Libro De Perforacion 1 - Udabol 3j4h3r

> 11. Aparejo 12. Cable del aparejo 13. Bloque Corona 14. Estructura 15. Piso del enganchador 16. tiros (3 barras de 9 metros por cada tiro es lo usual) 17. < > 18. Conexión de lodo giratoria (en equipos modernos se reemplaza por el "Top Drive") 19. barra de perforación (rota junto con la Mesa aunque puede moverse hacia arriba y abajo libremente) 20. Mesa rotativa (Acciona la barra de perforación) 21. Piso de perforación 22. Bell nipple 23. Válvula (BOP) Anular 24. Válvula (BOPs) Ciega y de cañería 25. Sarta de perforación 26. Trépano 27. Cabeza del < > 28. Línea de retorno de lodo.

Legend: Nombres de herramientas en ingles.                  

1. Mud tank 2. Shale shakers 3. Suction line (mud pump) 4. Mud pump 5. Motor or power source 6. Vibrating hose 7. Draw-works (winch) 8. Standpipe 9. Kelly hose 10. Goose-neck 11. Traveling block 12. Drill line 13. Crown block 14. Derrick 15. Monkey board 16. Stand (of drill pipe) 17. Pipe rack (floor) 18. Swivel (On newer rigs this may be replaced by a top drive)

Ing. Nelson C. Hurtado M.

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19. Kelly drive 20. Rotary table 21. Drill floor 22. Bell nipple 23. Blowout preventer (BOP) Annular 24. Blowout preventers (BOPs) pipe ram & shear ram 25. Drill string 26. Drill bit 27. Casing head 28. Flow line

Torre de perforación perforando un pozo para extracción de gas natural en Wyoming EUA. Las torres de perforación son utilizadas para realizar perforaciones de entre 800 y 6000 metros de profundidad en el suelo tanto de pozos de gas, agua o petróleo, como así también pozos de exploración para analizar la geología y buscar nuevos yacimientos. Inclusive se utilizan para realizar perforaciones de prospección o explotación en minería cuando la profundidad del yacimiento supera los 1500m bajo el nivel de terreno. Cuando las perforaciones se realizan en el mar estas torres están montadas sobre barcazas con patas o buques con control activo de su posición respecto del fondo del mar y se denominan plataformas petrolíferas. Para perforar el pozo: 

La broca de perforación, empujada por el peso de la sarta y las bridas sobre ella, presiona contra el suelo.






Se bombea lodo de perforación («mud») dentro del caño de perforación, que retorna por el exterior del mismo, permitiendo la refrigeración y lubricación de la broca al mismo tiempo que ayuda a elevar la roca molida. El material que resulta de la perforación es empujado a la superficie por el lodo de perforación, que luego de ser filtrado de impurezas y escombros es rebombeado al pozo.

ANEXOS:



SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTARIA 1.- INTRODUCCIÓN.Como una introducción a la perforación rotaria y las herramientas que conllevan, su realización veremos a continuación un poco de historia sobre las mismas.


La búsqueda del petróleo es remota desde hace mucho tiempo atrás pero una vez que este era ubicado, un trabajo mucho más costoso era extraerlo, la única forma era perforando allí un pozo en su búsqueda. En América el primer pozo perforado fue el pozo Drake, perforado en inmediaciones de una emanación de petróleo muy cerca de un barranco bajo la supervisión del Coronel Edwin Drake en Kitusville (Pensilvania), este pozo alcanzó una profundidad máxima de 65 pies en el año 1859. 2.- PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA PERFORACIÓN ROTARIA.En el método de la perforación rotaria el agujero es perforado por la acción combinada de rotación y peso aplicados a un taladro o trépano de acero. En la perforación rotaria de rocas el trépano es conectado a una columna de acero compuesta de piezas de sondeo (tuberías de perforación)y porta mechas manufacturadas con acero y de alta resistencia las cuales transmiten al trépano el efecto de rotación impartida desde la superficie por la mesa rotaria y simultáneamente ejercen sobre el trépano el efecto de su peso para ambos efectos combinados produzcan la perforación deseada. Los recortes o detritos de la perforación son removidos del pozo mediante un dispositivo de remoción conformado por el flujo a presión de una corriente interrumpida de lodo que partiendo de la superficie por impulso de bombas especiales penetra al pozo y recoge los recortes elevándolo a través del lodo hasta depositarlo en superficie en los cajones de lodo. 3.- COMPONENTES BÁSICOS DEL SISTEMA ROTATORIO O DE PERFORACIÓN.El sistema rotatorio es uno de los componentes más importantes del taladro de perforación. Su función principal es hacer girar la sarta de perforación y que la mecha perfore el hoyo hasta la medida dada. Esta localizado en la parte central del sistema de perforación. Se pueden utilizar dos sistemas muy importantes de la perforación las cuales son la Mesa Rotatoria o el Top Drive. 3.1.

ENSAMBLAJE ROTARIO

Importante ensamblaje rotario situado debajo del bloque viajero y encima del pozo. Esta rota, suspende y sostiene la sarta de perforación. Presenta los siguientes Equipos: • Top Drive. • Mesa rotaria. • Buje maestro. • Buje cuadrante. 3.1.1. TOP DRIVE El Top-Drive se compone de una unión giratoria, motor eléctrico DC, frenos de disco para cualquier orientación direccional y un freno de inercia, un dispositivo para controlar el torque, sistemas de control de contrabalanceo para duplicar funciones de amortiguamiento del gancho convencional, válvula de control inferior, elevador bidireccional para enganchar paradas y elevadores de potencia. Aplicaciones:


Para perforar todo tipo de pozos, siendo aún más útil en direccionales, horizontales multilaterales y bajo balance. Beneficios: ✓ Elimina dos tercios de las conexiones al perforar con paradas triples. ✓ Mantiene la orientación direccional en intervalos de 90 pies y reduce el tiempo de supervisión (survey time) mejorando el control direccional. ✓ Toma núcleos en intervalos de noventa pies sin tener que hacer conexiones ✓ Se tiene perforación horizontal en tramos de noventa pies ✓ Mejora la eficiencia de la perforación bajo balance ✓ Se puede escarear y circular durante los viajes ✓ Se puede circular y rotar mientras se viaja en pozos horizontales ✓ Mejora la seguridad en el manejo de tubería

Características generales • Swivel integrada, ahorrando peso. Ing. Nelson C. Hurtado M.

• Transmisiones de doble velocidad y motores de múltiple capacidad • Una válvula de seguridad de lodo está incorporada en el sistema. • Se desliza sobre un mástil o guía, asociado con el bloque viajero. • Con el Top drive se puede ahorrar tiempo durante la perforación. • Se puede sacar la sarta mientras se está rotando. • El mecanismo del Top Drive puede ser hidráulico o mecánico. • Ha llegado a ser el método predominante de muchos pozos costa fuera en los años 90’s.

3.1.2. MESA ROTARIA La potencia impartida por los motores primarios es convertida en movimiento rotatorio por la mesa rotaria. La función principal de la mesa rotaria es transmitir el momento de torsión (torque) e impartir el moviendo giratorio a la kelly y a la tubería de perforación. La parte superior de la cubierta de la mesa rotaria por lo general forma una torsión del piso de la torre y está provista de un labrado antideslizante. La mesa rotaria es comúnmente fundida de aleación de acero y ajustada por debajo con un anillo de engrane que se contrae contra la mesa propiamente dicha. La mesa está sostenida por baleros de rodillos o de bolas capaces de soportar el peso muerto de la tubería de perforación o de la tubería de revestimiento que pudiera bajarse al pozo. Se deben tomar medidas para instalar baleros adecuados que retengan la mesa en su lugar contra cualquier tendencia a moverse por empujes derivados de las operaciones de perforación. Se colocan protecciones adecuadas para que el lodo o el agua no puedan meterse al baño de aceite destinado a los engranajes y baleros. El engrane del anillo y el engrane del piñón que le impulsan son por lo general de construcción de espiral biselada, que hace que la construcción sea más suave que con engranes rectos. La reducción de velocidad del piñón a la mesa es de tres o cuatro a uno (3/1 o 4/1).


DEFINICION. La mesa rotaria de hecho, es lo que le da el nombre al sistema de perforación rotativo. Su energía proviene de su propio motor o de un sistema eléctrico fuera de la torre. La mesa rotaria, el cuadrante y la unión giratoria funcionan conjuntamente para hacer girar la sarta de perforación y a la barrena por lo tanto se consideran como los componentes rotatorios más importantes de una instalación de perforación rotaria. FUNCIONES: La mesa rotaria cumple dos funciones: gira y sostiene. PRIMERO Hace girar la sarta de perforación con todos los rios que estén conectados a su extremo inferior. Cuando la perforación avanza, la mesa rotaria gira hacia la derecha en sentido de las manecillas del reloj. SEGUNDO Luego, cuando se extrae la tubería del hoyo, la mesa rotaria sostiene la sarta de perforación con cuñas durante los intervalos cuando la tubería no está suspendida del gancho. La mesa rotaria sostiene la sarta de perforación sobre el hoyo mientras las tenazas de desenrosque (u otras herramientas) desconectan una unión de tuberías, vástago con movimientos hacia la izquierda o contra el sentido de las manecillas del reloj.  Primero se fija la mesa rotaria para que esta o gire.  Luego, la cadena de enroscar (o las tenazas giratoria la parada suspendida hasta a apretarla y las tenazas de contra fuerzas, junto con el cable dé la tenazas y el cabrestante de enroscar, aplican la debida apriete.- cuando la barrena llego nuevamente el fondo del pozo, la masa rotaria vuelve a girar. DISEÑO Las únicas partes al descubrir de la mesa rotaria moderna son las placas protectoras y el extremo de la rueda dentada del eje impulsor de la mesa rotaria. La mesa rotaria tiene una superficie limpia y plana con un ante deslizante para mejorar la seguridad de la cuadrilla.


BASE.- La armazón de la base está fabricada de acero fundido forjado. Así provee la fuerza y la estabilidad necesaria. TAMAÑO DE LA MESA ROTARIA.- El diámetro de abertura de la mesa rotaria, por la cual pasan las barrenas y otras herramientas indican la capacidad general de la mesa rotaria, otra manera de clasificar la masa rotaria es de acuerdo a su capacidad de carga que varían de 100 a 600 toneladas; también tiene un diámetro que varía entre 171/2 y 491/2. 3.1.3. BUJE MAESTRO.El buje maestro es un dispositivo que va colocado directamente en la mesa rotaria y sirve para acoplar el buje de transmisión del cuadrante con la mesa rotaria de tal manera de q el impulso de rotación o torsión, de la mesa rotaria pueda ser transmitido al cuadrante y así pueda girar a la sarta de perforación. También proporciona a la superficie ahusada, o cónica, resistencia necesaria para sostener las cuñas cuando estas sostienen las tubería

3.1.4. BUJE CUADRANTE O DE TRANSMISIÓN.Es un dispositivo encajado en la mesa rotaria, por medio del cual pasa el cuadrante y mediante el cual se transmite la torsión de la mesa rotaria al cuadrante y a la sarta de perforacion también llamado “buje de la flecha”, “buje del cuadrante” o “buje de impulsión’’ El resultado de este acoplamiento es que cuando la mesa rotaria gira, hace girar del buje del cuadrante (buje de transmisión) y este hace girar toda la sarta de perforación.


3.2.

SARTA DE PERFORACION.

La sarta de perforación es una columna de tubos de acero, de fabricación y especificaciones especiales, en cuyo extremo inferior va enroscada la sarta de lastra barrena o collares y en el extremo de ésta está enroscada la broca, pieza también de fabricación y especificaciones especiales, que corta la roca para hacer el hueco que llegará al yacimiento petrolífero. Los componentes de las sartas siempre se seleccionan para responder a las condiciones de perforación dadas por las propiedades y características de las rocas y del tipo de perforación que se desee llevar a cabo,0 bien sea vertical, direccional, inclinada u horizontal.

DEFINICION. La sarta de perforación es un conjunto de herramientas, básicamente tuberías de diferentes diámetros y funciones que se van añadiendo según avanza la perforación; compuesta por el sondeo o tubería de perforación (dril pipes), el arreglo de fondo de pozo o B.H.A. (bottom hole assembly), los cuales ven por encima de un elemento cortante denominado barrena o trepano (BIT) el cual es el encargado de la trituración de la roca en el fondo del pozo.


Para diseñar una sarta de perforación se debe tener en cuenta las siguientes variables:  Profundidad del pozo.  Diámetro del hueco.  Densidad del lodo.  Margen para presionar.  Factores de seguridad.  Longitud, diámetro y peso de los drill collars.  Grado, tamaño y peso de los drill pipes disponibles. FUNCIONES  Rotar a alta revoluciones por minutos (rpm).  Pandearse bajo condiciones de alta tensión.  Circular fluidos bajo elevadas presiones DISEÑO Es un sistema dentro de otro: el Rotativo, pero único en sí, encargado de transmitir peso y rotación a la broca. Las tuberías que componen la sarta son: la tubería de perforación, hechas de acero, fabricadas bajo las especificaciones del American Petroleum Institute (API), es la tubería menos pesada, con una gran resistencia y capacidad de flexión, que las hace importantes en pozos direccionales u horizontales, a las cuales se conecta la unión giratoria (swivel) encargada de sostener el peso de la sarta mientras rota y mientras se bombea el fluido de perforación a través suyo. En la actualidad la gran mayoría de los materiales tubulares se fabrican de acuerdo a especificaciones aprobadas por API. Ing. Nelson C. Hurtado M.

COMPONENTES PRINCIPALES. Cabeza de inyección o unión giratoria  Cuadrante o Kelly  Tuberías de perforación (Sondeo Drill Pipe)  BHA – Barras pesadas (Heavy Weight)  Portamechas  Estabilizadores  Escariador (Reamer)  rios Especiales  Crossover  Martillos  Motor de fondo  Turbinas 3.2.1. CABEZA DE INYECCION O UNION GIRATORIA DEFINICION. Llamada también unión giratoria es una herramienta rotatoria que es colgada del gancho y bloque de aparejo para suspender y permitir la rotación libre de la sarta de perforación, este provee una conexión para la manguera del cuadrante y pasadizo para el flujo del fluido de perforación hacia la sarta de perforación. La parte interior de la unión está conectada directamente a la válvula de seguridad del cuadrante, lo que permite que la barra maestra gire. Estas uniones son capaces de soportar un peso superior a 250 toneladas, rotando a 200 r.p.m. bajo la presión interna de 3000 p.s.i. Esta unidad se compone de las siguientes partes:  Cuerpo de la unión  Rodamiento de carga  Rodamiento superior de alineamiento  Rodamiento de empuje superior  Flecha principal  Sellos de aceite  Sellos de grasa  Sellos de lodo  Uniflex con sus cartuchos de ensambles de alta presión  Espaciadores  Laminas de ajuste  Empaques  Graseras  Tornilleria  Cuello de ganso Ing. Nelson C. Hurtado M.

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Asa del cuerpo y demás componentes menores.

Es un aparato mecánico pesado que tiene la principal característica de girar y que va conectado al bloque del aparejo por unas enormes asas, por lo tanto interconecta el sistema rotatorio con el sistema de izaje. El gancho suspende a la unión giratoria y a la tubería de perforación.

FUNCION. La unión giratoria realiza tres funciones especiales: 1.- Soportar el peso de la sarta de perforación. 2.- Permitir que la sarta de perforación gire libremente. 3.- Conectar la manguera de inyección a través del cuello de Ganso o cuello de cisne sirviendo de conductor Para la circulación del fluido (lodo).


3.2.2. CUADRANTE O KELLY DEFINICION.Es una pieza posada de acero, de cuatro o seis lados, o sea cuadrados hexagonales, hay casos que, son triangulares que va suspendida entre la unión giratoria y la mesa rotaria, el cuadrante va colocado en la parte superior de la tubería de perforación que está dentro del hoyo y hace vuelta a la sarta de perforación a medida que la mesa rotaria gira tiene un agujero que permite que el fluido circule hacia el pozo y suba por el espacio anular.- también llamado flecha o Kelly.

FUNCION: Tiene tres funciones especiales que son. 1.- Suspender la columna de perforación. 2.- hacer que la columna gire. 3.- conducir el fluido de perforación dentro de la columna. Los cuadrantes pueden medir de 37 a 54 pies (11,28 a 16 ,46mt), (12,28mt) es el tamaño normal. Frecuentemente se coloca dos válvulas de seguridad en cada extremo del cuadrante, la primera en el extremo superior del cuadrante se lo denomina válvula de seguridad superior del cuadrante, la otra se coloca en el extremo inferior y se lo denomina válvula de seguridad inferior del cuadrante. Una o ambas válvulas pueden cerrarse para impedir que la presión ascendente proveniente del interior de la bomba maestra penetre al cuadrante a la manguera del lodo. Durante la perforación las roscas de la espiga (macho) sufren un desgaste considerable, para evitar este desgaste se debe emplear un sustituto del cuadrante. 3.2.2.1. SUSTITUTO DEL CUADRANTE.Es una sección corta de tubería con un macho (espiga) y una hembra (caja) cuyos extremos tienen roscas. Este tramo corto de tuberías se agrega al extremo inferior del cuadrante y la tubería de perforación se enrosca al sustituto en lugar que al cuadrante.


3.2.2.2. CUÑAS Las cuñas son pieza de metal en forma de prismas con dientes u otros dispositivos de agarres, se puede decir que son conjunto flexible de pizas cuyas superficies interiores con cuervas y dentadas para acomodar la superficie exterior de la columna de perforación. Estas se emplean para sostener la tubería de perforación en la mesa rotaria y para evitar que se resbalen dentro del pozo cuando se está conectando o desconectando el vástago, estos instrumentos son capaces de disminuirse gradualmente para que encajen alrededor de la tuberia y se calzan contra el ahusamiento del buje maestro.


TIPOS DE CUŇA

 TIPO A.- son cuñas rotarias que se usan exclusivamente con tubería de perforación, diseñadas para cargas pesadas a mas de 1500 pies de profundidad, están provista de una sección de soporte ancha y profunda (respaldo de cuñas), que proporcionan un o con los tazones ahusamientos alargado en el manguito maestro de los engranajes rotarios con pasador tienen una protección adicional contra desalinea miento y estrechamiento de las tuberías sus 24 aditamentos son especialmente diseñados y su longitud de agarre 16 pulg,  TIPO B.- Son cuñas para porta mechas que se ajuntan automáticas a todo tamaño de porta mechas. Las secciones del cuerpo están hechas de acero, construido en tipo de viga armada.  TIPO C.- Son cuñas para tubería de revestimiento, estos tienen las misma característica que el tipo A, se encuentran en estas cuñas para revestidores de livianas construcción; es de tipo de viga armada auto centrada circulo completo de agarre para prevenir daños en las paredes delgadas de la sección tubular. Consta de aditamentos removibles con biselados amplio de 30 grado para disminuir los peligros de pérdidas de aditamentos de pozos.

TUBERIA DE PERFORACION (sondeo Drill Pipe) DEFINICION La tubería de perforación es un tubo de acero o aleaciones de aluminio sado para transmitir energía rotaria y los fluidos de perforación a la barrena o trepano situada en el fondo del pozo.

Es un segmento cilíndrico hueco compuesto generalmente de acero con una geometría definida por el diámetro y el espesor del cuerpo. Los aceros se clasifican de acuerdo a su composición en: Aceros ordinarios & Aceros especiales La tubería utilizada en la industria petrolera debe cumplir con ciertas características geométricas y mecánicas como son:


 

La clase en una tubería se refiere al grado de usabilidad que ha tenido dicha tubería. El grado en una tubería nos indica el tipo de acero con que fue construido.

Propiedades de las tuberías de acero: a. Resistencia.- Es el esfuerzo máximo que un material puede soportar antes de que ocurra una falla (resistencia a la tensión, colapso y presión interna). b. Rigidez.- Una estructura es rígida si soporta un gran esfuerzo con una mínima deformación. c. Ductilidad.- Es la capacidad de un material para soportar grandes deformaciones inelásticas antes de la fractura. Se asocia con los esfuerzos de tensión. d. Maleabilidad.- Es la capacidad de un material para soportar grandes deformaciones inelásticas antes de la fractura. Se asocia con los esfuerzos de compresión. e. Maquinabilidad.- Es la facilidad con la que un material puede maquinarse.

L

La tubería de perforación también se fabrica en longitudes estándar dividida en los rasgos siguientes:  Rango1-18 a 22 pies (5.47 a 6.71m) ya objetos.  Rango2-27 a 30 pies (8.23 a 9.14m) más usados  Rango 3-38 a 45 pies (11.58 a 13.72m). DIAMETRO EXTERIOR Cada pieza de la tubería puede tener un diámetro exterior que varia 2 3 / 8 y 6 5 /8 de pulg. (60.4 y 168.3mm). GRADO DE FABRICACION DE ACERO La mayoría de las tuberías sin costuras que hoy en día pertenecen a unos de los cuatro grados.  API(1) E, con una resistencia mínima al punto cadente de 75000 psi  API (2) x-95, con una resistencia mínima a punto cedente de 95000 psi.  API (3) G-105, con una resistencia mínima al punto cedente 150000 psi.  API (4) 5- 135, con una resistencia mínima al punto cedente de 1350000.psi.


La resistencia mínima al punto cedente se refiere a la fuerza necesaria para estirar o comprimir la tubería de perforación hasta deformarla permanentemente. Punto cedente es donde el material pasa de un estado elástico a estado plástico UNIONES DE TUBERIAS Cuando se adoptaron las normas del API para tuberías de perforación el diseño de los extremos de tubería y rios fue modificado de manera que ellos se pudiesen atornilla a las roscas en los extremos e las tuberías de perforación. Estos rios fueron nominados uniones de tuberías y requieren una herramienta de apriete (tenazas) sobre ellas para armar o desarmar la conexión de roscas. El número de fallas se redujo soldando las uniones de tuberías después de apretar adecuadamente las roscas de las conexiones.

Otra manera de adquirir uniones enroscadas a la tubería de perforación fue mediante el empleo de uniones de tuberías de encaje en caliente. Este tipo de rios permite


el reemplazo de la unión de tuberías en el campo pero la tarea de reemplazo requiere de equipo especial, procedimientos especiales y personal capacitado. La aplicación del revestimiento de metal duro en el campo por personal impropiamente capacitado puede hacer que la unión de tubería encajada en caliente se suelte causando fallas de roscas en la tubería. A demás, a medida que la unión se desgasta en su diámetro exterior. Pierde su agarre sobre la tubería. Casi todas las uniones de tuberías fabricadas hoy en día, son del tipo soldado por arco comprensión por inercia o por fricción Las uniones de tuberías soldadas fueron introducidas en 1938, y debido a la flexibilidad y su aceptación universal son los únicos tipos de listados en las especificaciones API. CONEXIONES DEL DRILL PIPE Estos son los más fuertes del conjunto de perforación y la consideración más importante es que tengan suficiente resistencia la torsión. La fuerza torsional es función de los siguientes factores:  Grado del acero  Tamaño de la conexión  Forma de la rosca  Coeficiente de fricción de la rosca


ARREGLO DE FONDO DE POZO O B.H.A. DEFINICION El arreglo de fondo del pozo es un conjunto de tuberías de distintos diámetros en forma telescópica (varían de mayor a menor), que cumplen con las funciones más importante dentro de las funciones que cumple la sarta de perforacion, de allí su cuidados diseños. LOS OBJETIVOS DE B.H.A.:  Prevenir patas de perro  Producir un hueco de tamaño máximo y utilizable  Mejorar el desempeño de la broca  Minimizar los problemas de la perforación  Minimizar las vibraciones dañinas  Minimizar el peligro de aprisionamiento diferencial  Reducir problemas de prodición. COMPONENTES DEL BHA BARRAS PESADAS (heavy weight) DEFINICION Es un componente de peso de peso intermedio para la sarta de perforación.Consiste en tubería de perforación de paredes muy gruesas con ts extra largos.


Las principales ventajas que se tienen con el uso de esta tubería son:  Reduce los costos de perforación ya que al colocarla en la zona de transición (inmediatamente arriba de los lastra barrenas) se eliminan las fallas de la tubería.  Incrementa significativamente la capacidad de los equipos pequeños al eliminar los lastra barrenas.  Ahorros en la perforación direccional al disminuir el número de lastra barrenas, reduce la torsión y disminuye las tendencias al cambio de ángulo. Para facilitar su manejo tienen sus mismas dimensiones de la tubería de perforación. El heavy weight puede utilizarse con las siguientes ventajas: 

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Perforación direccional.- Quienes perforan el pozo direccionales han comprobado que la tubería heavy weight es ideal para pozos muy desviados porque es menos que los porta mechas y hacen mucho menos os con la pared del pozo. Perforación vertical en formaciones blandas,- son muchas las ventajas que se derivan del uso de la tubería hervy weight cuando esta se usa para reemplazar las parte de la sarta de tubos porta mechas en perforación de formaciones blandas. La tubería hervy weight se puede usar para aplicar peso sobre la barrena en pozo hasta 4 pulgada. Mas grande que las uniones de tubería.

PORTAMECHAS DEFINICION.- Los porta mechas o lastra barrenas son tubos de acero pesados, de paredes gruesas, condiciones de rosca en ambos extremos. La mayoría de los porta mechas regulares son redondos y tienen aproximadamente 30 pies (9 metros).


FUNCIONES  Proporcionar peso adecuado sobre la barrena para perforar.  Mantener el peso para impedir que la sarta de perforacion sea sometida a fuerza de pandeo.  Dar paso adecuado a la circulación de fluido de perforacion en sus lados externos y la pared del lodo externo y la pared del pozo.  Ayuda a proveer el efecto del péndulo para hacer que la barrena perfore un pozo más cercano a la vertical.  Minimizar los problemas de estabilidad debido a las vibraciones.  Aminoras los problemas de control de dirección debido a la inflexibilidad que se le da al BHA. SELECCIÓN DE PORTAMECHAS La selección de porta mecha con respeto al OD y al ID tienen las mismas limitaciones que gobiernan en la selección de la tuberia de perforacion, o sea, que el OD debe estar limitado por la holgadura de seguridad para pesca y lavado, el ID debe estar limitado por la holgadura necesaria para una buena hidráulica y adecuado balanceó de la roscas. PESO Y MEDIDAS DE LOS PORTA MECHAS La mayoría de los porta mechas regulares son redondo y tienen aproximadamente 30 pies de longitud, el peso por pie depende OD y del ID. El peso puede variar de 21 – 386 Lbs. /pies dependiendo de sus dimensiones. El diámetro interno el porta mecha varía desde 1 pulg. Hasta 3 1/2. El diámetro externo del porta mecha varía desde 3 pulg. Hasta 12 pulí. El largo del porta mecha se incluye frecuentemente en el diseño del pozo del BHA, ya que ofrecen algunas ventajas como ser:  Se requiere menos porta mechas para un peso menos requerido.  Menos números de conexiones son necesarias.  Se pierde menos tiempo en el manipuleo de los porta mecha.  Puede perforar pozo más derecho. El peso de los porta mecha pesa menos dentro del lodo de perforación debido al factor de flotabilidad del lodo por este motivo se usan porta mechas adicionales para compensar el efecto flotabilidad. TIPOS DE PORTAMECHAS La mayoría de los portamechas son redondos sin embargo también pueden ser cuadrado y en forma de espiral.  PORTAMECHAS INTEGRALES O ESTANDAR Son barras macizas y redondas, lisas de aleación de acero con cromo molibdeno. Estos portamecha tienen la superficie exterior cilíndrica lisa y son enderezado, alineando en todas sus longitud; de hacer con normas API. Los portamechas tienen una longitud de 30, 31, 32, pies según sea su OD, con un rango de tolerancia de más o menos de 6 pulg. Estos portamechas son usados en todo lugar aun en formaciones suaves. Ing. Nelson C. Hurtado M.

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PORTAMECHAS ELICOIDALES O ESPIRALES

Los portamechas helicoidales o acanalados en espirales, son empleados principal mente en pozo para diámetro mediano o pequeño, son comunes en las perforaciones profundas y en direccional para prevenir la pegadura diferencial en el pozo donde se facilitan el paso para que el fluido de perforacion salga y alivie la presión diferencial. La acanaladuras en espiral proporcionan mejor la circulación del fluido de perforacion reduciendo las posibilidades de aprisionamiento por presión diferencial y el o de la pared del pozo permitiendo así compensar o equilibrar la presión hidrostática l rededor del portamecha. El piso de un porta mecha helicoidal es de 9% que de un liso pero su longitud es similar los integrales.  PORTAMECHAS CUADRADOS Un porta mecha cuadrado es una barra cuadrada con esquina cuadradas, el portamecha proporciona mayor rigidez a los conjunto de la sarta de perforacion y da paso a la circulación entre sus lados liso y la pared del pozo. Estas clases deporta mechas son comunes en formaciones duras o e de gran buzamiento que permite aplicar más peso sobre el trepano.- Un portamecha cuadrado es menos efectiva cuando es usado en formaciones blandas, porque no soportan lo suficiente para evitar una desviación Cuando el ángulo total debe ser reducido el portamecha cuadrado debe ser retirado de la sarta y es arregla de péndulo debe ser usado con portamechas y estabilizadores. 3.2.4.3. ESTABILIZADORES DEFINICION Es una herramienta que se coloca cerca de la barrena y a menudo más arriba de esta en la sata de perforacion y es utilizada para cambiar el ángulo de de desviación en el pozo mediante el control del punto de o entre el hoyo y el portamechas. Los estabilizadores son una parte importante del arreglo del fondo del pozo porque estabilizan el trepano y los portamechas, ayudándolos trepano a rendir mejor mediante la ayuda a dichas barrenas.

TIPOS DE ESTABILIZADORES A).- HOJA ROTATIVA.- Puede ser corta o larga y puede ser en cada caso espiral derecha. B).- ESTABILIZADORES DE MANGAS ROTARIAS.- Estas son las herramientas más segura desde el punto de vista del aprisionamiento diferencial es efectivo en formaciones duras, esta herramienta es estacionaria mientras los portamechas están rotando.- unos de sus defectos que sus componente de gomas son sensibles a altas temperaturas (250°F). C). ROLLER REAMER.- Pueden utilizarse en formaciones duras donde sus capacidad de estabilización no es un factor importante. El o con las formaciones es reducido y por eso su capacidad de estabilización es mínima. Ing. Nelson C. Hurtado M.

La selección de estabilizadores se la realiza según la formación que se esta atravesando o se planifica perforar. Para todo tipo de formación se recomendaciones:  Zona 1.- roller reamer.  Zona 2.- estabilizador de hojas rotarias  Zona 3.- estabilizador rotario o no rotario.

3.2.4.4. ESCARIADORES DEFINICIÓN.Son herramientas que se emplean para ensanchar el diámetro del pozo en algún lugar reducido del mismo pozo. Un escariador es colocado entre el trépano y el portamechas, es utilizado para mantener el calibre del pozo en formaciones duras y es la única herramienta que realmente los realiza aunque el o con la pared es muy pequeño.


Un escariador es también utilizado como estabilizador en formaciones duras. El cuerpo de un escariador está construido de una aleación de acero de alta resistencia. Un escariador básico está equipado de tres cutters y es llamado escariador de tres puntos.

3.2.5. RIOS ESPECIALES  Martillos

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Motor de fondo


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Turbinas


TRÉPANOS, BROCAS O BARRENAS.-

INTRODUCCION Todos los sistemas de perforación implementados en el mundo deben tener esa herramienta necesaria como lo es la broca. Desde los comienzos de la historia de la perforación este elemento ha jugado un papel demasiado importante y sus avances en cuanto a diseño, materiales de construcción etc., no deben inquietar, por lo tanto debemos estar al tanto de todo esto. Es importante tener en cuenta que cada casa constructora tiene sus propias especificaciones y codificación para cada broca, pero tienen un objetivo en común desarrollar una tecnología que nos permita avanzar en la perforación al menor costo posible y con las mejores condiciones de seguridad.

TRÉPANOS O BARRENAS.La mecha de perforación es la herramienta de acero resistente y diseño mecánico especial que se enfrenta a la roca formación y la degrada o despedaza en la medida que rota, y de esta manera hacer el hoyo durante las operaciones de perforación de pozos, la mecha se conecta en el extremo inferior de la sarta de perforación por medio de una unión a los Porta Mecha o Lastra barrena (Drill Collars), los cuales ejercen peso sobre ella para realizar la perforación, la rotación de la mecha es una función combinada de la tubería de perforación y la mesa rotatoria, o bien por el motor de fondo.


Cada barrena tiene un diámetro específico que determina el diámetro del hoyo que se intente hacer. Y como en las tareas de perforación se requieren barrenas de diferentes diámetros, hay un grupo de gran diámetro que va desde 610 hasta 1.080 mm y seis rangos intermedios. El peso de esta clase de barrenas es de 1.080 a 1.575 kilogramos, lo cual da idea de la robustez de la pieza. El otro grupo de barrenas, de 36 rangos intermedios de diámetro, incluye las de 73 hasta 660 mm de diámetro, cuyos pesos acusan 1,8 a 552 kilogramos. La selección del grupo de barrenas que ha de utilizarse en la perforación en determinado sitio, depende de los diámetros de las sartas de revestimientos requeridas. Por otra parte, las características y grado de solidez de los estratos que conforman la columna geológica en el sitio determinan el tipo de barrenas más adecuado que debe elegirse. Generalmente, la elección de barrenas se fundamenta en la experiencia y resultados obtenidos en la perforación de formaciones muy blandas, blandas, semiduras, duras y muy duras en el área u otras áreas. En el caso de un territorio virgen se paga el noviciado y al correr el tiempo se ajustara la selección a las características de las rocas. TIPOS DE BARRENAS. Originalmente, en los primeros años de la perforación rotatoria, el tipo común de barrena fue la de arrastre, fricción o aletas, compuesta por dos o tres aletas. La base afilada de las aletas, hechas de acero duro, se reforzaba con aleaciones metálicas más resistentes para darle mayor durabilidad. Algunos tipos eran aletas reemplazables. Este tipo de barrenas se comportaban bien en estratos blandos y semiduros, pero en estratos duros el avance de la perforación era muy lento o casi imposible. El filo de la aleta o cuchilla se tornaba romo rápidamente por el continuo girar sobre roca dura, no obstante el peso que se le impusiese a la barrena para lograr que penetrara el estrato . Por los detalles mencionados se apreciara que la fabricación de barrenas requiere la utilización de aceros duros y aleaciones especiales que respondan a las fuerzas de desgaste que imponen a las diferentes partes de la barrena la rotación y el peso, la fricción, el calor y la abrasión. Dentro de la gran gama de brocas utilizadas en la industria petrolera son normalmente mencionadas: I.

Trépanos de Rodillo: 

Brocas tricónicas de dientes de acero




II.  

Brocas tricónicas con insertos de tungsteno Trépanos compactos o de diamantes: Brocas compactas (PDC) Brocas especialmente diseñadas para corazonar.(TSP)

En este texto vamos a tratar de ampliar un poco lo que es esta gran gama de barrenas de perforación y en qué tipos de formación son más utilizados cada uno de ellos. I.

TRÉPANOS DE RODILLO 

BROCAS TRICONICAS

Las barrenas de conos giratorios son unos de los más utilizados en la industria por su gran variedad. El cuerpo de la broca consiste de una conexión de rosca con la cual se sujeta la broca de la tubería, los conos están montados sobre unos cojinetes, el lubricante para estos cojinetes y los sitios por donde pasa de manera continua el fluido de perforación con el propósito de limpiar el fondo del hueco de los recortes producidos por la operación de perforación. Uno de los propósitos de la forma del cuerpo de la broca es para que el fluido de perforación llegue de forma directa donde este hará más eficientemente su trabajo de limpieza. Muchos de los diferentes tipos de brocas triconicas utilizan jets en la parte superior entre los conos para limpiarlos directamente. El espacio distribuido entre los componentes depende del tipo de formación que se vaya a perforar con la broca.


Dependiendo del tipo de formación a perforar los dientes de acero de los trépanos están diseñados de acuerdo a la dureza, que puede ser: Formaciones Blandas Pueden incluir formaciones como: lutitas, margas, calizas, arenas poco consolidadas. El espaciamiento amplio va a evitar a que la broca se llene de recortes y pierda de esta manera la eficiencia de su estructura de corte. Formaciones Medias Pueden incluir formaciones como: dolomitas, calizas duras, areniscas. Tienen los dientes más numerosos y menos espaciados. Estos dientes son necesarios para lograr penetrar las formaciones duras. Formaciones Duras Pueden incluir formaciones como: granito. Poseen dientes aún más cortos, numerosos y fuertes. Las penetraciones son más lentas y el tamaño de los recortes es más reducido. Estas brocas perforan rompiendo la formación. HARDROCK ULTRAMAX

STAR2 XLX

Con el fin de observar un poco más en detalle la posición que adaptan los dientes o insertos en la operación de perforación y la función que desempeñan:


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BROCAS TRICÓNICAS CON INSERTOS DE TUNGSTENO

En estos trépanos los dientes son de carburo de tungsteno insertado a presión en agujeros perforados para este propósito en los conos. La ventaja de estos trépanos es que son más duros. Ocurre muy poco desgaste comparado con un trépano de dientes de acero. Fueron desarrollados para formaciones extremadamente duras y abrasivas, pero también pueden emplearse para la perforación de formaciones duras, medias a blandas.

Formaciones Blandas Se caracterizan por insertos blandos en forma de cincel. Los dientes son ampliamente espaciados, estas brocas operan a altas velocidades de rotación y elevados peso sobre las rocas.

Formaciones Medias y Duras Poseen insertos más pequeños y con menos espaciamientos, los insertos son cónicos y robustos. II.

BROCAS COMPACTAS.(PDC)

Otro tipo de barrenas llamadas de diamante, porque su elemento cortante lo forman diamantes industriales incrustados en el cuerpo de la barrena. El diseño del cuerpo de la barrena así como la disposición y configuración de las hileras de diamantes ofrecen una gran variedad de alternativas para perforar las diferentes clases de rocas. Ing. Nelson C. Hurtado M.

Durante los últimos años se viene experimentando y acumulando experiencia con la perforación con aire en vez de lodo. Esta nueva modalidad ha introducido cambios en el tipo de barrena requerida. La variedad de tipos de barrenas disponibles demuestra el interés que los fabricantes mantienen para que el diseño, la confección y utilización de barrenas de perforación representen la más acendrada tecnología. DIAMANTE NATURAL

estas brocas son utilizadas en formaciones duras y abrasivas. Presentan una variedad de estilos para perforación rotatoria y con motor de fondo. Están diseñadas en varios tamaños, grados y concentraciones de diamante natural, dependiendo del uso especifico que se le vaya a dar. Esta broca PDC es utilizada para perforar formaciones blandas y en formaciones viscosas o pegajosas que tradicionalmente limitan el desempeño de la operación de perforación.


presentan una geometría e hidráulica especial con la cual se logra tener una limpieza muy eficiente. Existen dos tipos de trépanos de diamantes sintéticos: 

COMPACTO DE DIAMANTE POLICRISTALINO “PDC”

Otros tipos de brocas PDC: black diamond

ag-g X-TEND

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POLICRISTALINO TÉRMICAMENTE ESTABLE “TSP”


TIPOS DE DESGASTE DE TRÉPANOS.Cono roto: Un trépano con uno o más conos que ha sido roto en dos o más piezas, pero con la mayor parte del cono todavía acoplada al trépano. Causa Potenciales:  Cono agrietado  Carga de impacto excesiva/ prácticas de perforación incorrectas  Reducción en el espesor del cuerpo del cono  Ambiente de perforación Daños por chatarra: El daño por chatarra puede ser detectado por las marcas sobre cualquier parte del trépano. Sistema de circulación La principal función del sistema de circulación es de hacer circular el fluido de perforación hacia el interior y fuera del agujero con el propósito de remover los recortes de roca del agujero a medida que se perfora además de proveer un medio para controlar el pozo y las presiones de perforación mediante el fluido de perforación Los fluidos de peroración o lodo se los asocia con la perforación rotaria, ya que no se puede concebir la perforación de un pozo por rotación si no interviene un fluido El fluido de perforación (lodo) es una mezcla de agua y unos agentes químicos (aditivo), a veces se utiliza diesel en vez de agua o se añade un poco de diesel al agua para darle ciertas propiedades al lodo. El lodo de perforación se utiliza para mantener la presión de formación bajo control y para recortes de perforación hasta la superficie para que los mismos sean eliminados con los equipos de control de sólidos. La composición usada del fluido de perforación es dada por las condiciones del fondo del pozo y los tipos de formaciones hacer perforadas. La selección debe ser hecha en base a dos factores importantes: *mientras más ligero y liviano sea el fluido de perforación más rápido será la penetración. *mientras más viscoso y pesado sea el fluido, se tendrá mejor control de algunas condiciones de pozo como la intrusión de fluidos de formación debida a la presión en el Ing. Nelson C. Hurtado M.

pozo (conocida como kick). Sin embargo si hay un descontrol, estas condiciones pueden coaccionar desastres conocidos como (reventones). El sistema de circulación es un sistema cerrado donde el mismo lodo circula una y otra vez durante la perforación (siclo de perforación). Al fluido de perforación de vez en cuando se le añade agua, bentonita, baritina y otros agentes con la finalidad de reemplazar el lodo perdido o para ajustar las propiedades del lodo a las necesidades de la formación perforada. La circulación del lodo empieza en el tanque de succión. La bamba succiona el lodo del tanque y lo desplaza hacia la línea del mainfold hasta la tubería vertical que está conectada a la cabeza de inyección, el lodo entra por la cabeza de inyección baja por el cuadrante o Kelly, tubería de perforación, porta mecha, estabilizadores, y sale por las boquillas del trepano para retornar a la superficie por el espacio anular, finalmente el lodo sale a la superficie a través de la línea de descarga y cae sobre un tamiz vibratorio llamado zaranda, esta zaranda separa a los reactores más grandes y los deposita en la fosa y el lodo pasa a los tanque des control de sólidos para luego finalmente llegar a los tanques de succión por que el lodo está en condiciones de ser bombeado nuevamente al pozo.


1. Tanque de 2. Agitador de 3. Succión de 4. Bomba de 5. 6. Manguera de 7. carrete de 8. Cañeria de 9. 10. Cuello de 11. 12. Cable de 13. Bloque 14. 15. Piso del 16. 17. 18. Conexión giratoria 19. Barra de 20. mesa 21. Piso de 22. Bell 23. Valvula BOP 24. Valvula BOP ciega 25. Sarta de 26. 27. Cabeza del 28. Linea de retorno del lodo.

de

de

lodo arcilla lodo. lodo Motor bomba aparejo lodo Manguerote ganso Aparejo aparejo corona Estructura enganchador Tiros Rack lodo perforación rotativa perforación niple anular cañeria perforación Trépano casing

Los componentes del sistema de circulación son: 1) Bomba de lodo. 2) Tubería vertical. 3) Manguera de inyección 4) Unión giratoria 5) Vástago cuadrante o Kelly 6) Sarta de perforación 7) Equipos de remoción de contaminantes o equipos de control de sólidos. 8) Equipos de mezclados 9) Deposito de material


bombas de lodo.Las bombas que se utilizan en la perforación son siempre resiprocantes o bombas con pistones de desplazamientos positivos, ya sea: 1. Dúplex (doble acción) 2. Triplex (simple acción) Bombas dúplex Son de doble acción se caracterizan por que llevan dos pistones y desplazan al lodo en dos sentidos. Este tipo de bomba está definido por el diámetro del vástago, longitud y diámetro de la camisa. La longitud de la camisa equivale a la longitud de la embolada y el diámetro de la camisa equivale al diámetro del pistón.


bombas triplex Son bombas de triple acción y se caracterizan por que llevan tre pistones y desplazan el lodo en un solo sentido, este tipo de bomba está definido por la longitud y diámetro de la camisa.

Las ventajas de usar bambas reprocantes son: 1) Manejo de fluido con alto contenido de solido 2) Capacidad de bombear partículas grandes 3) Fácil operación y mantenimiento 4) Alto rendimiento 5) Capacidad de operar sobre un alto rango de presiones y caudales, cambiando solo el diámetro de las camisas. Las bombas se especifican de acuerdo a: 1) Potencia hidráulica 2) Máxima presión de descarga 3) Máximo caudal Tubería vertical Es una tubería de acero que se encuentra parado alado del mástil de la torre está conectado al lodo entre las líneas de descarga y manguera de inyección. La manguera de inyección descarga en el cuello de ganso que se ajusta en la parte final y más alta de la tubería vertical y transporta al lodo a la unió giratoria donde es forzado a bajar por el vástago. Este permite que la unión giratoria y la manguera de inyección de muevan verticalmente hacia arriba o hacia abajo según sea necesario manguera de inyección Es una manguera de goma reforzada, flexible y extremadamente fuerte que conecta la tubería vertical con la unión giratoria. Es flexible por que permite a la unión giratoria moverse libremente en un sentido vertical.


Debe ser también extremadamente durable, ya que está sujeta a un trabajo físico severo, transportando fluidos de perforación extremadamente abrasivo bajo presión. La característica de flexibilidad permite bajar y elevar la tubería de perforación durante las operaciones de perforación mientras el lodo se está bombeando a través y hacia debajo de la tubería. Son por lo general de 7,62mm o ms de diámetro interior para que no se tenga en ellas caidas de presión apreciable y están disponibles en largos mayores a 75 pies Unión giratoria La unió giratoria soporta el peso de la sarta y permite la rotación de la misma. La unió giratoria se sujeta al gancho del bloque viajero mediante su (asa) y permite la conexión de la mangue reforzada de inyección de lodo mediante una conexión en (s). La entrada de fluido de perforación en la parte superior de la unión se realiza por un tubo suavemente curvado al que se lo llama cuello de cisne o cuello de ganso. De esta manera la manguera de perforación queda soportada entre la parte superior fija de la caja de la unión y la tubería que se extiende en parte hacia arriba de la torre y que comunica con la bamba de lodo.

Cuandrante Kelly o vástago Es una pieza pesada de acero, de cuatro o seis lados, o sea cuadrados hexagonales, hay casos que son triangulares que van suspendidas entre la unión giratoria y la mesa rotaria. El cuadrante va colocado en la parte superior de la tubería de perforación que está dentro del hoyo y hace dar vueltas a la sarta de perforación a medida que la mesa rotaria gira. Tienen agujero que permite que le fluido circule hacia el pozo y suba por el espacio anular. También llamado flecha o Kelly.


Sarta de perforación La sarta de perforación, es un conjunto de herramientas, básicamente tuberías de diferentes diámetros y funciones que se van añadiendo según avanza la perforación; compuesta por el sondeo o tubería de perforación (drill pipes), el arreglo de fondo de pozo o B.H.A.( bottom hole assembly), los cuales van por en cima de un elemento cortante denominado barrena o trepano (bit) el cual es el encargado de la trituración de la roca en el fondo del pozo. Por la sarta de perforación los fluidos de perforación bajan con alta presión a la barrena o trepano situada en el fondo del pozo.

Equipo de control de sólidos La función primaria de esta área es remover los recortes indeseables y cualquier gas que haya ingresado al lodo. Las ventajas de la eliminación de los sólidos del lodo son:  Menor desgaste de los elementos que entran en o con el lodo: camisas, pistones, válvulas de las bombas de perforación, bombas centrifugas, mangueras, protectores de goma de las barras, etc. Ing. Nelson C. Hurtado M.

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Incrementa la vida útil del trepano (mejor lubricación y refrigeración). Mejora la penetración. Costos menores en el tratamiento del lodo. Los sólidos del lodo aumentan la densidad del mismo y eventualmente pueden dar origen a perdidas de circulación.

Los cuales están compuestos por:  Separador gas del lodo  Zaranda vibratoria  Hidrociclones  Desgasificador (desgasser)  Desarenador (desander)  Desarcillador (desilter)  Limpiador de lodo (mud cleaner)  Centrifugas  Fosa de lodo

Separador de gas del lodo Existen dos métodos básicos para remover los recortes y gases: a. El primero utiliza la gravedad para evadir los fluidos a través de la zaranda a la foza del lodo. b. El segundo es mecánico donde los equipos especializados de remoción montados en las partes superiores de los cajones de lodo mueven los recortes indeseables y los gases. El separador de gas de lodo es montado del equipo acondicionamiento próximo a la zaranda vibratoria este es usualmente vertical (algunas veces horizontal) los contenedores del tanque se encuentran unidos con el choque manifold por las altas presiones sobre las líneas. Sus funciones principales son:  Eliminar las grandes cantidades de gas que vienen junto al fluido de perforación  Rescatar algo de fluido de perforación para pasarlo al Desgasificador  Conducir cualquier gas inflamable y/o venenoso hasta una distancia segura del arreglo.


7.2 Zaranda vibratoria La zaranda vibratoria es usualmente montada al final del primer tanque del lodo, su función primaria es eliminar la fracción más gruesa de los recortes con la finalidad de optimizar el uso de los restantes del quipo de control de sólidos. Una zaranda se compone de una o varias mallas separadas que están montadas en una caja vibratoria que esta movida por un motor eléctrico, el cual a través de poleas o un eje excéntrico (zarandas convencionales) les imprime la vibración necesaria para el proceso de separación de una parte fluida y de los recortes de formación. Existen dos tipos: a. El convencional: usa una malla gruesa de 20x20. Aparentemente la malla más fina que puede usar es 30x30. b. El de alto impacto: usa una malla fina, normalmente 80x80 se coloca a continuación del vibrador convencional y a nivel más bajo (en desnivel o cascada) En el caso de zarandas de alta vibración esta es dada por dos motores en giros opuestos. Según Overock la capacidad de procesamiento de una zaranda (caudal que la zaranda puede procesar si n botar lodo) depende de una serie de factores que van desde la fabricación de la misma (tipos de zarandas, mallas utilizadas, inclinación de las mallas), formación perforada (arenas, arcillas, etc.), el tipo de lodo usado, del caudal de circulación y de velocidad de penetración. El volumen de lodo que se puede manejar y la capacidad de separación dependen de las revoluciones por minuto (rpm) y la capacidad de retención de las mallas.

Hidrociclones.Existen muchos tipos de conos para la remoción de sólidos de diversos tamaños. Todos los separadores de sólidos de tipo como funciona sobre la base del mismo tipo. Los hidrociclones son recipientes de forma cónica en los cuales la energía de presión Ing. Nelson C. Hurtado M.

es transformada en fuerza centrifuga. El lodo se alimenta, por medio de una bomba centrifuga, a través de una entrada que la envía tangencialmente a la cámara de alimentación. Una corta tubería llamada tubo de vórtice se extiende hacia abajo en el cuerpo del cono y fuerza a la corriente en forma de remolino al dirigirse hacia abajo en dirección al vértice es decir hacia el extremo delgad0o del cono. Los hidrociclones están diseñados para separar sólidos de diferentes tamaños, de acuerdo al principio de asentamientos de partículas. El principio básico del funcionamiento consiste en hacer pasar tangencialmente el lodo por la parte superior del cono o ciclón, dando origen a una rotación similar a un torbellino que a la vez crea una fuerza centrifuga que hace que las partículas se concentren hacia la pared del cono. Las partículas de mayor tamaño y densidad se precipitan hacia abajo y son eliminadas al llegar al fondo del cono. El resto del lodo rebosa por arriba y sale por la abertura sobre el vértice. Los hidrociclones tienen diferentes diámetros. El de 6pulgadas elimina la mitad de las partículas de 30 a 35 micrones, el de 4 pulgadas descarte el 50% de las partículas de 15 a 20 micrones y el de 2 pulgadas elimina la mitad de las partículas de 5 a 10 micrones. Los hidrociclones operan eficientemente cuando la descarga es en forma de rocío intermitente. Por el contrario, cuando es en forma de chorro continuo, indica que no se están eliminando los sólidos indeseables y que además se están botando el lodo. En este caso se debe ajustar la presión de operación y la abertura en el fondo del cono. Cuando los conos descargan muy poco están tapados, es necesario destaparlos con la ayuda de una varilla. Generalmente las varillas de soldadura son muy efectivas para estos casos. Existen como metálicos y de poliuretanos. Los de poliuretano son más económicos, manuables y requieren menos mantenimiento que los metálicos. Además, no son afectados por la acción abrasiva de los sólidos pero si por las alta temperaturas. Normalmente a temperaturas mayores de 160ºF se daña la boquilla de descarga. Por esto, es conveniente verificar esporádicamente el estado de deterioro de esta pieza. Finalmente, no es recomendable el uso de hidrociclones para lodos con densidad mayor de 10 lb/gal, excepto cuando los equipos de control de sólidos están operando deficientemente y sea necesario recurrir al sistema por dilución para controlar sólidos.


DESGASIFICADOR (DESGASSER) El Desgasificador en usualmente montado sobre los cajones del lodo. Su función primaria es continuar removiendo las entradas de gas que aun existen el fluido de perforación. Este Desgasificador emplea el principio de vacio para extraer todo tipo de gas (incluso aire) del lodo de perforación. Se aspira cilíndrico donde se elimina el gas mediante vacio y luego se lo descarga. Las burbujas de gas escapan fácilmente del lodo cuando se hallan próximas a la superficie libre del lodo. Para facilitar el escape en estas circunstancias, se derrama lodo en finas capas sobre placas metálicas. Esto es lo que hace dentro del tanque del Desgasificador. Los gases son removidos porque ellos:  Reducen la densidad del fluido de perforación.  Reducen la eficiencia de la bomba.  Decrecen la presión hidrostática del fluido de perforación.  Incrementan el volumen del fluido.

DESARENADOR (DESANDER) El desarenador consiste de un numero de conos superpuestos cilíndricos estos remueven pequeñas partículas solidas que pasaron por las mallas de la zaranda vibratoria. El fluido es forzado a pasar por el cilindro bajo presión con las partículas, después es removido y descargado por las fuerzas centrifugas. Un buen funcionamiento de la unidad se puede observar a través de:  Presión de trabajo de 30 a 50 PSI  Flujo de salida en forma de cono invertido  Existencia de un vacio o succión de aire en el centro del cono invertido. Ing. Nelson C. Hurtado M.

La posición correcta de esta unidades colocarla después de las zarrandas y su función principal es eliminar arena. Desarcillador (desilter) Es similar al desarenador en cuanto a su operación y función, excepto en que este puede remover partículas de formación muy diminutas. El uso efectivo del desarenador y desarcillador reduce significativamente el gasto de la bomba de lodo. Cantidades reducidas de sólidos de formación en el fluido afectan al sistema entero. Gracias a ellos se utilizaran menos aditivos y químicos incrementándose la velocidad de penetración. El desarcillador está diseñado para remover los sólidos que han sido descartados por el desarenador (partículas mayores de 60 micrones).Los conos son por la general de 4 pulgadas de diámetro y cado uno procesa más o menos de 50 gal/min. A una presión de 40 -50 PSI. El número total de conos de ser suficiente para procesar 125 al 150% del volumen total de lodo en circulación. Es eficiente cuando se perfora con lodos sin baritina, de más o menos 10 Lb/gal.

Limpiador de lodo (mud cleaner).Si los desechos del desarcillador caen sobre una zaranda vibratoria, el conjunto se conoce con el nombre de mud cleaner o limpia lodo. Esta unidad es utilizada para procesar lodo de alta densidad ya que en la malla utilizada permite recuperar la baritina desechada (material densificante del lodo) por los conos, y eliminar los recortes de formación. La zaranda debe llevar mallas muy finas desde 150 a 270 mesh según sea las condiciones de trabajo. Está diseñado para manejar lodo de 10-18 lb/gal a una presión de 40-45PSI. El principio básico de funcionamiento consiste en hacer pasar la descarga de lodo a través de una malla fina (150-200mesh), recuperar la baritina y eliminar los sólidos indeseables. La malla 200 permite recuperar, según el API, un porcentaje de baritina mínimo del 97%. El mud-cleaner puede utilizarse para conservar la fase de cloruro de potasio ó de petróleo cuando se perfora con un lodo que no contenga baritina. Remueve los sólidos perforados mayores de 74-105 micrones antes que se degraden a sólidos ultra finos que causan aumento de viscosidad. Retorna los sólidos más pequeños, incluyendo la baritina, al sistema activo de lodo. Opera en todo el volumen circulatorio.


Centrifugas.Está diseñada para remover sólidos de baja gravedad especifica y baritina de menos de 3.5 micrones. Elimina a demás, de sólidos, parte de la fase liquida del lodo que contiene material químico en solución, tales como lignosulfonato soda caustica y otros. Las centrifugas de decantación, está compuesta de dos conos, uno externo que gira a baja velocidad y el otro que gira a muy alta velocidad de revolución. Las centrifugas rotan el lodo a altas velocidades separando partículas de acurdo a su peso, estas unidades pueden extraer partículas pequeñas de hasta 2 micrones, lo que incluye material densificante como la baritina, la centrifuga a veces es operada velocidades especificas con el fin de extraer baritina para ser usados; algunas veces se utiliza dos centrifugas, la primera remueve baritina la segunda remueve partículas más finas, de esta manera pueden agregarse al sistema, tiene una capacidad máxima de 20-35rpm y puede ser utilizado con lodo de peso mayor de 13 lb/gal 8.- Equipos de mezclado.Es el área donde inicialmente se prepara el fluido de perforación también donde es mantenido o alterado, dependiendo de las condiciones que existen en el pozo. El área de preparación está localizada en el principio del sistema de circulación cercas de las bombas de lodo y contiene:  deposito de materiales de lodo  cajones de lodo  tolva mezcladora  tanque mezclador de químicos  contenedores de almacenamiento general  tanque de agua  fosa de reserva Deposito de materiales.Es una cabaña o cobertizo cerrado y elevado que se encuentra localizada cerca de los cajones de lodo y los contenedores de almacenamiento a general. El depósito de


material contiene sacos apilados de aditivos que son almacenados hasta el momento en que son necesitados en el programa de tratamiento del lodo. El cobertizo esta usualmente a la misma altura del tope de los cajones de lodo, esto hace la descarga des carga de los camines mucho más fácil, y manteniendo los aditivos secos a cierta altura y facilitando el tratamiento efectivo. Estos productos pueden ser muy caros y se debe tener cuidado en su almacenaje. Los materiales de lodo de perforación incluyen productos para reducir la perdida de fluido, para controlar el PH o acidez del lodo para una reacción química optima, para precipitar substancias químicas indeseables, para diluir o espesar el lodo, etc.

Cajones de lodo.Los cajones de lodo son contenedores grandes de forma rectangular usados para contener y controlar el fluido de perforación cuando éste se encuentra fuera del pozo perforado los cajones de lodo sirven como contenedores y son llamado cajones de agitación o tanque de almacenaje cuando están en el área de acondicionamiento. Los cajones de lodo del área de preparación son llamados de reserva o de succión. Son usados debido a que pueden ser rápidamente instalados, fácilmente mantenidos y tienen un volumen conocido que facilita el tratamiento.


Tolva.Es un artículo o dispositivo en forma de embudo usado en la adición de materiales sólidos durante el tratamiento del fluido de perforación en los cajones de lodo. La tolda trabaja con un principio de vacío. Estas tovas pueden manejar entre 5 y 10 sacos de más de 800 lbs. De material por minuto. Las sustancias químicas son agregadas a través de la tolva de lodo, esta es una mezcladora de inyección que succiona el lodo en el flujo, bajo buenas condiciones.

Tanque mezclador de químico Es un dispositivo utilizado para agregar los químicos del fluido de perforación. Este dispositivo en forma de barril está montado encima del cajón de lodo. Es un dispositivo utilizado para agregar los fluidos de perforación.


Es preferible agregar algunas substancias al sistema en caso que sea difícil hacerlo con la tolva, tales substancias químicas se mezclan de antemano con agua en un taque mezclador de químicos y luego se lo deja gotear dentro del sistema activo de lodo.

Contenedores de almacenamiento general Son depósitos de almacenaje grande en forma de embudos colocados al lado de los cajones de lodo en el área de preparación. Estos contienen los aditivos utilizados en grandes cantidades como el caso de las arcillas (bentonita) o materiales pesados (baritina). Estos tanques de almacenaje a general trabajan en base a un principio de alimentación por gravedad el cual reduce el manejo del equipo de trabajo o cuadrilla y ayuda en el incremento de la eficiencia, seguridad y economía. Tanque de agua Contendor para el almacenamiento de agua en forma de barril está al lado del cajón de lodo. Su tamaño depende de la fuente y que tan fácil se pueda se pueda distribuir el agua. El agua puede ser suministrada desde varias fuentes: de los pozos de agua, lagos y ríos, algunos casos es necesario traer agua de un lugar alejado. Fosas de reserva La fosa de reserva es una pileta grande echa de arena situada lejos del arreglo. Las fosas es usada para almacenar los recortes residuales procedentes del pozo y a veces los excesos de lodos para emergencia ... la fosa también se utiliza para desechar algunos fluidos que puedan ser producidos durante alguna prueba de formación. La fosa frecuente mente está dividida en dos partes: El “slush pit” (pileta de inyección) donde se encuentran los recortes de roca, material indeseado, Etc. El “duck nest” donde se almacena el exceso de lodo para emergencia. En general la fosa se utiliza para evitar la contaminación de terrenos circulantes al pozo por medio de fluidos contaminantes utilizados en pozo.


CALCULO Se esta perforando un pozo a 9800 pies de profundidad con barrena de 97/8 tubería de perforación 5”,4.276” de 19.5 lb/pie. Se están usando 600pies de portamecha de 6 1/4,31/4 y 75.8 lb/pie el tanque se succion tiene base cuadrada de 8 pies y esta lleno hasta 6 bies de fluido El fluido circulando en las conexiones superficioales es de 40 bbl, la bomba usada es una bomba triplex con las siguientes caracteristecas:  Velocidad de la bomba 50 emb/min  Presión de la bomba

2000 psi

 Longitud de la camisa

18 pulg

 Diametro de la camisa

7 pulg

 Diametro del vastago

2 pulg

 Eficiencia de la bomba

95 %

Determinar: 1. Caudal de la bomba o gasto 2. Potencia de la bomba 3. Tiempo que tarda en llenar la herrmienta 4. Tiempo que tarda en llenar el espacio anular 5. Tiempo de circulacion total del sistema 6. Las emboladas requeridas para llenar las herramienta 7. Las emboladas requeridas para llenar el espacio anular 8. Las emboladas requeridas para realizar la circulacion de completa del lodo de perforacion 1. Caudal de la bomba o gasto Q=v*V 2 V= 0.0102*Lc * Dc * e 2 V=0.0102 * 18pulg * (7pulg) * 0.95 V=8.5466 gal/emb Q = 50 emb/min * 8.5466 gal/emb Q = 427.33 gal/min * 1bbl/42 gal Q = 10.1745 bbl/min


2. Potencia de la bomba HHP = (Q * P)/1714 HHP = (427.33 gal/min * 2000psi)/ 1714 HHP = 498.63 HP 3. Tiempo que tarda en llenar la herramienta Necesitamos el volumen interior de la herramienta V it =V tub + V pm 2 V = (ID/1029.4) * H 2 Vtub = (4.276/1029.4) * 9200pies = 163.41 bbl 2 Vpm = (3.25/1029.4) * 600pies = 6.15 bbl Vit = 163.41 + 6.15 Vit = 169.59 bbl Despejando de : Q = V/T T = V/Q T = 169.56 bbl / 10.1745 bbl/min T = 16.66 min 4. Tiempo que tarda en llenar el espacio anular Necesitamos el volumen en el espacio anular 2 2 VEA = [( OD – ID )/1029.4 * H] 2 2 Vpm=[(9.875 – 6.25)/1029.4] * 600pies = 34.07 bbl 2 2 V tb=[( 9.875 – 5 )/1029.4] * 9200pies = 648.063 bbl VEA = 648.063 + 34.07 = 682.13 bbls Despejando de : Q = V/T T = V/Q T = 682.13 bbl / 10.174bbl/min T = 67.043 mil 5. Tiempo de circulacion total del sistema VTC = VCS + VIT + VEA + VCJ 2 2 3 VCJ = A * h = 8*6 = 384pies * 1bbl/5.61pie VCJ = 68.45 bbl VTC = 40 + 169.56 + 682.13 + 68.45 = 960.14 bbls TC = VTC/Q Ing. Nelson C. Hurtado M.

3

TC= 960.14 bbl / 10.1745 bbl/min TC= 94.37 min 6. Las emboladas requeridas para llenar la herrmienta # emb = v * TH # emb = 50 emb/min * 16.66 min # emb = 833 emb 7. Las emboladas requeridas para llenar el espacio anular # emb = v * TEA # emb = 50 emb/min * 67.043 min # emb = 3352.15 emb 8. Las emboladas requeridas para realizar la circulacion completa del lodo de perforación # emb = v * TC # emb = 50 emb/min * 93.38 min # emb = 4669 emb .

1. Se está perforando un pozo a 9800 pies de profundidad con barrena de 9⅞” tubería de perforación 5”, 4.276” de 19.5 lb/pie. Se están usando 600pies de porta mecha de 6 ¼”,3¼” y 75.8 lb/pie el tanque se succión tiene base cuadrada de 8 pies y está lleno hasta 6 pies de fluido. El

fluido circulando en las conexiones superficiales es de 40 bbl, la bomba usada es una bomba triplex con las siguientes características: Velocidad de la bomba 50 emb/min Presión de la bomba 2000 psi Longitud de la camisa 18 pulg Diámetro de la camisa 7 pulg Diámetro del vástago 2 pulg Ing. Nelson C. Hurtado M.

Eficiencia de la bomba 95 % Determinar: 1. Caudal de la bomba o gasto 2. Potencia de la bomba 3. Tiempo que tarda en llenar la herramienta 4. Tiempo que tarda en llenar el espacio anular 5. Tiempo de circulación total del sistema 6. Las emboladas requeridas para llenar las herramienta 7. Las emboladas requeridas para llenar el espacio anular 8. Las emboladas requeridas para realizar la circulación de completa del lodo de perforación 1. Caudal de la bomba o gasto Q = v * Vd

v=velocidad de la bomba Vd=vol de desplazamiento de la bomba

V= 0.0102*Lc * Dc² * e V=0.0102 * 18pulg * (7pulg)² * 0.95 V=8.5466 gal/emb Q = 50 emb/min * 8.5466 gal/emb Q = 427.33 gal/min * 1bbl/42 gal Q = 10.1745 bbl/min 2. Potencia de la bomba PH = (Q * P)/1714 PH = (427.33 gal/min * 2000psi)/ 1714 PH = 498.63 HP 3. Tiempo que tarda en llenar la herramienta. Necesitamos el volumen interior de la herramienta. V it =V tub + V pm V = (ID²/1029.4) * H Vtub = (4.276²/1029.4) * 9200pies = 163.41 bbl Vpm = (3.25²/1029.4) * 600pies = 6.15 bbl Vit = 163.41 + 6.15 Vit = 169.56 bbl Despejando de: Q = V/T T = V/Q T = 169.56 bbl / 10.1745 bbl/min T = 16.66 min 4. Tiempo que tarda en llenar el espacio anular. Necesitamos el volumen en el espacio anular. V = [(OD² – ID²)/1029.4 * H] Vpm= [(9.875² – 6.25²)/1029.4] * 600pies = 34.07 bbl Ing. Nelson C. Hurtado M.

V tb= [(9.875² – 5²)/1029.4] * 9200pies = 648.063 bbl Vt.EA= 682.13 bbl Despejando de: Q = V/T T = V/Q T = 682.13 bbl / 10.1745bbl/min T = 67.043 min 5. Tiempo de circulación total del sistema VTC = VCS + VIT + VEA + VCJ VCJ = A² * h = 8²*6 = 384pies³ * 1bbl/5.61pie³ VCJ = 68.45 bbl VTC = 40 + 169.56 + 682.13 + 68.45 = 960.14 bbls TC = VTC/Q TC= 960.14 bbl / 10.1745 bbl/min TC= 94.37 min 6. Las emboladas requeridas para llenar la herramienta # emb = v * TH # emb = 50 emb/min * 16.66 min # emb = 833 emb 7. Las emboladas requeridas para llenar el espacio anular # emb = v * TEA # emb = 50 emb/min * 67.043 min # emb = 3352.15 emb 8. Las emboladas requeridas para realizar la circulación completa del lodo de perforación # emb = v * TC # emb = 50 emb/min * 94.37 min # emb = 4718.5 emb 2. Se está perforando un pozo a 9800 pies de profundidad con barrena de 9⅞” tubería de perforación 5”, 4.276” de 19.5 lb/pie. Se están usando 600pies de porta mecha de 6 ¼”,3¼” y 75.8 lb/pie el tanque se succión tiene base cuadrada de 8 pies y está lleno hasta 6 bies de fluido.


3¼”

El fluido circulando en las conexiones superficiales es de 40 bbl, la bomba usada es una bomba dúplex con las siguientes características: Velocidad de la bomba 50 emb/min Presión de la bomba 2000 psi Longitud de la camisa 18 pulg Diámetro de la camisa 7 pulg Diámetro del vástago 2 pulg Eficiencia de la bomba 95 %

Determinar: 1. Caudal de la bomba o gasto 2. Potencia de la bomba 3. Tiempo que tarda en llenar la herramienta 4. Tiempo que tarda en llenar el espacio anular 5. Tiempo de circulación total del sistema 6. Las emboladas requeridas para llenar las herramienta 7. Las emboladas requeridas para llenar el espacio anular 8. Las emboladas requeridas para realizar la circulación de completa del lodo de perforación 1. Caudal de la bomba o gasto Q = v * Vd

v=velocidad de la bomba Vd=vol. de desplazamiento de la bomba

Vd= 0.0068*Lc *[2(Dc²- Dv²)] * e Vd=0.0068 * 18pulg * [2(7pulg)²-(2pulg)²] * 0.95 Vd=10.4652 gal/emb Q = 50 emb/min * 10,4652 gal/emb Q = 523,26 gal/min * 1bbl/42 gal Q = 12.4586 bbl/min 2. Potencia de la bomba HHp = (Q * P)/1714 HHp = (523.26 gal/min * 2000psi)/ 1714 HHp = 610.5718 UP 3. Tiempo que tarda en llenar la herramienta. Necesitamos el volumen interior de la herramienta. V it =V tub + V pm V = (ID²/1029.4) * H Vtub = (4.276²/1029.4) * 9200pies = 163.41 bbl Vpm = (3.25²/1029.4) * 600pies = 6.15 bbl Vit = 163.41 + 6.15 Vit = 169.56 bbl Ing. Nelson C. Hurtado M.

Despejando de: Q = V/T T = V/Q T = 169.56 bbl / 12.4586 bbl/min T = 13.61 min

4. Tiempo que tarda en llenar el espacio anular. Necesitamos el volumen en el espacio anular. V = [(OD² – ID²)/1029.4 * H] Vpm= [(9.875² – 6.25²)/1029.4] * 600pies = 34.07 bbl V tb= [(9.875² – 5²)/1029.4] * 9200pies = 648.063 bbl Vt.EA= 682.13 bbl Despejando de: Q = V/T T = V/Q T = 682.13 bbl / 12.4586 bbl/min T = 54.75 min 5. Tiempo de circulación total del sistema VTC = VCS + VIT + VEA + VCJ VCJ = A² * h = 8²*6 = 384pies³ * 1bbl/5.61pie³ VCJ = 68.45 bbl VTC = 40 + 169.56 + 682.13 + 68.45 = 960.14 bbls TC = VTC/Q TC= 960.14 bbl / 12.4586 bbl/min TC= 77.0664 min 6. Las emboladas requeridas para llenar la herramienta # emb = v * TH # emb = 50 emb/min * 13.61 min # emb = 680.5 emb 7. Las emboladas requeridas para llenar el espacio anular # emb = v * TEA # emb = 50 emb/min * 54.75 min # emb = 2737.5 emb 8. Las emboladas requeridas para realizar la circulación completa del lodo de perforación # emb = v * TC # emb = 50 emb/min * 77.0664 min # emb = 3853.32 emb


3. Una sarta de cañería de revestimiento es cementada a una Prof. 10000ft con un lodo que tiene una densidad de 10.5 LPG; cuando la cañería es cementada en el fondo;- la composición de cementación es desenada para que lodo también sea desplazado por el espacio anular del lo cual se tiene los siguientes parámetros a 300ft cemento con una densidad de 9LPG; a 1000ft espaciador con una densidad de 9.5LPG; a 1700ft separador con densidad de 10LPG. El cemento de alta resistencia debe ser desplazado con una salmuera de 8.5LPG de densidad.- Calcular la potencia hidráulica se la bomba es tríplex y tiene una longitud de camisa de 11”; un diámetro de camisa de 6” la velocidad de la bomba es de 150 emboladas/minuto y la eficiencia de ella es de 100%.

1- Encuentra PH del espacio anular total. PH= 0.052*ρ lodo* h PH1= 0.052*10.5LPG*7000ft PH1= 3822 PSI PH3= 0.052*9.5LPG*1000ft PH2= 494 PSI PHT.ea.= PH1+PH2+PH3+PH4 PHT.ea.= 3822+884+494+140.4 PHT.ea.= 5340.4 PSI 2- Encuentra PH interior de la sarta. PHint.sart.= 0.052*8.5LPG*10000ft PHint.s.= 4420 PSI 3- Encuentra ∆p ∆p= PHT.ea. - PHint.s. ∆p= 5340PSI - 4420PSI ∆P= 920.5 PSI


PH2= 0.052*10LPG*1700ft PH2= 884 PSI PH4= 0.052*9LPG*300ft PH4= 140.4 PSI

4- Encuentra HHp ϕ= 1714*HHp/Ṗ HHp= ϕ*Ṗ/1714 VD= 0.010206*Lc*(DC)²*e VD= 0.010206*11*(6)²*1 VD= 4.04 gallon/emb

ϕ= Vel. de la bomba *Vol.D ϕ= 150 emb/min* 4.04 gallon/emb ϕ= 606 gallon/min

HHp= 606gal/min*920.5PSI/1714 HHp= 325.45 Up 4. Una sarta de cañería de revestimiento es cementada a una Prof. 3500m (1640.5ft) con un lodo que tiene una densidad de 2gr/cc (16.66LPG); cuando la cañería es cementada en el fondo;- la composición de cementación es desenada para que lodo también sea desplazado por el espacio anular del lo cual se tiene los siguientes parámetros a 100m (833ft) cemento con una densidad de 1.03gr/cc (8.58LPG); a 300m (984.3ft) espaciador con una densidad de 1.05gr/cc (8.75LPG); a 500m (1640.5ft) separador con densidad de 2.03gr/cc (16.90LPG). El cemento de alta resistencia debe ser desplazado con una salmuera de 1.12gr/cc (9.33LPG) de densidad.- Calcular la potencia hidráulica se la bomba es tríplex y tiene una longitud de camisa de 11”; un diámetro de camisa de 9”, un diámetro de camisa de 5” la velocidad de la bomba es de 150 emboladas/minuto y la eficiencia de ella es de 90%.

1- Encuentra PH del espacio anular total. PH= 0.052*ρ lodo* h PH1= 0.052*16.66LPG*8530.6ft 0.052*16.90LPG*1640.5ft PH1= 7390.22 PSI PH3= 0.052*8.75LPG*984.3ft PH3= 447.85 PSI PHT.ea.= PH1+PH2+PH3+PH4 Ing. Nelson C. Hurtado M.

PH2= PH2= 1441.67 PSI PH4= 0.052*8.58LPG*833ft PH4= 371.65 PSI

PHT.ea.= 7390.22+1441.67+447.85+371.65 PHT.ea.=9651.39 PSI 2- Encuentra PH interior de la sarta. PHint.sart.= 0.052*9.33LPG*11483.5ft PHint.s.= 5571.33 PSI 3- Encuentra ∆p ∆p= PHT.ea. - PHint.s. ∆p= 9651.39PSI – 5571.33PSI ∆P= 4080.06 PSI 4- Encuentra HHp ϕ= 1714*HHp/Ṗ HHp= ϕ*Ṗ/1714 ϕ= Vel. de la bomba *Vol.D VD1= 0.010206*Lc*(DC)²*e VD1= 0.010206*11*(9)²*0.9 VD1= 8.18 gallon/emb

ϕ1= 150 emb/min* 8.18 gallon/emb ϕ1= 1227 gallon/min

VD2= 0.010206*11*(5)²*0.9 VD2= 2.52 gallon/emb

ϕ2= 150 emb/min*2.52 gallon/emb ϕ2= 378 gallon/min

HHp1= 1227gal/min*4080.06PSI/1714 gal/min*4080.06PSI/1714 HHp1= 2920.78 Up

HHp2= 378 HHp2= 899.80 Up

5-Una sarta de caneria de revestimiento es cementada a una profundida de 10000ft; el pozo tiene un lodo de 10.5LPG de densidad; cuando la caneria es colocada en el fondo la operación de cementación es desenada para que el lodo también sea desplazado en el espacio anular. a) a 300ft limpiador de 8.5LPG b) a 1700ft separador de 12.7LPG c) a 1000ft cemento de alta resistencia 16.7 LPG El cemento de alta resistencia tiene una salmuera de 9LPG de densidad.calcular la potencia hidráulica si la bomba es dúplex, y tiene una LC= 18”; el diámetro de la camisa de 5½”; diámetro de vástago de 2½” y la velocidad de la bomba 5046 emboladas/hora (84.1 emb/min) y la eficiencia es del 90%.


1- Encuentra PH del espacio anular total. PH= 0.052*ρ lodo* h PH1= 0.052*10.5LPG*7000ft PH1= 3822 PSI PH3= 0.052*12.7LPG*1700ft PH3= 1122.68 PSI PHT.ea.= PH1+PH2+PH3+PH4 PHT.ea.= 3822+132.68+1122.68+868.4 PHT.ea.= 5945.68 PSI 2- Encuentra PH interior de la sarta. PHint.sart.= 0.052*9LPG*10000ft PHint.s.= 4680 PSI 3- Encuentra ∆p ∆p= PHT.ea. - PHint.s. ∆p= 5945.68PSI - 4680PSI ∆P= 1265.68 PSI 4- Encuentra HHp ϕ= 1714*HHp/Ṗ HHp= ϕ*Ṗ/1714 VD= 0.0068*Lc*[2(DC)²- (DV)²]*e VD= 0.0068*18*[2(5.5)²- (2.5)²]*0.9 VD=5.98 gallon/emb HHp= 502.91gal/min*1265.68PSI/1714 HHp=371.36 Up


PH2= 0.052*8.5LPG*300ft PH2= 132.68 PSI PH4= 0.052*16.7LPG*1000ft PH4= 868.4 PSI

ϕ= Vel. de la bomba *Vol.D ϕ= 84.1 emb/min*5.98 gallon/emb ϕ= 502.91 gallon/min

SISTEMA DE IZAJE. Componentes del Sistema de Izaje. En el punto 1.2., se habló de los Componentes del Winche; donde mencionamos que, dependiendo de las dimensiones y necesidades, un Winche tiene los siguientes componentes: 

Tambora (una o dos);



Motor;



Sistema de seguridad: Lilly control, frenos, etc.;



Palancas de control;



Cables;



Jaula, baldes o skips;



Poleas;



Estructura de desplazamiento o castillo.



Tambora (una o dos): Son cilindros metálicos donde se enrolla el cable. Podríamos hablar

del

enrollado activo que es el cable que verdaderamente enrollado

de

trabaja reserva

y

el

para

los

cortes reglamentarios que dispone

la ley

de seguridad y para reducir el esfuerzo ejercido por el cable, a la

unión

con el tambor. La fotografía muestra Tamboras del Winche de Uchucchacua Buenaventura. Motor:


Es el propulsor de la acción mecánica, es el que realiza el trabajo de izaje . Las características del motor se elige de acuerdo al requerimiento y la capacidad de la carga que se quiere izar y a las dimensiones y modelo del pique.

La fotografía muestra el Winche-Chacua-VT del Pique Chacua. Unidad de Producción Uchucchacua-Buenaventura. Sistema Preventivos de Control: Lilly Control, frenos, etc.: Es el dispositivo encargado de regular la velocidad, este actúa en caso de una súbita aceleración o desaceleración de la velocidad, ocasionado por una posible falla mecánica, el Lilly control, acciona el dispositivo de emergencia del sistema de izaje. III. Componentes del Sistema de Izaje

Palancas de control: Son los dispositivos de control y manejo del Winche. Ing. Nelson C. Hurtado M.

Estos deben ser manipulados sólo por el operador o maquinista autorizado. Cables de Izaje: Dependiendo del tipo de izaje en los winches; ya sea por fricción o enrollamiento; los cables de izaje pueden ser fabricados de aluminio o de alambre de acero; los mismos que, son colocados ordenadamente para desempeñar el trabajo de izar los skip o las jaulas.

Para formar cables, se arrolla un gran numero de hilos de aluminio o acero de alta resistencia (entre 130 y 180 kg/mm2). Estos hilos se disponen en cordones y torones, según sea el caso.

TIPOS DE CABLES: De acuerdo a su torcido pueden ser: a. Regular; b. Tipo Lang.

a. Regular: Los alambres del torón, están torcidos en dirección opuesta a la dirección de los torones del cable.

b. Tipo Lang: Los torones en un cable tipo Lang,

están

torcidos en la misma dirección (lang derecho o

lang

izquierdo).


Los cables con torcido lang son ligeramente más flexibles y muy resistentes a la abrasión y fatiga, pero tiene el inconveniente de tener tendencia a destorcerse por lo que únicamente deberán utilizarse en aquellas aplicaciones en que ambos extremos del cable están fijos y no le permitan girar sobre si mismo. COMPONENTES DEL SISTEMA DE IZAJE: ESTRUCTURA DE LOS CABLES:

Los cables se componen de:

a. Núcleo o alma; b. Torones.

Núcleo o alma:

El alma del cable sirve como soporte a los torones que están enrollados a su alrededor. El alma se fabrica de diversos materiales, dependiendo del trabajo al cual se va a destinar el cable, siendo lo más usual el de alambre de acero o el alma de torón que está formado, como su nombre lo indica, por un torón igual a los demás que componen el cable; hay alma de fibra que puede ser de fibras vegetales o fibras sintéticas. El alma de acero se utiliza para zonas donde el cable esta sujeto a severos aplastamientos o cuando el cable trabaja en lugares donde existen temperaturas muy elevadas que ocasionen que el alma de fibra se dañen con el calor. También


este tipo de alma proporciona una resistencia adicional a la ruptura, de aproximadamente un 10%, dependiendo de la construcción del cable. Torones o cordones: Un cable está formado por un conjunto de torones o enrollados. Cada torón, está formado por un conjunto de hilos. La mayoría de hilos utilizados en la construcción de cables son redondos y de diámetro comprendidos corrientemente entre 2 y 3 mm. El alma de acero se utiliza para zonas donde el cable esta sujeto a severos aplastamientos o cuando el cable trabaja en lugares donde existen temperaturas muy elevadas que ocasionen que el alma de fibra se dañen con el calor. También este tipo de alma proporciona una resistencia adicional a la ruptura, de aproximadamente un 10%, dependiendo de la construcción del cable.

Jaula, baldes o skips: Es uno de los componentes esenciales del sistema de izaje; las jaulas, baldes y skips, cumplen la función de transportar en su interior al personal y/o Petroleral según los requerimientos de producción, respetando

las

condiciones establecidas en el reglamento de seguridad Petrolera. Polea: Es una rueda acanalada que gira alrededor de un eje central por el que pasa el cable en cuyos extremos se encuentra la jaula o skip (resistencia) y en la otra el winche o tambora (potencia). Las poleas se pueden construir de 3 formas: Ing. Nelson C. Hurtado M.

1.

Por fundición;

2.

Por acero moldeado;

3.

Por construcción soldada.



Polea de izaje minero 72”

III. Componentes del Sistema de Izaje Las poleas soldadas son menos pesadas y las más resistentes y son las más empleadas en la construcción de piques.

La polea de izaje debe ser hecha y mantenida para acomodar adecuadamente el cable. El diámetro de la polea está establecido por reglas de seguridad para piques. Castillo o Estructura de Desplazamiento: Es la cúspide de la estructura del pique donde se encuentra la polea que dirige el movimiento del cable. Es una estructura vertical que se levanta por encima del collar del pique. De la cúspide de la torre o del castillo baja una estructura inclinada que sirve de sostén a toda la torre y contrarresta la tensión de los cables. COMPONENTES DEL SISTEMA DE IZAJE


La torre vertical y la estructura inclinada son las partes fundamentales del castillo y soportan en su cima la caseta de las poleas. La estructura del castillo puede ser de madera o de acero y se debe construir respetando el reglamento de seguridad existente. Hay una escalera de servicio que sube a lo largo del pique. Junto al pique hay una tolva donde se descarga el Petróleo para luego transportarse a la planta concentradora.

La

fotografía,

muestra

el

Castillo

del

Pique

Esperanza-Chungar. Volcán Cía. Petrolera. Cerro de Pasco.

El Sistema de Izaje provee el equipo y las áreas de trabajo para levantar, bajar o suspender el equipo usado en el sistema de rotación.

El sistema de Izaje esta dividido en dos partes principales:

1. La estructura de soporte 2. El equipo de Izaje

La estructura de soporte esta dividida en:

1. La subestructura 2. La torre de perforación Ing. Nelson C. Hurtado M.

3. El piso de perforación

La Estructura de Soporte

La Subestructura: La subestructura es un marco de acero grande que es ensamblado directamente encima del pozo a perforar. Soporta el conjunto de herramientas y equipos utilizados en el proceso de perforación para levantar, bajar o suspender la sarta de perforación y provee el área de trabajo para los equipos y personal sobre y debajo del piso de perforación.

La subestructura es capaz de soporte cargas tremendas, incluyendo el mástil de perforación, el equipo de Izaje, la mesa rotaria, la sarta de perforación y el peso del revestidor. Su altura la determina el tipo de equipo de perforación y el arreglo de Preventores. La Torre de Perforación – Mástil:

Torre: se han utilizado para perforar pozos en tierra pero actualmente es más común en localizaciones costa afuera. La torre es más grande que el mástil y es erigida o desmantelada pieza por pieza.

El piso de perforación entero esta bajo la torre, lo que provee un área de trabajo grande.


El Mástil ha remplazado la torre de perforación en la mayoría de los equipos de tierra debido a su mayor portabilidad. Se pueden preensamblar, erigir y movilizar con mayor eficiencia que la torre. El mástil es más delgado, generalmente montado hacia la rampa, por lo que solo cubre una parte del piso de perforación. Las características de las torres de perforación varían en altura, capacidad de carga, y resistencia a las cargas por viento.

• Altura: varía desde 66 pies. Es un indicador de la capacidad de manejar lingadas o parejas. Las lingadas o parejas generalmente se les dice dobles si contienen 2 tramos de TP y triples si contienen 3 tramos de TP. Los dobles son de aproximadamente 60 pies y los triples de aproximadamente 90 pies. Ing. Nelson C. Hurtado M.

Algunos de los equipos de última generación pueden manejar lingadas de 4 tramos o “cuádruples” de hasta 135 pies de largo. • Capacidad de Carga: Las Torres y los Mástiles están clasificados en términos de la capacidad de carga vertical que pueden suspender. Es clasificación se llama “Capacidad del Equipo” es el peso total que puede soportar según el diseño. Los equipos son clasificados en “ligeros”, “medianos”, “pesados”, o “extra pesados” de acuerdo a esta capacidad. • Capacidad de Carga de Viento: Las Torres y los mástiles están clasificados por su capacidad de soportar vientos laterales mientras trabajan a carga máxima. Esta clasificación se le llama “Capacidad de Carga al Viento” y la mayoría de los equipos soportan vientos entre 100 y 130 millas por hora.

El Piso de Perforación:

El piso de perforación se encuentra sobre el marco de la subestructura y provee la plataforma de trabajo para la mayoría de las operaciones de perforación y soporte el equipo y herramientas requeridas.

Los equipos principales que se encuentran en la mesa rotaria son: •Mesa Rotaria: rota y suspende la sarta de perforación que a su vez hace rotar la barrena en el fondo del pozo. • El Malacate: Parte principal del Sistema de Izaje. • El Sistema de Rotación: transmite la potencia desde el malacate hasta la mesa rotaria.


• La Consola del Perforador: Tablero con la instrumentación que provee al perforador la información de lo que esta sucediendo en cada uno de los sistemas del equipo. • Las Llaves de Fuerza: (están suspendidas justo encima del piso de perforación): son llaves grandes para apretar o soltar las los acoples conectores de la sarta de perforación (TP, HWDP, combinaciones, lastra barrenas) • Funda del Kelly / Flecha: Hoyo recubierto donde se coloca la Kelly mientras se hace un viaje. • Hoyo de Ratón (El Rápido): hoyo recubierto al frente de la mesa rotaria en el piso de perforación donde se coloca el siguiente tramo de Tubería de Perforación que será conectado a la Kelly y a la sarta de perforación dentro del agujero en el proceso de construcción del pozo. • Caseta de Perforador: Cuarto pequeño usado como oficina del perforador y como almacén para cosas pequeñas, localizado al lado del piso del equipo y cercano a la estación del perforador

El Equipo de Izaje:


EL Malacate (Drawworks)

Es un ensamblaje de gran potencia utilizado para izaje de cargas que generalmente se monta sobre el piso de perforación.

Se compone de los siguientes elementos principales: 

Un Tambor giratorio grande (4)



Frenos manuales, eléctricos o hidráulicos (3)




Un conjunto de ejes (6)



Un conjunto de cadenas y engranajes (5, 2)

Es uno de los componentes más importantes del sistema de Izaje. Sus funciones principales son:



Realizar las operaciones de levantamiento o bajado de la sarta en el pozo, más conocidas como viajes de tubería.



Transmitir potencia al carretel montado sobre su eje para apretar o aflojar las diferentes secciones de la sarta de perforación.


Los Componentes encima del piso de Perforación:

Son los conectores o enlaces con el sistema de Izaje. Consisten en los siguientes elementos:

Un conjunto de Poleas sobre un marco que se encuentra sobre el mástil o torre de perforación. El cable de perforación pasa a través de las poleas de los bloques de corona viajero.


Arreglo de poleas que se enlaza o conecta al bloque de corona con el cable de perforación convenientemente enhebrado.

Esto permite que el bloque se desplace hacia arriba o hacia abajo del piso de perforación.

El número de veces que se pasa el cable de perforación por las poleas del bloque se le llama “guarnido” ó línea.

Por ejemplo, un cable con 10 cuerdas significa que el cable pasa por 5 poleas del bloque viajero y 5 del bloque corona en forma alterna.

El número de poleas requerido en el bloque corona es uno más que el número que se van a enhebrar. Esta polea adicional es para la línea muerta que estará siempre anclada a la base de la subestructura.

Es un elemento grande con forma de asa, localizado debajo del bloque viajero. Del gancho se suspende la unión giratoria y la sarta de perforación durante las operaciones de perforación.

Tiene un resorte interior que le ayuda a absorber los impactos. Los brazos del elevador se encuentran sujetos al gancho y son usados para operaciones de Izaje. La capacidad del gancho, es el peso máximo que pueden soportar. Ing. Nelson C. Hurtado M.

Sistema de levantamiento/izaje:

Soporta todo el sistema de rotación, mediante la utilización de equipos apropiados capaces de levantar, bajar y suspender los pesos requeridos por él. Está conformado por:

Equipos de soporte: Torre

o cabria, corona, encuelladero, piso del taladro,

subestructura, consola del perforador. Torre o cabria:

Es una estructura grande que soporta mucho peso, tiene cuatro patas que bajan por las esquinas de la infraestructura o sub-estructura. Soporta el piso de la instalación y además provee un espacio debajo del piso para la instalación de válvulas especiales llamadas Impiderreventones. Corona:

Medio por el cual se transmite el peso de la Sarta de Perforación a la torre. En ella se encuentran una serie de poleas que forman el Bloque Corona o fijo, el cual sostiene y da movilidad al Bloque Viajero.

Encuelladero:

Constituye una plataforma de trabajo ubicada en la torre a una altura aproximada entre 80’ y 90’ y permite que el encuellador coloque las parejas de tubería y portamechas mientras se realizan operaciones como cambio de mechas, bajada de revestidores, etc. Para ello, este rio consta de una serie de espacios semejando un peine donde el encuellador coloca la tubería.

Piso de taladro:


Estructura colocada debajo de la torre y encima de la Sub-estructura donde

se

realizan la mayoría de las operaciones de perforación.

Sub estructura:

Armadura grande de acero que sirve de soporte a la torre y los componentes del equipo de perforación. Proporciona espacio bajo el piso de la torre para instalar los Preventores de Reventón y otros equipos de control de pozos.

Consola del perforador:

Constituye un rio que permite que el perforador tenga una visión general de todo lo que está ocurriendo en cada uno de los componentes del sistema: presión de bomba, revoluciones por minuto de la mesa, torque, peso de la sarta de perforación, ganancia o perdida en el nivel de los tanques, etc.

Equipos de levantamiento: Malacate, bloque corona, bloque viajero, gancho, cable de perforación, cuñas, llave de potencia, top drive.

Malacate:

Consiste en un cilindro alrededor del cual el cable de perforación se enrolla permitiendo el movimiento de la sarta

hacia arriba o hacia abajo, dependiendo del tipo de

operación a realizar. Además, el malacate transmite la potencia para hacer girar la mesa rotatoria, los carretos auxiliares y sistemas de enrosque y desenrosque de tubería.

Bloque corona:


El Bloque Corona está ubicado en la parte superior de la torre, constituido por una serie de poleas. El cable de perforación pasa a través de estas poleas y llega al Bloque Viajero.

Bloque viajero:

Está compuesto de un conjunto de poleas múltiples por dentro de las cuales pasan el cable de perforación y sube nuevamente hasta el Bloque Corona.

Su función es la de proporcionar los medios de soporte para suspender las herramientas. Durante las operaciones de perforación se suspenden el Gancho, la Unión Giratoria, el Cuadrante, el Top Drive, la Sarta de Perforación y la Mecha.

Gancho:

Herramienta localizada debajo del Bloque Viajero al cual va unido y del cual está suspendida la Unión Giratoria, el Cuadrante y la Sarta de Perforación durante las operaciones de perforación. Sostiene al Elevador durante el ascenso y descenso de la tubería o sarta.

Están diseñados de acuerdo al peso máximo que puedan levantar, varía entre 50 y más de 600 Toneladas.

Cable de perforación:

Cable metálico hecho exteriormente de acero mejorado, unido entre sí por rotación Su función es resistir la fuerza o peso de la sarta durante las operaciones de sacada y metida de tubería. Tiene un diámetro variable entre 1 pulgada a 1 3/4 de pulgada y esta enrollado en grandes carretos.


Uno de sus extremos va enrollado al tambor del Malacate y el otro llamado línea muerta va conectado al tambor de reserva. Su rendimiento se mide en Ton / Milla. Cuñas:

Conjunto de piezas flexibles cuya superficie interior es curva y dentada. Durante el viaje de tubería, la Sarta de Perforación se sostiene alternativamente por el Bloque Viajero y las Cuñas, las cuales se introducen en la abertura cónica en el centro de la Mesa Rotatoria, rodean la tubería de perforación sujetándola por acción combinada de fricción y mordedura.

Llaves de potencia:

Permiten desenroscar la tubería de perforación en el momento de hacer un viaje, ejerciendo fuerza sobre la tubería. Igualmente, al meter la sarta de perforación se invierte el proceso y se procede a enroscar las uniones.

Top Drive:

Consiste en que la sarta de perforación y el ensamblaje de fondo reciben la energía para su rotación, desde un motor que va colgado del Bloque Viajero. El equipo cuenta con un Swibel integrado, un manejador de tubería, el cual posee un sistema para enroscar y desenroscar tubería, una cabeza rotatoria y válvulas de seguridad.

Sistema Rotatorio:

Es aquel que permite girar la Sarta de perforación y que la mecha perfore un hoyo desde la superficie hasta la profundidad programada. Está localizado en el área central del sistema de perforación

y es uno de los componentes más importantes de un

taladro. Existen dos sistemas de rotación de superficie, rotatorio y Top Drive.


Está compuesto por: mesa rotatoria, unión giratoria (swivel), junta Kelly o cuadrante, la sarta o tubería de perforación, la sarta lastra barrena,la barrena o mecha.

Mesa rotatoria:

Maquinaria sumamente fuerte y resistente que hace girar el Cuadrante y a través de este a la Sarta de perforación y la Mecha.

Funciona por intermedio de un buje de transmisión, el cual transmite el Momento de Torsión (torque) e imparte el movimiento giratorio a la sarta. Retiene a las cuñas que soportan el peso de toda la sarta de perforación cuando esta no está soportada por el Gancho y los Elevadores.

Unión giratoria:

Se encuentra colgando del Gancho, muy cerca del Bloque Viajero. Está conectado a la parte superior de la válvula del Cuadrante, soportando todo el peso de la sarta mientras se está rotando.

Está ubicada en la parte superior de la sarta y permite que el Cuadrante y la sarta roten libremente durante las operaciones de perforación. Proporciona una conexión para la manguera rotatoria y separa a través de ella una vía para que el lodo fluya hacia la parte superior de la unión y de allí a la sarta de perforación.

Junta Kelly o cuadrante:

Tubo de acero pesado, hueco, que tiene generalmente forma Hexagonal. Está suspendido en su extremo superior de la Unión Giratoria; pasa a través del hueco de la Mesa Rotatoria y está conectado a la sarta de perforación.


La parte exterior del Cuadrante es hexagonal para poder así transmitir el momento de torsión de la Mesa Rotatoria a la tubería de perforación. Su longitud es de 40 a 50 pies.

Sarta o tubería de perforación:

Constituye la mayor parte de la Sarta de perforación. Esta soportada en su extremo superior por el Cuadrante o Kelly, el cual la hace girar por el efecto de la Mesa Rotatoria. Permite que el fluido de perforación se desplace hacia abajo hasta llegar a la mecha y luego salir por el espacio anular.

Los tramos de tubería se unen entre sí

por medio de roscas, las cuales están

diseñadas para soportar grandes esfuerzos de tensión, enrosque y desenrosque constante, pandeo, torsión

y otros esfuerzos que

pueden

ocasionar fallas en la

tubería de perforación.

Sarta lastra barrena:

Tubería especial encargada de darle peso a la mecha, conformada por cilindros de acero hueco con paredes muy gruesas de una longitud de más o menos 30 pies. Proporciona peso a la mecha manteniendo peso en la sección inferior de la sarta. Además, proporciona efecto de péndulo para causar que la mecha perfore un hoyo lo mas vertical posible.

El peso de los portamechas depende de su longitud, diámetro interno y externo. Su longitud API es de 30 pies.

Barrena o Mecha de perforación:


Su funcionamiento óptimo es la base principal del proceso de perforación rotatoria. Cuando está en el fondo haciendo el hoyo, produce ganancias solo mientras sea efectiva.

EJERCICIO




CONCLUSIONES:

Los equipos de perforación son elementos fundamentales ya que de ellos dependen la producción diaria de un yacimiento, el buen uso y calidad de los instrumentos da como resultado una buena característica de perforación.

El supervisor de la torre de perforación petrolera o taladro petrolero es una de las personas con más responsabilidad a la hora de realizar la perforación debido a que el equipo del cual es responsable es el de mayor importancia en este de trabajos.

Por tal motivo este debe aplicar todos sus conocimientos y esfuerzos a la hora de ejercer sus funciones como supervisor de torre de perforación o taladro petrolero.

Tiene la responsabilidad de Planificar, organizar, dirigir y controlar todos los pasos a seguir a la hora de realizar la perforación. Ing. Nelson C. Hurtado M.

Bibliografía http://www.idoub.com/doc/22519554/

http://www.alipso.com/monografias/petroleo_comercio_mundial/

http://www.monografias.com/trabajos11/

ANEXO FIGURA Nº1


FIGURA Nº2


FIGURA Nº3

Situaciones Que Requieren El Uso De La Perforación Direccional: ∗Complicaciones por la geología local. ∗Incremento de la producción de un yacimiento desde un pozo en particular. ∗Disminuir costos (ej: evitar instalaciones off-shore) Ing. Nelson C. Hurtado M.

∗Disminuir riesgos ambientales. ∗Necesidad de mantener la verticalidad en pozos profundos. ∗Pozos de alivio. ∗Comercialización y distribución (construcción de oleoductos y gasoductos) Al igual que en otras operaciones de perforación, en perforación direccional también existe la necesidad de obtener un rendimiento efectivo en costos. Según datos de compañías, el perforación aprox. el 40%de descubrimiento

importantes costo de representa los costos de y desarrollo.

Evolución Tecnológica •Alrededor de 1850 →Orígenes perforación rotativa.•1873 →Patentamiento del primer motor de fondo.•Década de 1920 →Perforación direccional controladaImpedir curvatura de pozos verticalesDesvío ante obstrucciones. Dispositivos y Técnicas de Relevamiento Los Relevamientos direccionales proporcionan al menos tres datos fundamentales:


•Profundidad •Inclinación •Azimut

Perforación con motor direccional


Se logra de 2 modos: •Rotación→la totalidad de la sarta de perforación rota (igual que en la perforación convencional) y tiende a perforar hacia delante. •Desplazamiento→Para iniciar un cambio en la dirección del pozo, se detiene la columna de perforación en una posición tal que la sección curva del motor se encuentre ubicada en la dirección de la nueva trayectoria. Se refiere al hecho de que la porción de la sarta que no rota se desliza por detrás del conjunto direccional. Hoy, un motor direccional típico consta de:

•Sección de potencia (PDM) •Sección curva (0 a 3º) •Eje propulsor •Mecha


Ventajas Y Desventajas Desventajas: •Se requiere una extrema precisión para orientar correctamente la sección curva debido a la elasticidad torsional de la columnade perforación. •Mayor problema →tendencia de la columna no rotativa a sufrir aprisionamientos →la tubería principal se apoya sobre el lado inferior del pozo @ produce velocidades desparejas alrededor de la tubería. •La falta de rotación de la tubería disminuye la capacidad de remover los recortes sobre el lado inferior del pozo, se puede formar un “colchón”de recortes •Menor potencia disponible para mover la mecha. Esto, junto con la fricción por el deslizamiento, reduce la tasa de penetración (ROP) •Si se cambia del modo de deslizamiento al modo de rotación con herramientas direccionales, se obtiene una trayectoria más irregular.•Las numerosas ondulaciones aumentan la tortuosidad, esto aumenta la fricción durante la perforación. Durante la perforación se produce acumulación de gas en los puntos altos y agua en los bajos


A pesar de todos estos problemas, la perforación direccional con motor direccional sigue siendo más efectiva en términos económicos y por el momento es el método de perforación más utilizado.


•Si se cambia del modo de deslizamiento al modo de rotación con herramientas direccionales, se obtiene una trayectoria más irregular.•Las numerosas ondulaciones aumentan la tortuosidad, esto aumenta la fricción durante la perforación. Durante la perforación se produce acumulación de gas en los puntos altos y agua en los bajos Sistema Rotativo Direccional (RSS: RotatorySteerableDrillingSystem)


La industria petrolera los clasifica en dos grupos: •“Empuje de Mecha” “Los conjuntos constituyen sistemas compactos y poco complicados.Solo agregan 3.8m a la longitud total del BHA. Comprende: •Unidad Sesgada: detrás de la mecha. Aplica una fuerza sobre la mecha en una dirección controlada mientras toda la columna gira. •Unidad de Control: detrás de la unidad sesgada. Contiene dispositivos electrónicos, sensores y un mecanismo de control que proporcionan la magnitud y la dirección promedio de las cargas del lado de la mecha. →+ desarrollados (PowerDrive®) •“Direccionamiento de la mecha” →-desarrollados Unidad SesgadaPosee 3 patines externos articulados →activados por el flujo de lodo controlado a través de una válvula que utiliza la diferencia de presión de lodo existente entre el interior y el exterior. La válvula de 3 vías de disco rotativo acciona los patines al dirigir el lodo en forma sucesiva a la cámara del pistón de cada patín, a medida que rota para alinearse con el punto de empuje deseado en el pozo (opuesto a la trayectoria deseada).


Una vez que el patín pasa por el punto de empuje, la válvula rotativa corta el suministro de lodo. Cada patín se extiende no más de 1 cm durante cada revolución de la unidad sesgada


Un eje conecta la válvula rotativa con la unidad de control para regular la posición del punto de empuje. Si el ángulo del eje se encuentra geoestacionario con respecto a la roca, la mecha será empujada directamente en una dirección. Si no hay que modificar la dirección, el sistema opera en forma neutral. Unidad de control •Mantiene la posición angular propia del eje de impulso relativo a la formación. •Montada sobre cojinetes que le permiten rotar libremente alrededor del eje de la sarta de perforación. •Posee su propio sistema de activación a través del cual la puede dirigir para que mantenga un ángulo de giro determinado o un ángulo de orientación de la herramienta con respecto a la roca. Ing. Nelson C. Hurtado M.

•Sensores del acelerómetro y magnetómetro proporcionan información relativa a la inclinación y el azimut de la mecha. Además, de la posición angular del eje de impulso. •En el interior →impulsores de turbina de rotación montados en los extremos de la UC. Estos impulsores desarrollan el torque necesario por medio de imanes permanentes de gran potencia cuya acción se suma a la de las bobinas de inducción ubicadas en la UC. La transmisión del torque desde los impulsores a la UC se controla en forma eléctrica modificando la resistencia de las bobinas de torsión. •Impulsor Superior o “torquer”→para aplicar torque a la plataforma, en la misma dirección de la rotación de la columna de perforación. •Impulsor Inferior→la hace girar en la dirección inversa. Otras bobinas generan energía para los dispositivos electrónicos El funcionamiento del sistema puede ser monitoreado por medio de herramientas MWD y de los sensores en la UC. El nivel de referencia utilizado para establecer el ángulo geoestacionario del eje es proporcionado por un acelerómetro triaxial o por el magnetómetro montado en la UC. Ventajas: •Rotación continua de la sarta de perforación →mejora en gran medida la limpieza del pozo →minimiza el aprisionamiento de la columna →facilita el control dimensional •La potencia disponible en la mecha no disminuye por la necesidad de realizar operaciones de perforación con deslizamiento. •El control direccional se puede mantener más alládel punto donde el torque y el arrastre hacen que el deslizamiento con un motor resulte poco efectivo. Sensores adicionales en la UC: •Velocidad instantánea de la columna de perforación respecto a la roca. •Sensores térmicos y de vibración →registran datos adicionales sobre las condiciones de fondo. Ing. Nelson C. Hurtado M.

•Computadora instalada a bordo →muestrea y registra las condiciones de perforación que se transmiten en forma inmediata a la superficie por medio del sistema MWD o se recupera posteriormente. Aplicación de los Métodos 1) Tipo I.-( Método de Mínima Curvatura) Este método indica que el pozo en su trayectoria es igual al simple promedio del ángulo de dirección y el ángulo del rumbo medidos entre 2 estaciones. ∆ Norte = ∆ MD * sen [I1 + I2 /2] cos [A1 + A2/2] ∆ Este = ∆ MD * sen [I1 + I2 /2] sen [A1 + A2/2] ∆ Vert. = ∆ MD * cos [I1 + I2 /2] 2) Tipo II.- (Método del radio de curvatura) Este método indica que se utilizan varios métodos de ángulos medidos en terminales superiores que infieren a lo largo de la longitud del curso de dirección generando una curva en el espacio que representa la trayectoria del pozo. ∆ Norte = ∆ MD * [cos I1 – cos I2] * [sen A2 – sen A1] (I2 –I1) * (A2 –A1) ∆ Este = ∆ MD * [cos I1 – cos I2] * [cos A1 – cos A2] (I2 –I1) * (A2 –A1) ∆ Vert. = ∆ MD * sen I2 – sen I1 I2 – I1 3) Tipo III.- (Metodo de máxima curvatura) Asume el pozo como un arco esférico de mínima curvatura o máximo radio de curvatura entre 2 puntos

RF= __2__ * tang * __DL__ DL 2 RF= 1 + _(DL)2_ + _(DL)4_ + _17(DL)6_ 12 120 2016 Cos DL= cos (I2 –I1) – sen I1 * sen I2 * [1 - cos (A2 –A1)]


∆ Norte = ∆ MD * [sen I1 * cos A1 + sen I2 * cos A2] * RF 2 ∆ Este = ∆ MD * [sen I1 * sen A1 + sen I2 * sen A2] * RF 2 ∆ Vert. = ∆ MD * [cos I1 – cos I2] * RF 2


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