Equipo De Perforacion.pdf

EQUIPOS DE PERFORACIÓN Y SUS COMPONENTES Tipos de equipo de perforación  Clasificación de los equipos de perforación  Especificaciones y características de los equipos de perforación  Sistemas que integran un equipo de perforación 

a) b) c)

d) e)

Sistema de potencia Sistema de levantamiento de cargas Sistema de rotación Sistema de circulación de los fluidos Sistema de control superficial

CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS Equipos de perforación terrestres (onshore)

Autotransportables

convencionales

Clasificación

Profundidad pies

Metros

Ligero

3000 – 5000

1000 – 1500

Medio

5000 – 10000

1500 – 3000

Pesado

10000 – 160000

3000 – 5000

ultrapesado

16000 – 25000

5000 - 7500

Peso

EQUIPOS DE PERFORACIÓN TERRESTRE 

Típicamente se fabrican en configuraciones liviana, mediana y pesada. Se movilizan empleado camiones de carga pesada y grúas los equipos livianos solo pueden perforar unos pocos miles de metros. Los grandes son capaces de perforar por encima de los 6500 metros

EQUIPOS CONVENCIONALES Los componentes de estos equipos van montados en “patines”, de tal forma, pueden moverse en unidades en paquetes que pueden ser acoplados fácilmente.  La torre es ensamblada por partes, con pasadores, en el terreno de la localización y luego se levanta como una unidad integral usando el sistema de levantamiento de equipo (malacate). 

EQUIPOS CONVENCIONALES 

Los equipos modernos, se fabrican de tal manera que la torre y los elementos que constituyen el equipo, puedan movilizarse fácilmente e instalarse fácilmente. Se utilizan para perforar todo tipo de pozos en tierra firme, desde pozos someros hasta ultraprofundos.

ALTURA DE LA TORRE

CARGA ESTATICA

100 pies hasta 160 30 a 50 metros

275000 A 3250000 libras 125000 a 1500000 kg

EQUIPOS AUTOTRANSPORTABLES 

Son aquellos equipos montados sobre unidades móviles y son utilizados para la perforación de pozos verticales o direccionales, con la torre en posición fija (vertical)

EQUIPOS DE PERFORACIÓN MARINA (OFFSHORE) Equipos de perforación marina (offshore)

Apoyados en fondo

flotante

Semi sumergible

Jackups

plataformas

Barcazas

barcos

UNIDADES MÓVILES DE PERFORACIÓN MARINA 

Se usaron las mismas técnicas desarrolladas en tierra. Se les denomina móviles de perforación a los equipos convencionales montados sobre plataformas autolevables , semisumergibles y barcos perforadores.

EQUIPOS LACUSTRES BARCAZA 

Es usado en aguas muy someras y protegidas, como los ríos, bahías y en aguas de hasta 15 metros (50 pies) de profundidad. Esta unidad tiene 2 cascos; el superior conocido como cubierta Texas, usado para alojar a la cuadrilla de perforación y al equipo. La perforación se lleva acabo atraves de un área rectangular en la popa de una estructura en cantiliver. El segundo casco es el inferior. Es el área de lastrado y también es la base sobre la que descansa el equipo en el fondo marino o lacustre.

PLATAFORMA AUTOELEVABLE “JACK UP” 

Tiene la capacidad de moverse de una localización a otra por medio de autopropulsión o por medio de remolcadores. Una vez que se encuentra en la posición deseada las piernas son bajadas hasta hasta alcanzar el fondo marino.

PLATAFORMA AUTOELEVABLE “JACK UP” 

Los Jack up se usan en todo el mundo en condiciones ambientales muy severas, por ejemplo un equipo para 76 metros (250pies) de profundidad debe llevar el siguiente griterío de diseño: a)

b) c)

Costa del golfo de México, porción americana-olas de 16m. (55pies), vientos de 200km/hr (125mph) Mar del norte-olas de 23m (75pies),vientos de 175km/hr. (115mph), corriente de (1.8 a 3.6 km/hr). Sureste asiatico-olas de 9m(30pies), vientos de 160km/hr. (100mph) y corriente mínima .

Debido a las longitudes de sus piernas con estos equipos se puede perforar pozos de máximo 90m.

 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Consideraciones para determinar que tipo de Jack up se debe usar: Profundidad del agua y criterio del medio ambiente Tipo y resistencia del fondo marino. Capacidad de profundidad de perforación Necesidad de moverse durante la temporada de huracanes. Capacidad de operar con soporte mínimo Que tan a menudo es necesario mover la unidad. Perdida de tiempo en el movimiento. Limites operacionales y de remolque de la unidad

PLATAFORMAS FIJAS (APOYADAS EN EL FONDO) Están diseñadas de tal manera que puedan instalar equipos de perforación, terminación y reparación de pozos. La penetración del subsuelo se lleva acabo en un tirante de hasta 100m.  Las plataformas fijas de perforación están diseñadas con dimensiones adecuadas para instalar equipos fijos convencionales para la perforación y terminación de pozos, así como para efectuar intervenciones con equipo de mantenimiento de pozos. 

PLATAFORMAS SEMISUMERGIBLES 

 

Estas plataformas realizan actividades relacionadas con la exploración y perforación de pozos. También apoyan operaciones de mantenimiento de instalaciones existentes. A pesar de la gran variedad de diseños semisurgibles, pueden ser clasificadas en 2 grupos principales: 1) con columnas conectadas a zapatas o pontones separadas. 2) con pontones gemelos

Estas plataformas cuentan con sistema de propulsión propios ubicados en los pontones. En otras palabras son autopropulsables

BARCOS PERFORADORES 



Se usaron extensamente para llenar el espacio de capacidad entre el Jack up y el semi sumergible y son los que han perforado en aguas mas profundas. Son los mas móviles de todas las unidades de perforación marina. También son los menos productivos. La configuración que les permite alta movilidad les resta eficiencia al perforar

Compensadores de movimiento: para no variar el peso de la barrena Junta telescópica: para absorber movimientos verticales

INSTALACIONES MARINAS DE PERFORACIÓN

CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS SEGÚN API

SISTEMAS QUE INTEGRAN LOS EQUIPOS DE PERFORACIÓN Y REPARACIÓN DE POZOS 

Sistemas

Sistema de izaje  Sistema rotatorio  Sistema circulatorio  Sistema de potencia  Sistema de preventores  Sistema de monitoreo 

SISTEMA DE IZAJE Representada por la típica silueta de la torre o mástil de perforación, sus función primaria es sostener el sistema rotatorio  El cable de perforación sostiene todo el ensamble de perforación por medio de una sistema de poleas y varios dispositivos de agarre (herramientas de elevación) 

1. 2.

3. 4.

Bloque de corona Polea viajera El gancho Los elevadores



   

       

Mástil o torre Subestructura Corona Polea viajera Unión giratorio (swivel) Flecha de perforación kelly Mesa rotatoria Malacate Gancho Gafas Elevador Cable de perforación Ancla del cable

SISTEMA DE IZAJE

CONSOLA DEL PERFORADOR 

el perforador utiliza este panel para operar el equipo tales como Top Drive, las bombas de lodo, bomba Koomey, malacate, etc.. También se utiliza para observar eventos anormales como brotes, la perdida de fluidos, torsión, aumento de niveles en presas, etc..

CORONA 

Su función es la de proporcionar los medios de soporte para suspender la sarta en el pozo o colocarla a una elevación conveniente durante las operaciones de perforación sobre el piso de la torre

LAS POLEAS EL RADIO DE LA RANURA Si la ranura de la polea es demasiado angosta para el cable, habrá desgaste excesivo tanto en este como en los lados de la polea.  Si la ranura es demasiado ancha, el cable carecerá del soporte lateral necesario y tendrá la tendencia de achatarse al pasar por la polea.  Se emplean laminas calibradoras especiales en la inspección de las ranuras para determinar cuando deberán reacondicionarse 

GANCHO 

Es una pieza localizada debajo de la polea viajera a la que va unido y del cual van suspendidos la unión giratoria, las flechas y la sarta de tubería hasta la barrena durante las operaciones de perforación.  Sostiene

el elevador durante el ascenso y descenso de la

sarta.  Están diseñados según el peso máximo que pueden levantar.  El rango de diseño varia de 50 y mas de 600 toneladas

COMBINACIÓN DE GANCHO Y POLEA VIAJERA

ELEVADORES Son abrazaderas extremadamente resistentes que sujetan la sarta de tubería ya sea de perforación, de revestimiento o de producción, de tal manera que la sarta de perforación pueda ser descendida dentro del agujero o sacada de el. Los elevadores están asegurados al gancho por ,medio de eslabones o asas



Elevador tipo cuello de botella: puede levantar tuberías de perforación que tienen un ahusamiento de 18grados en el hombro de la unión de tubería.

TIPOS DE ABERTURAS DE ELEVADORES 1.- con un cerrojo central con abertura en el centro.  2.- con una pequeña abertura lateral para acomodar la tubería de perforación 

PISO DEL EQUIPO

MALACATE 

Funciones importantes en el funcionamiento de un equipo:  Potencia

de entrada  Factores de diseño del cable  Frenos de fricción del malacate  Dimensiones del carrete  Relación de velocidad  Embrague de fricción  Freno auxiliar (hidromántico)

MALACATE



Es el elemento que utiliza la energía del sistema de potencia para aplicarle una fuerza al cable de perforación. Esta provisto de un sistema de frenos para controlar las altas cargas y un sistema de enfriamiento para disipar el calor generado por la fricción en las balatas. El tambor del malacate tiene un ranurado (lebus) para acomodar el cable de perforación.

CARACTERÍSTICAS DE UN MALACATE

Características de un malacate

Marca

National

Modelo

80 – B

Potencia

1000 HP

Dimensiones del tambor

25” X 49” 25” Diámetro 49” largo

Diámetro del cable

1¼

BLOQUE CORONA  





Contiene un numero de poleas donde se enrrolla el cable de perforación El bloque corona provee los medios para llevar el cable de perforación desde el tambor hasta la polea viajera. El bloque corona es estacionario y esta firmemente montado sobre el tope de la torre mástil Cada polea del bloque corona actúa como una polea individual.

BLOCK Y CABLE DE PERFORACIÓN 

el cable de perforación esta constituido de cable de acero de 1 1/8 y 1 ½ el desgaste del cable se determina por el peso, distancia y movimiento de un cable viajando sobre un punto dado

UNIÓN GIRATORIA (SWIVEL) Consiste en un unión giratoria, flecha, mesa rotatoria y la sarta de perforación

TOP DRIVE Se requiere para perforar con TR • • • • • • •

Proporciona la rotación para perforar Integrado al sistema de izaje Permite la circulación con el sistema Aprieta la tubería Perforación automatizada Permite repasar para evitar pegaduras y seguir circulando Es mas suave el mecanismo que la mesa rotatoria

CABLE DE PERFORACIÓN 

Su función es resistir el peso de la sarta de perforación durante las operaciones de levantamiento y descenso de la misma, así como el de las tuberías de revestimiento



Los cables difieren en el numero de torones y en el arreglo o patrón de los hilos en cada uno de ellos la mayoría de los cables de perforación se clasifican en 4 grupos clasificacion 6x7 6 x 19 6 x 37 8 x 19



En el numero 6 refiere al numero de torones que rodean al núcleo y el 19 que cada torón tiene 19 hilos



El cable preformado corre menos riesgo de enroscarse o retorcerse cuando se afloja la tensión de la línea.



Los cables con NCAI tienen mayor fuerza y resistencia al aplastamiento que los cables con alma de fibra pero estos últimos son menos costosos y mas flexibles, amenudeo se usan para limpieza de pozos.

GRADOS O CALIDADES DEL ACERO Acero tracción (A.T)  Acero de arado suave (A.A.S)  Acero de arado (A.A)  Acero de arado mejorado (A.A.M)  Acero de arado extramejorado (A.A.E.M) 

Dureza en los alambres del cable D

Dureza para cables de poleas y tambores

Tipo de acero - calidad

Rockwell “C”

Tipo de acero R

Rockwell “C”

Arado extranejiradi

52

Bajo carbono

17 a 20

Arado mejorado

45

Acero manganeso o equivalente

30 a 35

arado

43

Una descripción completa de un cable de acero incluye: 1. Longitud 2. Diámetro 3. Numero de torones 4. Numero de hilos de cada torón 5. Diseño de construcción 6. Tipo, dirección y longitud de su trama 7. Calidad del acero 8. Preformado y tipo de alma

Una medición correcta del cable permitirá que éste siente perfectamente en las ranuras de las poleas.

LONGITUD

ANGULO DE DESVIACIÓN 

Es importante para controlar el desgaste del cable. A medida que el cable se mueve desde este punto hacia uno u otro extremo del tambor, se va formando un ángulo que causa desgaste al pegar en los flanges o en los lados del tambor la línea viva a alta velocidad, se puede mantener a un mínimo de 1.5 grados para tabores ranurados

AJUSTE DEL CABLE EN LA RANURA DE LA POLEA

De todos los accesorios reemplazables, es decir, artículos que se desgastan mas por el uso en las operaciones de perforación el cable de perforaciones la unidad de mayor costo para los contratistas, por lo tanto, es económicamente de gran importancia prestar atención a las diferentes maneras de prolongar la vida útil del cable. 𝑅𝑟 𝐹. 𝑆. = 𝐶𝑒 F.S= factor de seguridad Rr= resistencia a la ruptura del cable Ce= cargas estática o carga de trabajo 



Carga en el cable 𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑎 × 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑁𝑈𝑀𝐸𝑅𝑂 𝐷𝐸 𝐿𝐼𝑁𝐸𝐴𝑆 = 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑟𝑢𝑝𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑙𝑎 𝑟𝑢𝑝𝑡𝑢𝑟𝑎 × 𝑛𝑢𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑙í𝑛𝑒𝑎𝑠 𝐶𝐴𝑅𝐺𝐴 𝑀𝐴𝑋𝐼𝑀𝐴 = 𝐹𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑒𝑔𝑢𝑟𝑖𝑑𝑎𝑑

El termino puntos críticos se refiere a aquellos lugares a lo largo del cable son sometidos a esfuerzos adicionales mientras se introduce o se extrae la tubería del agujero.

ANCLA DE LA LÍNEA MUERTA 

Guarnido: es el ensarte de la línea desde el tambor del malacate hasta el ancla de la línea muerta, pasando alternativamente por una polea del bloque de corona y una polea viajera.

SISTEMA ROTATORIO 

El sistema rotatorio es el punto esencial del equipo. Su función principal es realizar la perforación del pozo. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

Swivel Enroscador Flecha Tubería de perforación Lastra barrenas Enlaces Estabilizadores Rimas Amortiguadores Barrena triconica Barrena PDC (diamante sintético) Mesa rotaria o impulsor elevado

TOP DRIVE 

Es el nuevo y poderoso sistema de rotación que se utiliza en lugar de la kelly y mesa giratoria. El gran motor eléctrico puede girar y mover grandes cargas hacia arriba y abajo mientras gira la sarta, puede correr con 2 tubos ala vez. Por este motivo, puede ayudar a ahorrar tiempo de equipo debido a la reducción de tiempo de conexión

SARTA DE PERFORACIÓN Substituto protector del kelly  Tubería de perforación normal  Tubería de perf. Extra pesada (HW)  Lastrabarrenas (DC dricollars)  Estabilizadores 

 Motores

de fondo  Herramientas de fondo  Porta barrenas  Barrenas

LA SARTA DE PERFORACIÓN Y SUS COMPONENTES

COMBINACIONES ROTARIA, CUÑAS Y LLAVES DE FUERZA

BARRENAS

SISTEMA CIRCULATORIO El sistema de circulación es otro componente principal del equipo, le da el soporte indispensable al sitema rotatorio, a medida que se perfora el pozo. 1. Presas 2. Lineas de succión 3. Bombas 4. Conexiones superficiales 5. Tubería de perforación 6. Barrena 7. Espacio anular 8. Línea de descarga 9. Vibradores y/o control de solidos 10. Recuperación de recortes



Equipo superficial  Tubo

vertical  Manguera  Unión giratoria  Flecha (kelly) 

Flujo del fluido en el pozo  Tubería

de perforación  Tubería extrapesada (Hevi Wate)  Lastrabarrenas (Drill collars)  Barrena  Espacio anular en diferentes secciones

TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE EQUIPO DE SUPERFICIE

BOMBA DE LODOS TRIPLEX

Tipos y capacidades de bombas de lodo

DATOS TÉCNICOS DE BOMBAS DE LODO TRIPLE

Válvula de succión o descarga Camisa  Pistón  Vástago  Contra vástago  Cruceta  Viela  Cigüeñas  Engrane maestro  Engrane impulsor 

AMORTIGUADOR DE PULSACIONES SERIE “K”

Para la eficacia de funcionamiento máxima, la presión de la precarga debe ser 75 por ciento de la presión mínima del sistema operativo o de 2,000 psi como mínima. Para las condiciones de funcionamiento normales, la presión de la precarga debe ser de 50 a 60 de la presión por ciento de la presión media del sistema operativo a de 2000 psi.

CONTROL DE SOLIDOS

TEMBLORINAS es un equipo de control de solidos para separar los cortes al salir el lodo a superficie. El concepto es producir vibración sobre las mallas que la componen. Los cortes no pueden pasar a través de las mallas finas y permanece en la malla. Por ultimo, el corte será separado por la vibración de la mesa en la temblorina.

DESARENADOR 

Diseñado para remover arena. Este aparato puede estar formado por 1,2 o 3 conos. Generalmente de 10 a 12 pulgadas de diámetro interno.

MALLAS Y SOLIDOS SEPARADOS POR TAMAÑO EN MICRONES

DESGASIFICADORES 

Presion de operación: presión en el desgasificador durante las operaciones de control su funcionamiento debe ser inferior a la hidrostática proporcionada por el lodo que contiene en el tubo U.

Químicos Hopper Se utiliza para mezclar sustancias químicas en el lodo de perforación. 

Compresor de aire Compresores de aire neumático genera energía para abastecer con una gran cantidad de aire al equipo de izaje, pistolas de aire, cuñas neumáticas, etc., sobre el piso del equipo. 

SISTEMA DE POTENCIA El sistema de potencia es el núcleo que impulsa al equipo de perforación cuando se requiere realizar un trabajo.  Un equipo de perforación debe de desempeñar 3 funciones: 

 Circulación

del fluido de perforación  Manejo de cargas  Rotación de la sarta de perforación

TIPOS DE POLEAS PARA BANDAS EN “V”

TRANSMICION DE FUERZA

SCR (SILICÓN CONTROL RECTIFIER) Se trata de un dispositivo eléctrico utilizado para convertir corriente alterna (CA) e corriente continua (CC)

MCC (MOTOR CONTROL CENTER) 

Se utiliza para controlar arranque/parada de motor.

FUENTE DE POTENCIA PRIMARIA 

La fuente mas común de potencia es el motor de combustión interna. Estos normalmente se alimenta de diésel y pueden proveer un torque mayor que los alimentados por gasolina.

MAQUINAS DIÉSEL Y GENERADOR 

Se utiliza para generar electricidad mediante la conversión de la energía mecánica en electricidad



Los motores dosel giran el cigüeñal inferior que esta conectado a un generador para generar la electricidad utilizada en la plataforma

CORTE TRANSVERSAL DEL SISTEMA DE ADMISIÓN DE ESCAPE

SISTEMA DE PREVENTORES DE REVENTORES (BOP´S)  S función principal es permitir detener el flujo de un brote, el cual puede convertirse en una gran catastrofe.

ARREGLO DE PREVENTORES

PREVENTORES CON DOBLE SALIDAS LATERALES 

El carrete de control se instala para conectar las líneas primarias de matar y estrangulador en un conjunto de preventores.

PREVENTORES ESFÉRICOS

EMPACADORES

PREVENTOR SENCILLO DE ARIETES Preventores de arietes El preventor de arietes anulares tiene como característica principal para poder utilizar diferentes tipos y medidas de arietes, según se requiera en los arreglos de los conjuntos de preventores, y por su diseño es considerado como el mas seguro. 

RAMS DE PREVENTORES

RAMS DE CORTE

SISTEMA DE SEGURIDAD 

PREVENTOR ANULAR HYDRIL GK

VÁLVULAS DE COMPUERTA

MÚLTIPLE DE ESTRANGULACIÓN 

Controla el flujo del pozo cuando se cierran los preventores. Cuando el pozo se cierra el brote es circulación hacia las presas de quemar o del pozo.

ACUMULADOR (KOOMEY) 

Acumulador se compone de una serie de acumuladores, de 10 galones el tamaño común, conectado al múltiple.