicos para determinar la ubicación óptima del pozo y evaluar la presencia de hidrocarburos. Para la ejecución de proyectos de perforación de pozos petroleros se consideran factores como la profundidad, el tipo de roca, y las condiciones de presión y temperatura para diseñar el pozo adecuadamente.

Tras definir estos aspectos, se instala el equipo de perforación, incluyendo la torre y el taladro, para comenzar la perforación del suelo, utilizando técnicas de perforación y equipos específicos para atravesar las capas terrestres y estabilizar el pozo mediante la instalación de tubería de revestimiento.

Una vez alcanzada la profundidad deseada, se evalúa el pozo a través de pruebas para determinar su viabilidad productiva. Si resulta ser rentable, se procede a la fase de completación, donde se instalan equipos adicionales para la extracción de petróleo de manera segura. Esta fase culmina con la producción, donde el crudo extraído se envía a refinerías para su procesamiento. Finalmente, cuando el pozo ya no es productivo, se inicia el cierre sellando y desmantelando el sitio para mitigar impactos ambientales.

Importancia de la perforación y producción de petróleo para la economía global

La perforación y producción de petróleo son actividades importantes para el crecimiento económico global. Los países con grandes reservas de petróleo dependen de este recurso como fuentes primarias de ingresos, el cual promueve el comercio internacional e influye en las relaciones económicas entre países y en la inversión en infraestructura derivada de esta industria.  

El petróleo es una de las materias primas más importantes del mundo, y su producción tiene un impacto positivo en diversos sectores. Los precios y la dinámica del mercado del petróleo tienen un efecto significativo en los procesos de perforación y extracción debido a que fomentan la innovación tecnológica, que mejora la eficiencia y sostenibilidad de estos procesos. Así mismo, la industria del petróleo debe mantener la disciplina de capital y priorizar proyectos de perforación y extracción viables con bajas emisiones de carbono para ayudar de una forma sostenible con la demanda energética mundial.

Se anticipa una transformación notable en el mercado de la perforación en alta mar, proyectándose que su valor aumentará de 36.520 millones de dólares en 2023 a 65.630 millones para el año 2030. Este incremento está impulsado por múltiples factores, incluyendo el aumento en la demanda global de energía y los progresos en las tecnologías de perforación. A pesar de los retos planteados como las regulaciones ambientales y los altos costos, se espera que el mercado de perforación en alta mar crezca, impulsado por la inversión en tecnología avanzada para optimizar las operaciones y reducir el impacto ambiental¹.

Tendencias actuales en las técnicas de perforación de pozos petroleros

Los avances tecnológicos en métodos de perforación de pozos petroleros equipos han permitido mejorar la eficiencia y seguridad, y reducir los costos asociados con la exploración y explotación de petróleo. Algunos de los más relevantes son:

• Sistemas de perforación robótica: Estos sistemas automatizan y mejoran la eficiencia de las operaciones de perforación rotatoria. Con capacidades avanzadas como el desplazamiento autónomo y la manipulación de tuberías y herramientas, estos sistemas optimizan las tareas de campo. Paralelamente, la inteligencia artificial (IA) mejora la predicción sobre la extracción de extracción de hidrocarburos de los pozos particularmente post fracturación hidráulica, permitiendo programas de fracturación más efectivos y una mejor gestión ecológica de los recursos.

• Perforación direccional y pozos horizontales: La técnica de perforación direccional, superando los métodos convencionales verticales, facilita la accesibilidad a reservorios ubicados bajo barreras naturales o en áreas complejas. La perforación horizontal es una técnica que se ha convertido en un paradigma dentro del sector, permitiendo que un solo pozo acceda a una mayor área del yacimiento, optimizando el contacto con los estratos de hidrocarburos para maximizar la extracción del petróleo.

• Perforación de alcance extendido: Es una técnica que amplía las limitaciones tecnológicas de la perforación; esta técnica permite acceder a yacimientos lejanos desde la plataforma de perforación, a menudo a varios kilómetros de distancia; mejorando la capacidad de explotar reservas en lugares de difícil acceso o ambientalmente delicados, como áreas urbanas o entornos marinos profundos.  Esto permite una producción offshore viable en lugares desafiantes como el Ártico.

• Tecnología de los fluidos de perforación: Los avances en esta tecnología han llevado a la creación de formulaciones más ecológicas, que mejoran la estabilidad del pozo y permiten la operación en condiciones extremas de alta presión y temperatura. Se han desarrollado fluidos con bases de aceite y agua mejoradas, integrando nanotecnología para una perforación más eficiente y sistemas inteligentes que adaptan sus propiedades en tiempo real.

• Perforación rotatoria: Es una de las técnicas de perforación más tradicionales; pero ha experimentado mejoras en los últimos tiempos, como la implementación de sistemas automatizados y controlados digitalmente que aumentan la precisión y reducen los tiempos de perforación. Los equipos de perforación rotatoria han sido optimizados para soportar condiciones extremas, lo que permite acceder a reservas más profundas y complejas; estos se clasifican en taladros de perforación en tierra (on-shore) o taladro de perforación costa afuera (off-shore).

• Sistemas automatizados en la perforación de pozos petroleros: La automatización de pozos ha optimizado el proceso y mejorado la seguridad. Con el uso de sensores avanzados y sistemas informáticos, es posible monitorear y ajustar los parámetros de perforación en tiempo real, adaptándose activamente a las necesidades operativas. En entornos de perforación complicados, esta automatización contribuye a una mayor exactitud y reduce la posibilidad de incidentes.

• Herramientas especializadas para el análisis del fondo del pozo: Las herramientas de fondo de pozo, que incluyen las tecnologías de registro y medición durante la perforación, suministran información valiosa a los operadores. Estas tecnologías brindan detalles en tiempo real sobre la geología y características de la formación del pozo durante el proceso de perforación, facilitando la obtención de datos que mejoran la precisión en la colocación de los pozos y minimiza riesgos. Empresas líderes de este sector industrial como Halliburton, desarrollan e implementan estas tecnologías.

• Estrategias de perforación sostenible: La creciente conciencia sobre el medio ambiente ha fomentado la implementación de estrategias sostenibles en la perforación, las cuales se centran en aumentar la eficiencia energética mediante la disminución de emisiones contaminantes, reducción de desechos e implementación de energías renovables en los procesos de perforación.  

• Simulación detallada de yacimientos: Potenciada por la inteligencia artificial (IA), emplea análisis de datos y aprendizaje automático para crear representaciones precisas de los yacimientos petrolíferos. Estas simulaciones proporcionan una mejor visión de las características de los pozos, permitiendo anticipar el comportamiento del flujo de petróleo. De esta manera, los operadores pueden definir con precisión las estrategias de perforación y producción de petróleo a implementar, optimizando la eficiencia y la efectividad de las operaciones.

• Materiales y aleaciones anticorrosivas: Para la construcción de pozos se requieren materiales y aleaciones resistentes a la corrosión capaces de soportar las condiciones extremas del subsuelo, donde altos niveles de CO₂, junto con elevadas presiones y temperaturas, pueden generar corrosión. Se utilizan aceros resistentes a la corrosión, como el acero al carbono revestido, así como los aceros inoxidables 304 y 316. Además, para mitigar los efectos corrosivos de estas severas condiciones, se implementa la inyección de inhibidores de corrosión como estrategia de control en el fondo del pozo.

El video a continuación destaca un significativo progreso en la perforación offshore, presentando los primeros buques de perforación de octava generación del mundo, el Titán y el Atlas, ambos especializados en aguas profundas. Este material es proporcionado cortesía de Transocean.

El futuro de la perforación marina.

Conclusiones

Dado el impacto del petróleo en la economía global y su importancia como uno de los productos más cotizados, la continua innovación tecnológica en las técnicas de perforación reflejan un compromiso con la innovación, adaptabilidad y aprovechamiento eficaz de los recursos petrolíferos mundiales.

La industria de la perforación y producción de petróleo se direcciona hacia un futuro donde la optimización de recursos y la disminución de la huella ecológica son primordiales, lo que subraya la relevancia persistente del petróleo en nuestro panorama energético y la necesidad de implementar estrategias avanzadas de extracción con excelencia técnica que equilibren la demanda del recurso con la eficiencia y responsabilidad ambiental.

Referencias

1. Oil Drilling in United States Market Overview 2023-2027; Market Overview Report; August 2023.
2. https://www.americanmudpumps.com/es/post/los-sistemas-de-perforaci%C3%B3n-rob%C3%B3tica