• Like
Herramientas y equipos de perforacion conceptos basicos
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

Herramientas y equipos de perforacion conceptos basicos

  • 27,082 views
Published

 

Published in Education
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
  • Aqui les dejo un pequeño aporte de perforacion de pozos
    http://adf.ly/qOpGN
    http://adf.ly/qOpNH
    http://adf.ly/qOpNq
    http://adf.ly/qOpOj
    http://adf.ly/qOpQS
    http://adf.ly/qOpRa
    Are you sure you want to
    Your message goes here
  • como hago
    Are you sure you want to
    Your message goes here
No Downloads

Views

Total Views
27,082
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
748
Comments
2
Likes
8

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. HERRAMIENTAS Y EQUIPOS DE PERFORACION Técnico De Perforación: DIEGO SEBASTIAN MARTINEZ DIAZ VILLAVICENCIO-META INSTIPETROL 2013
  • 2. INTRODUCCIONDesde los comienzos de la historia, la perforación de pozos petroleros ha jugadoun papel demasiado importante y sus avances en cuanto a diseño, formasy estructuras en materiales de construcción han variado de acuerdo a la necesidado requerimientos de quienes la aplican.Asumiendo que la tecnología en las operaciones de perforación de pozos cada díaes más avanzada, es obligación estar al tanto de estos avances.Esto teniendo en cuenta que todos los sistemas de perforación implementadosen el mundo se deben de detallar para de esta forma determinar las herramientaso equipos utilizados en las mismas.Teniendo en cuenta lo anterior presente, tiene como fin mostrar los tipos deherramientas y equipos de perforación de pozos petroleros.
  • 3. BROCAS DE PERFORACIÓN “DRILL BITS”GeneralidadesComo se discutió en la sección anterior, los miembros de la cuadrilla instalan labroca en la parte inferior de los drill collars. Dos tipos de brocas son:a) Brocas cónicas “roller cone bits”.b) Brocas con cortadores fijos “fixed cutter bits”.Las brocas de cortadores fijos “fixed cutter bits” también se conocen como brocasde cabeza fija “fixed head bits”. Las brocas de conos generalmente tienen tresconos con dientes o cortadores. A medida que la broca rota, los conos ycortadores rotan para perforar.
  • 4. Las brocas con dientes fijos también tienen cortadores, pero los fabricantes losembeben en la cabeza de la broca. La cabeza de la broca solo se mueve cuandola broca rota, no tiene partes móviles, como los conos en las brocas cónicas. Losdos tipos de brocas vienen en varios tamaños que van desde 2 o 3 pulgadas (50 –75 mm) hasta más de 36 pulgadas (1 m).BROCAS CÓNICAS “ROLLER CONE BITSExisten dos tipos de brocas cónicas disponibles:Brocas con dientes de acero “steel teeth”.Brocas con insertos de carburo de Tungsteno “tungsten carbide inserts”.BROCAS CON DIENTES DE ACERO “STEEL TEETH BIT”En una broca con dientes de acero, también llamada “milled tooth bit”, el fabricanteforja los dientes en el acero de que está hecho el cono.Las brocas con dientes de acero son las más económicas; cuando se usanapropiadamente, pueden perforar por varias horas. Los fabricantes diseñan lasbrocas con dientes de acero para perforar formaciones blandas, medias y duras.BROCAS DE CARBURO DE TUNGSTENOEn las brocas con insertos de Carburo de Tungsteno, el fabricante introduce ypresiona insertos muy duros de Carburo de Tungsteno en huecos perforados en elcono de la broca. El Carburo de Tungsteno es un metal muy duro.Las brocas con insertos de carburo de Tungsteno son más costosas que lasbrocas con dientes de acero. Sin embargo, usualmente duran más debido a que elCarburo de Tungsteno es más resistente al desgaste que el acero. En general, las
  • 5. brocas de Carburo de Tungsteno perforan desde formaciones medianas hastamuy duras, y también formaciones blandas.Las brocas para formaciones blandas generalmente perforan mejor con un pesomoderado y altas velocidades de rotación. De otro lado, las brocas paraformaciones duras usualmente perforan mejor con bastante peso y moderadavelocidad de rotación.BROCAS DE CORTADORES FIJOS “FIXED CUTTER BIT”Tres tipos de brocas con cortadores fijos son:a) Brocas Policristalinas de Diamantes Compactos “Polycrystalline DiamondCompact (PDC) Bits”.b) Brocas de Diamante “Diamond Bits”.c) Brocas Corazonadoras “Core Bits”.
  • 6. BROCAS POLICRISTALINAS “PDC BITS”La broca PDC tiene cortadores hechos de diamantes artificiales y de Carburo deTungsteno. Cada cortador hecho de diamante y Carburo de Tungsteno se conocecomo compacto. Los fabricantes colocan los compactos en la cabeza de la broca.A medida que la broca rota sobre la roca, los compactos cortan la formación.Las brocas PDC son bastante costosas, sin embargo, cuando se usanapropiadamente, pueden perforar en formaciones blandas, medianamente duras oduras por varias horas y sin fallar.BROCAS DE DIAMANTES “DIAMONT BITS”Los fabricantes hacen las brocas de diamantes a partir de diamantes industriales.Los diamantes son los cortadores de la broca.
  • 7. Los diamantes son una de las sustancias más duras conocidas; algunos tipos dediamantes son:a) Regular.b) Premium.c) Octahedro “Octahedron”.d) Carbonado.e) Magnífico “Magnific”.BROCA CORAZONADORA Y BARRILES “CORE BIT AND BARRELSLos miembros de la cuadrilla corren una broca corazonadora y un barril cuando elgeólogo necesita un corazón de la formación que está siendo perforada. Normalmente una broca corazonadora es una broca de cortadores fijos de PDC ode diamante. Tiene un hueco en el medio. Esta abertura permite que la brocaobtenga el corazón. Los diamantes y PDCs se encuentran alrededor de la aberturay a los lados de la broca.
  • 8. Top DriveCon el Top Drive se puede enroscar y desenroscar las conexiones de los tubos enforma directa sin el empleo de las llaves de fuerza y la cadena de maniobra.• La elevadora puede operarse hidráulicamente para moverla hacia elengrampador, y así él pueda maniobrar la barra de perforación y de los DrillCollars con seguridad, con esto se reduce los riesgos en el manejo de la tubería.
  • 9. • En las operaciones de control del pozo, con el top drive aumenta la seguridad delpozo al reducir el desgaste del preventor de reventones (BOP) al permitir que esteselle alrededor de un tubo redondo en lugar de alrededor de un Kelly cuadrante ohexagonal. Es posible conectarse a la tubería de perforación en cualquier nivel dela torre para circular los fluidos de perforación. •Está equipado con una válvula para el cuadrante, operada a control remoto, quereduce la pérdida y derrame del lodo de perforación cuando se repasa saliendo ose desconecta después de circular por encima del piso de perforación. • Reduce los costos al hacer más eficiente la perforación: Se elimina el tiempoinactivo causado por la dificultad de meter el bushing del cuadrante en la mesarotatoria. En los viajes se elimina el tiempo necesario para llevar y regresar elswivel y Kelly en su funda. • Si la estabilidad del pozo lo permite, se puede realizar conexiones en el fondodurante la perforación direccional, eliminando así la necesidad de re-orientar lacara de la herramienta direccional después de cada nueva conexión. • Se reduce el tiempo en aquellas funciones que no sean de perforación.Permanece mayor parte del tiempo perforando. Menos tiempo en las conexiones,viajes, tomando registros direccionales, repasando, etc. • Rotación y Circulación continuas durante el movimiento de la sarta deperforación: Característica de mayor importancia en la perforación con top drive;capacidad de rotar y bombear continuamente mientras se repasa-metiendo o serepasa-saliendo del hoyo. Solo en los casos que sean necesarios puede aplicarsela rotación continua con circulación mientras se ingrese o salga del hueco con lasarta de perforación en pozos direccionales u horizontales. Reducen la fricciónentre la sarta de perforación y las paredes del hoyo, y en el caso de probableempaquetamiento remueven eficazmente los derrumbes por efecto de la rotación ycirculación.• Reduce los riesgos y costos totales de perforación al minimizar los problemas deagarres por pega diferencial y empaquetamiento. El costo de las herramientas defondo que puedan perderse en el pozo son elevadas. • Se perfora y maniobra la tubería en barras (3 tubos): Se reducesignificativamente el tiempo de orientación direccional después de cada conexiónmientras se hace perforación direccional con motor de fondo. Se pueden cortarnúcleos continuos de 60 o 90 pies.
  • 10. • Se aplica el back reaming sin limitaciones. Esta maniobra con Kelly y cuñaspresenta riesgos para el personal que maniobra las herramientas. • Es una forma más segura y fácil de aplicar, en forma simultánea, la torsión ytensión que se requiere en las operaciones de punto libre y de desenroscado de lasarta.• Utiliza procedimientos de fondo más eficientes y exitosos durante actividades depesca, incluyendo el uso de “enchufes de pesca” (overshots), el enrosque ydesenrosque del pescado; actividades de enganche y desenganche deherramientas de fondo tales como colgadores de camisas (liners); o actividadespara rotar y reciprocar tubería de revestimiento mientras se está metiendo y/ocementando. • En pozos de riesgo de pega diferencial, asegura la llegada del zapato guía delliner de producción hacia el fondo del pozo; cuando éste es corrido y es necesariollevar el zapato hacia el fondo del pozo con rotación y circulación, no se necesitalevantar el casing del fondo para colocar la cabeza de cementación, como puedeocurrir cuando se baja con circulación y rotación utilizando el kelly. • Las conexiones se enroscan y desenroscan en cualquier nivel de la torre: Elperforador tiene un mejor control del pozo al tener la capacidad de conectar ycircular la sarta a cualquier altura de la torre, en lugar de depender de una válvulamanual de control y tener que levantar y conectar el cuadrante y el swivel.• Permite la rotación y circulación inmediata cuando se encuentran problemas enel hoyo.• Elimina el peligroso procedimiento de desconexión del cuadrante cuando éstequeda a una altura considerable en la torre en caso de pegadura de la tubería.Ejemplos de Modelos de Top Drive:• SOILMEC hydraulic 181.5 tons• VARCO TDS-3S 590 tons• VARCO TDS-9SA 400 tons•TESCO 500 ECI 900 HP…etc.
  • 11. KELLYTambién llamada barra conductora, de ella depende toda la columna deperforación. Su función es transmitir el giro que le proporciona la mesa de rotaciónal varillaje, permitir su descenso y ascenso, así como conducir por su interior elfluido de perforación que ha de circular por todo el varillaje. En su extremo superior va enroscada la cabeza giratoria de inyección que a suvez sirve para suspender toda la columna de perforación. En su extremo inferiorse enrosca la primera varilla de la columna mediante la interposición de un acoploque es el que sufre el desgaste de todas las maniobras de roscado cada vez quese añade o quita una nueva varilla a la columna, impidiendo el deterioro de lapropia barra Kelly.La barra Kelly pasa por el alojamiento que con este fin tiene la corona de la mesade rotación, por el cual se desliza al hacer las maniobras de descenso o extracciónde la columna de perforación.La sección de la barra conductora o Kelly puede ser hexagonal, cuadrada ocircular con dos o más cheveteros semicirculares. La longitud debe ser algosuperior a la correspondiente a las varillas que se empleen.2. KELLY Y TOP DRIVES “KELLY AND TOP DRIVES”.2.1 PERFORANDO “MAKING HOLE”.Un taladro de perforación rotaria consiste de muchas piezas de equipo. Parte deellas se encuentran en la superficie, y parte de ellas en el subsuelo.
  • 12. Todo el equipo tiene un propósito, colocar la broca en el fondo del pozo paraperforar o hacer el hueco. Para lograr esto, la cuadrilla de perforación enrosca labroca en la parte final o inferior de una tubería especial llamada sarta deperforación “drill string”.Los miembros de la cuadrilla bajan la sarta unida a la broca dentro del pozo. Paraque la broca perfore, el equipo de superficie del taladro tiene que rotar, a menosque sea movida por un motor de fondo o motor de lodo “mud motor”. El equipotambién tiene que proporcionarle peso a la broca para forzar los dientes ocortadores de la misma dentro de la formación. A medida que la broca perfora, unfluido de circulación tiene que remover los cortes “cuttings” lejos de la broca, deotra forma el pozo se llenaría de cortes de perforación. El fluido que circulacumpliendo con esta labor se conoce como lodo de perforación “drilling mud”.2.2. GENERALIDADES “OVERVIEW”.Para impartir movimiento rotatorio a la sarta de perforación de forma que la brocapueda moverse, se puede usar un top drive o una Kelly con sistema de mesa
  • 13. rotaria “kelly and rotary table system”. La potencia se transmite desde la superficiehasta el fondo del pozo a través de la sarta de perforación.2.3. SISTEMAS QUE USAN TOP DRIVE “TOP DRIVE SYSTEMS”.Algunos equipos imparten movimiento rotatorio a la sarta con una unidad TopDrive. Los Top Drives son caros pero bastante eficientes. La cuadrilla puedeagregar juntas de tubería de perforación en forma rápida y segura.Ellos pueden perforar el pozo con mayor eficiencia y menos chance de que lasarta se pegue en el hueco, comparado con el sistema de Kelly y mesa rotaria. Unmotor potente hace girar el eje del top drive “drive shaft”, el cual está conectado altop drive. Los miembros de la cuadrilla conectan la sarta de perforación al “driveshaft”.El “drive shaft” hace girar la sarta de perforación y la broca. Note que la sarta deperforación pasa a través de una abertura en la mesa rotaria. Sin embargo, lamesa no rota.2.4. OPERACIÓN DEL TOP DRIVE “TOP DRIVE OPERATION”.El sistema de unión “link system” suspende la unidad top drive del bloque viajerodel taladro. El fluido de perforación “Drilling mud” entra al top drive a través delcuello de ganso “gooseneck” el cual está unido a la manguera rotaria “rotary
  • 14. hose”, esta manguera es una línea flexible que conduce el lodo desde el standpipe hasta el swivel en un sistema de Kelly o al swivel integrado en el top drive.Un motor y una caja de engranajes le transmiten potencia al eje principal del topdrive “drive shaft”. La cuadrilla conecta la sarta de perforación al “drive shaft”. LaIBOP o válvula de seguridad incorporada, cuando está cerrada, evita que losfluidos se devuelvan a través de la sarta de perforación. la cuadrilla usa las llavesde torque “torque wrench assembly” para conectar o desconectar la sarta deperforación.Los brazos del elevador “elevator links” suspenden el elevador de tubería. Lacuadrilla de perforación coloca el elevador alrededor de la sarta de perforación,para permitir que la unidad top drive la levante o la baje.2.5. SISTEMAS CON KELLY “KELLY SYSTEMS”.La Kelly, kelly drive bushing, el master bushing y la mesa rotaria “rotary table”hacen rotar la sarta de perforación y la broca en equipos que no tienen top drive.La Kelly es un instrumento tubular pesado, usualmente tiene 4 o 6 lados, lo cualsignifica que tiene una sección transversal hexagonal o cuadrada. Las kellyscuadradas son mas baratas que las hexagonales, pero la hexagonal es másfuerte, por eso los equipos que perforan pozos profundos usualmente las usan.Trátese de una Kelly hexagonal o cuadrada, los miembros de la cuadrilla conectanla kelly al tubo superior de la sarta de perforación.2.6 OPERACIÓN DE LA KELLY “KELLY OPERATION”.La kelly, de 4 o 6 lados, se mueve a través de una abertura cuadrada en el KellyDrive Bushing.
  • 15. El Kelly Drive Bushing encaja en el Master Bushing, esta última gira por elmovimiento que le transmite la mesa rotaria. Esto hace que rote toda la sarta deperforación y la broca que se encuentra en la parte inferior de la misma. La Kellyse mueve hacia abajo a medida que la profundidad del hueco aumenta.CAJA Y PIN “BOX AND PINLa cuadrilla de perforación conecta el drill pipe usando las roscas que seencuentran en cada extremo de la tubería, las cuales se denominan tool joints.El tool joint hembra es la caja “box”. El tool joint macho es el pin del drill pipe. Lasuniones de tubería o tool joints pueden ser de varios tamaños y tipos.
  • 16. TUBERÍA DE PERFORACIÓN “DRILL PIPE” (DP)La tubería de perforación “drill pipe” es bastante fuerte, aunque relativamenteliviana. Los miembros de la cuadrilla conectan la sarta de drill pipe a un top drive oa la kelly. El drill pipe conforma la parte superior de la sarta de perforación “drillstring”. Usualmente la tubería de perforación rota, lo cual hace que la brocatambién rote. Cada sección de drill pipe se denomina junta “joint”. Los miembrosde la cuadrilla conectan o enroscan varias juntas de drill pipe colocándolas dentrodel hueco a medida que la broca rota.Especificaciones del Drill Pipe.La tubería de perforación “drill pipe” al igual que otros tubulares, puede serespecificada de acuerdo con las siguientes características:1. Diámetro “Diameter”.2. Grado o resistencia “Grades or strength”.3. Peso “Weight”.4. Longitud “Length”.El diámetro “diameter”, peso “weight” y la resistencia “strength” usados dependendel tamaño del hueco, la profundidad del hueco y las propiedades del pozo.En los libros o tally de tubería que se llevan en los taladros aparecen estasespecificaciones.La tubería de perforación “Drill pipe” usualmente se puede conseguir en tresrangos de longitud:
  • 17. Rango “Range” Longitud “Length” Pies “Feet” Metros “Meters”Rango uno “Range one” 18 - 22 5.5 – 6.7Rango dos “Range two” 27 - 30 8.2 – 9.1Rango tres “Range three” 38 - 45 11.6 – 13.7El rango más común es el dos: 27 –30 ft (8.2 – 9.1 m). Ya que el pozo puede tener una profundidad de miles de pies, los miembros de lacuadrilla pueden tener que conectar cientos de juntas de drill pipe. El diámetro del drill pipe puede ser tan pequeño como 2 3/8” (60.3 mm). Estetamaño de drill pipe pesa 4.85 #/ft (7.22 Kg/m). El drill pipe puede tener un diámetro tan grande como 6 5/8” (168.3 mm). Este tipode drill pipe pesa 27.60 #/ft (41.21 Kg/m). Sin embargo, el drill pipe de 5” (127 mm)es uno de los más comunes. Pesa 19 ½ #/ft (9.01 Kg/m).
  • 18. HEAVY WALLED DRILL PIPE (HWDP)La cuadrilla conecta HWDP en la sarta por debajo del drill pipe. El HWDP tambiénse conoce como Heavy Weight Drill Pipe, o Hevy Wate, Su posición en la sartaestá entre el Drill Pipe y los Drill Collars. El HWDP se usa para suministrar unazona de transición entre el DP, más liviano, y el DC, el cual es rígido y pesado.El uso de Heavy Walled Drill Pipe reduce la fatiga que los Drill Collars provocan enla sarta. Como resultado, el Heavy Weight reduce el estrés en el drill pipe.También ayudan a mantener el DP en tensión, y le dan peso a la broca, al igualque lo hacen los DC, especialmente en perforación direccional. El Heavy WeightDrill Pipe tiene paredes más gruesas y tool joints más largas que el drill pipe.También tiene un wear pad en el centro del cuerpo para disminuir el contacto con
  • 19. las paredes del pozo. Los tool joint más largos reducen el desgaste en el cuerpodel HWDP. Ellos mantienen el cuerpo del tubo alejado de las paredes del hueco.