Proceso upstream: estimulación de pozos

Camión de bombeo a presión

Después de perforar la formación con una pistola perforadora, llega el momento de agrietar la roca de esquisto y crear las fisuras que permitirán que el petróleo y el gas natural fluyan hacia el pozo. El equipo de fracturación (montado en un camión, remolque o skid para facilitar su movilidad) incluye bombas de alta presión que envían fluido desde el extremo de fluido hacia el pozo y el interior de la perforación. Un motor diésel de gran potencia con sistema de refrigeración y transmisión de alta resistencia proporciona energía a la bomba triplex o quíntuplex, cuya presión también evita que el fluido de fracturación salga disparado hacia el pozo.

Los transmisores de presión especializados que contienen elementos de medición resistentes están diseñados para medir fluidos de fracturación corrosivos, abrasivos y sometidos a presiones muy elevadas. Además, estos instrumentos deben soportar condiciones de trabajo difíciles, que incluyen condiciones meteorológicas extremas, altas vibraciones y fuertes pulsaciones de la bomba.

Unidades de mezcla

El fluido utilizado para la fracturación hidráulica se mezcla in situ según las condiciones específicas de cada pozo y el tipo de fracturación deseado. Las unidades de mezcla de fracturación son los centros de control para recibir las cantidades adecuadas de fluido hidratado de la unidad de hidratación, proppant (normalmente arena, arena tratada o material cerámico) para mantener abiertas las fisuras, y aditivos químicos para reducir la corrosión, inhibir el crecimiento bacteriano, mantener la viscosidad, etc. A continuación, este fluido mezclado a medida se transfiere al camión de fracturación con unidades de bombeo para inyectarlo en el pozo.

Este sistema de mezcla consta de una tolva de arena y alimentadores de productos químicos secos y líquidos. Los transmisores de presión especializados ayudan a controlar y supervisar las bombas de aspiración y descarga, mientras que los manómetros del panel de control permiten a los técnicos supervisar fácilmente las operaciones. Los transmisores de temperatura y los termómetros de resistencia compactos supervisan el estado del sistema hidráulico, los motores y los sistemas de refrigeración de la unidad de mezcla de fracturación.

Unidad de hidratación

El agua constituye aproximadamente el 90% del fluido de fracturación. Pero antes de llegar a la unidad de mezcla de fracturación, se mezcla con determinados polímeros:

• Reductores de fricción para que el fluido pueda inyectarse en un pozo a mayor velocidad.
• Viscosificantes como la goma guar, ya que los fluidos más viscosos pueden transportar más proppant.

En una unidad móvil de hidratación, el polímero (en forma de gel o polvo) se combina con agua para producir un compuesto de mayor rendimiento que el fluido no gelificado. Este proceso utiliza células de carga para medir con precisión el peso de la goma guar u otro polímero en una tolva antes de su hidratación. Los transmisores de presión ayudan a controlar las presiones de aspiración y descarga, mientras que los manómetros permiten a los operarios supervisar las bombas accionadas hidráulicamente.

Tanque de fracturación

La fracturación hidráulica exige hacer circular una enorme cantidad de líquidos -principalmente agua, pero también productos químicos y lodo de perforación- dentro y fuera de los pozos. Los tanques de fracturación son recipientes móviles de gran capacidad diseñados para almacenar grandes cantidades de fluidos. Se pueden utilizar diversos sensores de nivel para garantizar que un depósito de fracturación hidráulica permanezca lo suficientemente lleno para que las operaciones sean eficientes, pero no tanto como para que se desborde.

Hay muchas consideraciones a tener en cuenta a la hora de elegir sensores de nivel para tanques de fracturación, entre ellas:

• La turbulencia, la viscosidad y la compatibilidad del fluido con las partes húmedas del sensor
• La precisión y resolución deseadas.
• El lugar de montaje y la colocación del sensor.

Los sensores de flotador se utilizan habitualmente en los tanques de fracturación debido a su gran precisión, facilidad de instalación y bajo mantenimiento. Normalmente montados en la parte superior del tanque, los sensores de flotador tienen un tubo guía que se extiende hasta el fondo. Alrededor del tubo hay un flotador hueco que se mueve verticalmente a lo largo del eje con el nivel del líquido. Los sensores de flotador son de dos tipos:

• Los interruptores de flotador incorporan uno o varios flotadores para detectar una interfaz de fluido, o se utilizan simplemente para alertar a los operarios cuando se alcanzan los niveles mínimo y máximo.
• Los transmisores de flotador controlan continuamente los niveles de líquido, determinando el volumen de líquido de los tanques en tiempo real, y son ideales para la supervisión remota.

Si el montaje superior es un problema, utilice un sensor de presión sumergible para medir el nivel hidrostático. Este tipo especializado de sensor de nivel, colocado en el fondo de un depósito, mide la presión de una columna de líquido (por ejemplo, pulgadas de agua), que luego se convierte en el volumen del líquido. Cuando la turbulencia o el lodo son un problema, un accesorio como el LevelGuard^TM proporciona mayor durabilidad y estabilidad.

Si el fluido es demasiado turbulento o viscoso para un sensor de presión sumergible, o si el fluido es corrosivo o incompatible de algún otro modo con el sensor, una solución infalible es trasladar la medición de nivel del interior del depósito al exterior del mismo. En este tipo de medición, se montan sensores de carga (como pernos de carga, vigas de flexión o vigas de cizallamiento) en la estructura de soporte del depósito para el pesaje estático y dinámico de líquidos; a continuación, las mediciones se convierten en una medición de volumen.