Sistemas básicos del equipo de perforación (rotación)

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Sistemas básicos del equipo de perforación (rotación)

  1. 1. SISTEMAS BASICOS DEL EQUIPO DE PERFORACION DIEGO SEBASTIÁN MARTÍNEZ DÍAZ ING. ALFREDO JAVIER GARVIZU NOGALES INSTIPETROL INTRODUCCION AL PETROLEO VILLAVICENCIO-META 2013
  2. 2. La perforación rotatoria se utilizó por primera vez en 1901, en el campo deSpindletop cerca de Beaumont, Texas, descubierto por el capitán Anthony F.Lucas, pionero de la industria como explorador y sobresaliente ingeniero de minasy de petróleos. Este nuevo método de perforar trajo innovaciones que difierenradicalmente del sistema de perforación a percusión, que por tantos años habíaservido a la industria. El nuevo equipo de perforación fue recibido con cierto recelopor las viejas cuadrillas de perforación a percusión. Pero a la larga se impuso y,hasta hoy, no obstante los adelantos en sus componentes y nuevas técnicas deperforación, el principio básico de su funcionamiento es el mismo. LOS SISTEMAS MÁS IMPORTANTES EN UN EQUIPO DE PERFORACIÓN SON: 1. Sistema De Levantamiento 2. Sistema De Rotación 3. Sistema De Circulación 4. Sistema De Potencia 5. Sistema De Seguridad
  3. 3. SITEMA DE LEVANTAMIENTOSu finalidad es proveer un medio para bajar o levantar sartas de perforación o derevestimiento y otros equipos de subsuelo. Los componentes del sistema delevantamiento se dividen en componentes estructurales y equipos y accesorios.Dentro de los compontes estructurales se encuentran: Cabria, subestructura,bloque corona, Encuelladero y planchada. Dentro de los equipos y accesorios delsistema de levantamiento tenemos: malacate, bloque viajero, gancho, elevadores,cable de perforación (guaya), llaves de potencia y cuñas.Proporciona tanto el equipo necesario, como las áreas de trabajo.
  4. 4. 1) La estructura soportante TORRE DE PERFORACIÓN PISO DEL EQUIPO SUB-ESTRUTURA2) El equipo para el izaje o levantamiento de cargasLos principales componentes son:Malacate: Ubicado entre las dos patas traseras de la cabria, sirve de centro dedistribución de potencia para el sistema de izaje y el sistema rotatorio.Cable o línea de Perforación: El cable de perforación, que se devana ydesenrolla del carrete del malacate, enlaza los otros componentes del sistema deizaje como son el cuadernal de poleas fijas ubicado en la cornisa de la cabria y elcuadernal del bloque viajero.La cabria de perforación: Se fabrican varios tipos de cabrias, portátil yautopropulsada, montadas en un vehículo adecuado; telescópicas o trípodes quesirven para la perforación, para el reacondicionamiento o limpieza de pozos.Bloque de Corona: Es un ensamblaje de poleas montado sobre vigas en el topedel taladro.Encuelladero: Es la plataforma de trabajo del encuellador desde donde organizala tubería de perforación, su altura depende del número de tubos conectados quese manejen en el taladro, por lo general tres (90 pies)
  5. 5. Bloque viajero: Es un arreglo de poleas a través del cual el cable de perforaciónes manejado y sube o baja en la torre.Dog house: Es un pequeño cuarto ubicado en el piso del taladro, usado cómooficina del perforador y cómo almacén para herramienta pequeñas.Rampa: Rampa angular que sirve para arrastrar y subir la tubería y herramientashasta la plataforma y la mesa rotaria. SISTEMA DE ROTACIONEs el sistema de proporcionar la rotación necesaria a la sarta para que la mechapueda penetrar la corteza terrestre hasta las profundidades donde se encuentranlos yacimientos. Este sistema lo conforman: El ensamblaje rotatorio que puede serconvencional o top drive, la sarta de perforación y las mechas de perforación.Tiene 3 Sub-Componentes Mayores: 1. Ensamblaje de mesa rotaria o top drive 2. La sarta de perforación 3. La barrena
  6. 6. 1) La mesa rotatoria o colisa: La colisa va instalada en el centro del piso de lacabria. Descansa sobre una base muy fuerte, constituida por vigas de acero queconforman el armazón del piso, reforzado con puntales adicionales.La junta giratoria: La junta giratoria tiene tres puntos importantes de contacto contres de los sistemas componentes del taladro. Por medio de su asa, cuelga delgancho del bloque viajero. Por medio del tubo conector encorvado, que lleva en suparte superior, se une a la manguera del fluido de perforación, y por medio deltubo conector que se proyecta de su base se enrosca a la junta kelly.La junta kelly: Generalmente tiene configuración cuadrada, hexagonal, o redonday acanalada, y su longitud puede ser de 12, 14 ó 16,5 metros. Su diámetronominal tiene rangos que van de 6 cm hasta 15 cm, y diámetro interno de 4 cm a 9cm. El peso de esta junta varía de 395 kg a 1,6 toneladas.2)La sarta de perforación: Es una columna de tubos de acero, de fabricación yespecificaciones especiales, en cuyo extremo inferior va enroscada la sarta delastrabarrena y en el extremo de ésta está enroscada la barrena, pieza también defabricación y especificaciones especiales, que corta los estratos geológicos parahacer el hoyo que llegará al yacimiento petrolífero.3)La barrena de perforación: Cada barrena tiene un diámetro específico quedetermina la apertura del hoyo que se intente hacer.La tubería lastrabarrena: Durante los comienzos de la perforación rotatoria, paraconectar la barrena a la sarta de perforación se usaba una unión corta, dediámetro externo mucho menor, naturalmente, que el de la barrena, pero algomayor que el de la sarta de perforación.
  7. 7. SISTEMA CIRCULACIONESEste sistema es el encargado de mover el fluido de perforación en un circuitocerrado de circulación, succionándolo de los tanques activos y enviándolo pormedio de las líneas de descarga hacia la cabria, y pasando luego a través de lasconexiones superficiales, de la sarta de perforación, de las boquillas de la mecha yde los espacios anulares hasta retornar nuevamente a los tanques activos, pasadopor los equipos separadores de sólidos. Sistema de circulación son: El fluido deperforación, tanques activos, bombas de lodo, conexiones superficiales, sarta deperforación, espacios anulares, línea de retorno y equipos separadores de sólidos.Los 4 componentes principales de un sistema circulante 1. El fluido de perforación 2. El área de preparación y almacenaje 3. El equipo para bombeo y circulación de fluidos 4. El equipo y área para el acondicionamiento
  8. 8. Las bombas de circulación: La función principal de la(s) bomba(s) de circulaciónes mandar determinado volumen del fluido a determinada presión, hasta el fondodel hoyo, vía el circuito descendente formado por la tubería de descarga de labomba, el tubo de paral, la manguera, la junta rotatoria, la junta kelly, la sarta deperforación (compuesta por la tubería de perforación y la sarta lastrabarrena) y labarrena para ascender a la superficie por el espacio anular creado por la pared delhoyo y el perímetro exterior de la sarta de perforación.Bomba de Lodos – Tipo Triplex: La bomba de lodos se considera EL CORAZÓNdel Sistema Circulante.Temblorina (Zaranda): Es el limpiador primario del lodo. Remueve los ripios deperforación de mayor tamaño transportados en el lodo reteniéndolas en mallasvibratorias.Desarenador / Desarcillador: Remueve las partículas más finas Por fuerzacentrífuga cuando se hace pasar el lodo a través de Hidrociclones (sistema deconos interconectados con entrada lateral de flujo y descarga de sólidos por elvértice y lodo limpio por el tope. SISTEMA DE POTENCIA
  9. 9. La potencia generada por los motores primarios debe transmitirse a los equipospara proporcionarle movimiento. Si el taladro es mecánico, esta potencia setransmite directamente del motor primario al equipo. Si el taladro es eléctrico, lapotencia mecánica del motor se transforma en potencia eléctrica con losgeneradores. Luego, esta potencia eléctrica se transmite a motores eléctricosacoplados a los equipos, logrando su movimiento.Existen tres formas básicas en las cuales un taladro distribuye o transmitepotencia:a) SISTEMAS DE POTENCIA AC A DC O SCR (SILICIUM CONTROLLER RECTIFIER).En un sistema eléctrico AC a DC el motor diesel alimenta un generador ACtambién llamado alternador. Desde el generador AC la corriente eléctrica esenviada al SCR (Silicon Controller Rectifier). Un SCR es un instrumentoelectrónico de estado sólido de alta tecnología.El SCR convierte AC en DC, accionando equipo como:- Bomba de Lodo.- Malacate.- Mesa Rotaria.El equipo auxiliar como las bombas pequeñas y el alumbrado necesitan corrientealterna de menor voltaje, se usa un transformador para reducir el voltaje para elequipo eléctrico auxiliar del taladro.b) SISTEMAS DE POTENCIA DC A DC.En esta clase de sistema, los motores diesel le transmiten potencia a generadoresde corriente directa. Desde el generador, la corriente DC va a un panel de controly a los motores de corriente directa que accionan:-Las Bombas de Lodo.-Malacate.-Rotaria.Un pequeño generador de corriente alterna también es parte del sistema. Se usapara suministrar corriente alterna al equipo que funciona mejor con este tipo decorriente, como la bomba para mezclar químicos.
  10. 10. C) SISTEMA DE POTENCIA MECÁNICALos taladros mecánicos usualmente son más pequeños que los taladros eléctricos.Los motores le transmiten energía al compound, y de allí la energía pasa a lasbombas de lodo, malacate y sistema de la rotaria. Los motores accionan unatransmisión mecánica compuesta la cual transmite potencia a:a) El malacate.b) Sistema de la mesa Rotaria.c) Bombas de Lodo.El equipo auxiliar como motores pequeños recibe corriente alterna de unalternador conectado al prime mover o motor principal.Motores DC: Usualmente grandes motores DC le suministran potencia a lasbombas de lodo, malacate y mesa rotaria o top drive. Algunas veces el malacateacciona mecánicamente la mesa rotaria, pero en algunos equipos la rotaria tienesu propio motor. El perforador puede controlar la velocidad del motor DC conmucha precisión, por ello se prefieren los motores DC sobre los AC.Con un control preciso de la velocidad, el perforador puede manipular mejor elmalacate, la bomba de lodo y la mesa rotaria.Motores AC: Algunos elementos pequeños del taladro también necesitanpotencia. Por ejemplo las bombas centrífugas mueven lodo desde un tanque parasupercargar la entrada de las bombas de lodo. En este caso es más eficiente usarpequeños motores para alimentarlas en lugar de usar los motores principales,fluido hidráulico o aire. Otro motor AC suministra potencia a las aspas de unagitador de lodo en los tanques de mezcla.Los motores AC generalmente le suministran energía al equipo que no requieremucha potencia, por ello usan una potencia de 1 hP (0.75 KW) a 150 hP (100KW).
  11. 11. Motor Diesel y Generador AC: Los propietarios de taladros prefieren usar generadores AC porque pueden construirse para ser muy poderosos con respecto a su tamaño, lo cual es una ventaja sobre los generadores DC. El equipo del taladro también puede distribuir la corriente AC más fácil que la DC. Pero la corriente DC tiene ciertas ventajas cuando se accionan grandes equipos; Los motores DC producen mucho torque a bajas RPM y a baja velocidad, lo cual puede controlar fácilmente el perforador. Los generadores AC son muy poderosos para su tamaño. AC es más fácil de distribuir que DC. Usando los controles en su consola para controlar el panel del SCR el perforador puede seleccionar y obtener la potencia desde varios generadores cuando lo requiera. SISTEMA DE SEGURIDAD 1. Conjunto 4. Múltiple de Flujo y De BOPs Estrangulación2. Linea delEstrangulador 3. Unidad de cierre a distancia-Acumulador
  12. 12. Es el sistema diseñado para cerrar el pozo en caso de contingencia y para permitirel desalojo de arremetidas ocurridas durante el proceso de perforación oreacondicionamiento. Este sistema está integrado por: Válvulas de seguridad,Carreto de perforación, múltiple de estrangulación, unidad acumuladora depresión, tanques de viajes, separadores de gas y línea de venteo.El sistema para control del pozo tiene 3 funciones: 1. Cerrar el pozo en caso de un influjo imprevisto 2. Colocar suficiente contra-presión sobre la formación 3. Recuperar el control primario del pozoPreventora Anular: Constituido por un elemento de empaque de acero reforzadocon goma especial que cierra y sella la tubería, el cuadrante o el hoyo.Arietes: cierran únicamente sobre tuberías de diámetros específicos o sobre elhueco perforado.-Ariete de tubería-Ariete ciego-Ariete de corteCarretes: son espaciadores entre los preventores, provistos de orificios donde seconecta la línea que va al distribuidor de flujo usado para controlar las arremetidasy la línea de matar.Acumuladores de presión: los preventores se abren o cierran con fluidohidráulico que va almacenando bajo presión en un equipo llamado acumulador.Línea de Matar: cuando se detecta un brote potencial, se bombea lodo por lalínea de matar hasta el conjunto de preventores para restablecer el equilibrio delas presiones en el pozo.Múltiple de estrangulación: el múltiple de estrangulación se forma por unconjunto de válvulas, crucetas y “ts’’, estranguladores y líneas. Se utilizan paracontrolar el flujo de lodo y los fluidos invasores durante la perforación y el procesode control de un pozo.
  13. 13. Estrangulador Manual: está compuesto por un vástago (aguja) y asientoscónicos. Su principal mecanismo de funcionamiento es el siguiente: A medida queel vástago se acerca al asiento, disminuye el espació anular entre ellos y serestringe el paso de fluido.Estrangulador hidráulico: los estranguladores ajustables a control remoto tienenla ventaja de permitir monitorear presiones, emboladas y controlar la posiciónrelativa de apertura del estrangulador desde la consola.

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