004 Cables Perforacion I

Programa de Adiestramiento

4.

CABLES DE ACERO DE PERFORACION

DEFINICION: Es el elemento nexo entre el gancho del bloque y el centro de poder o malacate a través del castillo 4.1.

Descripción.

Esta compuesto de un número de hebras de alambre enrolladas helicoidalmente alrededor de un núcleo de cáñamo o alambre en una longitud uniforme de tendido. Es el elemento que sirve para manipular las cargas suspendidas por el gancho (hook) durante las operaciones de perforación o completación de pozos. Estas cargas son: La sarta de perforación, la tubería de revestimiento, la sarta de producción ó completación, la sarta de pesca. Constituye una de las partes de mas alto costo y mayor nivel de peligro y se trata de alargar la vida, operativo segura realizando cortes periódicos con el fin de que el desgaste sea uniforme. El máximo esfuerzo del cable se produce cuando se baja tubería de revestimiento y en las operaciones de pesca. PARTES DEL CABLE DE ACERO: a.-Alambres ó hebras que forman los torones (wires) b.-Cordones ó torones (strands) c.-Núcleo ó alma (core) d1.-Trama de los alambres que forman los cordones. D2.-Trama de los cordones.

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a.

ALAMBRES O HEBRAS (WIRES): Son los que constituyen los cordones ó torones, estos alambres varían en número, dando como resultado diferentes diámetros de cable

b.

CORDONES O TORONES (STRANDS): Están constituidos por varios alambres de menor diámetro. Estos cordones se enrollan helicoidalmente alrededor de un alma ó núcleo para formar el cable.

c.

NUCLEO O ALMA (CORE): Alrededor del cual están envueltos los cordones ó torones y puede ser una cuerda de fibra (manila dura) ó de alambre.- Según el API. este núcleo no puede ser yute ó cáñamo de la india. La principal ventaja de los cables con alma de fibra es su mayor flexibilidad por lo que puede enrollarse en tambores y poleas más pequeñas sin dañarse comparando con un cable de alma de acero. La principal ventaja del cable con alma de alambre consiste en su mayor resistencia. Es mucho más rígido que el cable con alma de fibra. y por ello su uso está restringido a operaciones de perforación profunda, en la que el equipo es grande y todas las poleas y tambores son de gran tamaño.

d1.

TRAMA DE UN CABLE (strands and wire Lays): Describe la dirección en la que los alambres y los torones están envueltos con respecto a uno del otro y puede ser: A).

TRAMA DERECHA, TRAMA REGULAR (RIGHT LAY – REGULAR LAY)

TRAMA DERECHA Quiere decir que los torones están torcidos en dirección de la mano derecha cuando se ve desde una punta del cable.

TRAMA REGULAR: Describe el arreglo individual de los alambres de un u n torón y significa que los alambres están formando el torón dirigiéndose en sentido contrario a la dirección en que se By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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colocaron los torones para formar el cable. En el caso de trama derecho, trama regular, los alambres de cada torón están torcidos hacia la izquierda. B).

TRAMA IZQUIERDA, TRAMA REGULAR: (LEFT LAY, REGULAR LAY)

Torones torcidos hacia la izquierda y los alambres que conforman el torón hacia la derecha C).

TRAMA DERECHA, TRAMA PARALELA : (RIGHT LAY, LANG LAY)

Los torones torcidos hacia la derecha y los alambres que conforman el torón en la misma dirección. D).

TRAMA IZQUIERDA , TRAMA PARALELA : (RIGHT LAY, LANG LAY)

Los torones torcidos hacia la izquierda y los alambres que conforman el torón en la misma dirección.

EL CABLE DE ACERO SE DESCRIBE POR: 1. Tamaño del cable o diámetro φ 2.-Número de torones usados en él. 3.-Número de alambres para cada torón. 4.-Material del alma (core) 5.-Trama de los torones (STRANDS LAY) By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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6.-Trama de los alambres que forman los torones (WIRE LAY) EJEMPLO:

Un cable trama derecha, trama regular, alma de fibra de 6x19 queda bien identificado por que se describe lo trama, y con los números 6 (números de torones usados) 19 (número de alambres para formar un torón), la descripción es completa.

Los alambres usados para formar un torón pueden tener diferentes diámetros en algunos algunos diseños de cables. Para aumentar la resistencia y la vida útil del cable, algunos diseños de cables usan un alambre más delgado para llenar el espacio que normalmente en los torones no tiene alambre, este alambre de relleno cuando se usa se designará en la descripción generalmente con el término RELLENO O SELLADOR EJEMPLO # 1: strand)

6x7 construcción 6 Torones (strands) x 7 alambres por torón (wires to

EJEMPLO # 2:

6x37 6 torones , 37 alambres pro toron

El cable de perforación usado en operaciones rotarias está siempre arriba del nivel del suelo, nunca baja al agujero. Se requiere un cable relativamente corto y su longitud no depende de la profundidad del pozo. sino de la altura de la torre y del número de vueltas que da en las poleas de la corona y en la polea viajera. By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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Aunque la línea es relativamente corta los esfuerzos a los que se somete son muy grandes especialmente cuando se considera que las poleas alrededor de las cuales pasa, son de diámetro pequeño originando un doblez severo, así como esfuerzos de tensiones grandes en la línea. Una falla de este cable puede causar costosas operaciones de pesca, de desviación y aún abandono del pozo. ESPECIFICACIONES DE LOS CABLES.

Están fabricados de acero ac ero al Carbón estirado en frio.

1.-Acero de arado extra mejorado (Extra improved plow steel = EIPS) 2.-Acero de arado mejorado (Improved plow steel= IPS). 3.-Acero de arado (Plow steel= P.S) 4.-Acero galvanizado 5.-Acero galvanizado en una etapa intermedia de preparado

Los dos primeros son los más usados para líneas de perforación debido a su alta resistencia.

NOMENCLATURA DE CABLES:

FW= Filer wire constructión PS= Plow steel IPS= Improved plow steel PF= Preformed NPF= Non preformed FC= Fiber core IWRC= Independent wire rope core By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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EIPS= Extra improved plow steel RL= Right lay LL= Left lay

4.4

USO DE LOS CABLES :

EN EQUIPO DE PERFORACION O SERVICIOS : Básicamente contribuir al movimiento del bloque viajero para efectuar operaciones de manejos de cargas hacia Adentro o afuera del pozo abierto o entubado. Dentro de estas operaciones podemos mencionar los siguientes: 1.-Cambiar la broca 2.-Viajes redondos ó completos (round trip) 3.-Bajar tubería de perforación y revestimiento 4.-Servicios adicionales: Pescas, pruebas de formación colocación de tapones de cemento. SERVICIOS AUXILIARES: 1.-Toma de registros de desviaciones 2.-Para bombeos mecánicos 3.-Líneas de anclaje costa afuera 4.-Cables para izaje del mástil 5.-Para estabilizar los mástiles portátiles. (Guy lines)

DIAMETROS DEL CABLE DE ACERO: Perforación 6x19S; 6x12S

profundidad superficial

1" -11/8


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6x25FW; FS; PF;

profundidad media

11/8-11/4

RL; IPS; EIPS

profundos

11/4-13/4

IWRC (Regular lay)

Servicio auxiliar.

Sand Lines

Prof. Superficial

1/4 - 1/2

6x7 Bright Galv

Prof. Media

1/2 - 9/16

PF; RL; PS;

profundos

9/16- 5/8

IPS; FC

CUIDADOS DEL CABLE DE PERFORACION. Manipulando el carrete:

1.

USO DE CADENA PARA LEVANTARLO: Cuando se levanta un carrete de cable con cadena se debe colocar bloques de madera entre la cadena y el cable para prevenir cualquier daño.

2.

USO DE BARRAS: Las barras para mover los carretes deberían los lados del carrete y no contra el cable.

3.

El carretel no debe rodarse o caerse sobre cualquier objeto punzante para evitar que el cable sea dañado

4.

Caídas: el carretel no debe dejarse caer desde una plataforma de caminos al suelo, esto puede causar rotura al carretel y probable daño al cable.

5.

Debe evitarse el lodo, tierra o escoria.

usarse contra


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MANIPULEO DURANTE LA INSTALACION: 1.

Armado de bloques: Deben cuidarse de armarlo para tener un entre los lados de las canaletas de la polea

mismo desgaste

2.

Cambio de cable o corte: Cuando se cambia ó se corta cable debe de colgarse el bloque en una línea independiente. esto limita la tendencia al rozamiento contra los protectores ó espaciadores, como también cualquier oportunidad de magullarlo

3.

Rotando el carretel: Debe usarse un eje horizontal y tener un suficiente espacio para que nada lo dañe.

4

Para levantarlo: Es mejor tener una buena maquina

5

Tensión del cable: Debe mantenerse una tensión adecuada conforme se desenrolla el cable del carretel ó se enrolle en el.

6

Canastillo de fricción, (string grip) con unión giratoria (la culebra) Se usa para reemplazar el cable viejo con uno nuevo. Esto además de ayudar a instalar el nuevo cable previene que las torcidas pasen al nuevo cable.

7

Evitar el uso de solventes lo cual pueden ser dañino para el cable, si se tiene que limpiar el cable debe hacerse con alguna escobilla.

8.

Después de asegurar el cable en la pepa se debe mantener un número de vueltas en el tambor de acuerdo al fabricante.

Consecuencias del mal manejo del cable de acero (guaya)


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FIJACION DE LAS GRAPAS Tipo y Esfuerzos : Las grapas son el método preferido de fijación del cable. Se recomiendan grapas forjadas del tipo "U" y/o de doble abrazadera. Cuando se fija, como se describe, el método desarrolla 80 % del esfuerzo del cable en el caso de cable de 6 torones. Doblado De Un Cable.Cable.- Cuando se fijan las grapas, la longitud de cable que se dobla para hacer un "loop u Ojo" depende del tamaño del cable y de la carga a manipularse. Zapata para cables (Thimble). (Thimble). Antes de doblar el cable y la zapata, estas deben ser amarradas hasta el punto deseado, luego de doblarse y engramparse temporalmente. Forma correcta de fijación. fijación. Para amarrar hay dos porciones de cable. Una es corta y la otra es larga. La parte mas corta debe descansar verticalmente sobre la parte principal. Para que las grampas estén correctamente colocadas, la abrazadera debe estar en contacto con la parte mas larga y la parte en "U" en contacto con la parte corta del cable.


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4.6.

FACTOR DE DE DISEÑO. Se usa para determinar los esfuerzos mas seguros del cable y es determinado por la siguiente fórmula:

B FACTOR DE DISEÑO. = ------Ff B = Esfuerzo nominal del cable Ff= Tensión en la línea rápida. Cuando un cable es operado cerca al factor de diseño mínimo, se debe asegurar que el equipo este en buenas condiciones operativas. El personal debe minimizar impactos golpes, aceleración y deceleración de las cargas. Según la experiencia, las operaciones con buen grado de éxito recomiendan los siguientes factores de seguridad.

FACTOR DE DISEÑO MÍNIMO - Línea o cable para herramientas (perfiles) ............................

3

- Sand Line.

……………………………………………………. ……………………………… …………………….

3

- Rotary drilling line ……………………………………………… ………………………………………………

3

- Servicio de levantamiento de cargas diferente al de perforación (winches grúas). .........................

3

- Para levantar el mástil o bajarlo ........................................... ...........................................

2.5

- cable de perforación cuando se esta bajando CSG .......................................................... ......................................................................... ...............

2

- Trabajando tubería atascada y operación parecida no muy frecuente ..................................................... .....................................................

2


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La vida del cable varia con el factor de diseño, es por eso que cuanto mayor es el factor de seguridad, mayor es el tiempo de vida útil.

EJEMPLO Cable...........

1 3/8" ( 35 m.m.) 6x19 EIPS RL,RL.

Numero de línea

10

Carga del gancho

400,000 lbs. (181.4 Tn)

Las poleas tienen rodaje de bolillas y el factor de la línea rápida es: 1 Factor = ------------------n x e Kn - 1 e = -----------------Ks.n.(K-1)

n = Numero de líneas arriba e = Eficiencia

K= 1.04 Bolillas (ball bearing) K= 1.09 Chumaceras (Journal)

luego hallamos " e " 1.0410 - 1 0.4802 e = ------------------------------------------------ ----------- = -------------- = 0.811 1.0410 x 10 (1.04-1) 0.5921 1 factor en la línea rápida = ----------------------------------- = 0.123 10 x 0.811 W Ff = ---------- => nxe

1 Factor Facto r = -----------nxe


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Ff = W x Factor = 400000 x 0.123 Ff = 49,320 lbs. Luego el factor de diseño es entonces el esfuerzo nominal del cable de 13/8" dividida entre la tensión en la línea rápida. De tablas esfuerzo nominal de cable 13/8 EIPS = 192,000 lbs

192,000 Factor de diseño = ----------------------------- = 3.9 49320 Cuando se trabaja cerca al factor de diseño mínimo se debe tomar en cuenta la eficiencia del cable doblado alrededor de la polea conexión o tambor. El cable debe mantenerse ajustado y muy bien arrollado en el tambor. Esfuerzos instantáneos y severos son muy perjudiciales para el cable

La experiencia nos dice que el desgaste se incrementa con la velocidad. La economía resulta de un incremento moderado de la carga y disminuyendo la velocidad. Velocidad excesiva cuando el bloque esta subiendo sin carga puede dañar el cable.

MEDICION DEL DIAMETRO DEL CABLE.

Forma Correcta

Forma Incorrecta


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MEDICIÓN DEL TRABAJO HECHO POR EL E L CABLE. Como no se puede usar un cable hasta que se destruya, se requiere un método para determinar cuando hay que cambiarlo.- La vigilancia ocular constante es indispensable para localizar los puntos débiles. Probablemente el mejor método inventado hasta ahora para estimar el servicio útil del cable es el uso de la tonelada-Milla. La Tonelada-Milla se refiere al levantamiento de un peso de una tonelada corta ( 2000 # ) a la distancia de una milla o 1.6 Km ( 5280 Pies ). Aun cuando el número de toneladas-milla de trabajo que un cable ha ejecutado no es una indicación absoluta de su vida útil, es en cualquier forma un método que se emplea para calcular la vida aproximada del cable. Los esfuerzos severos y condiciones que aceleran el desgaste de un cable hacen variar la vida útil del mismo.Por ello la inspección ocular es muy necesaria. El Trabajo principal del cable de perforación se concreta a cuatro operaciones especificas:

1- Perforación o hechura de agujeros. 2- Viajes redondos para reponer las barrenas gastadas. 3- Meter tubería de revestimiento. 4- Operaciones diversas como pesca y toma de muestras.

4.7.1. TRABAJO HECHO POR EL CABLE EN LA OPERACION DE PERFORAR Para establecer el número de toneladas milla de trabajo que el cable ha hecho en el curso de las operaciones normales de perforación es necesario cuantificar el ciclo de operaciones que comprende la perforación de una distancia equivalente a la longitud del vástago o Kelly. Un ensayo para cuantificar el trabajo hecho por el cable empieza con el vástago colocado en su vaina (Rat (Rat hole). Luego las operaciones del ciclo son como sigue.


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L

Saca kelly del rat hole

L+L

Perfora Kelly y saca

L+L

Repasada (baja y sube)

L+L

Conecta tubo, levanta, conecta y baja Tubo

L+L

perfora kelly y levanta kelly hasta mesa

L+L


L+L

conecta tubo, levanta, conecta y baja tubo

L+L


L+L


L+L

conecta tubo, levanta, conecta y baja tubo

L+L


L+L


L+L

conecta con ecta tubo, levanta, conecta y baja

L+L


L+L


L

1

2

3

4

5

Mete Kelly en el "rat hole"

El cable ha recorrido 30 veces "L". La profundidad es 5 veces "L". Un viaje Redondo (round trip) seria 5Lx2 = 10L .

Entonces para perforar hasta la profundidad 5L el cable ha hecho un trabajo de ± 3 veces un viaje redondo o round trip 3x10L = 30L

Descomponiendo los movimientos en sus respectivos pesos tenemos: By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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1.- El conjunto de la polea viajera 2.- Tubería de perforar 3.- El peso adicional del conjunto porta barrenas.

Cuando son pozos someros => Perforación < > 3 trips.

Cuando son pozos profundos las cargas livianas no se consideran por lo que: perforación < > 2½ trips

El API sostiene que toda perforación debe considerarse 3 TRIPS

-

Analizando, si tenemos que perforar aproximadamente a 3 viajes redondos.

sin

interrupción,

esto

equivale

-

Cuando los pozos son pocos profundos las cargas livianas tambien se consideran.

-

La práctica 9B recomendada por el API indica que el trabajo del cable desempeñado en la perforación debe considerarse que es tres veces veces el trabajo hecho en un viaje redondo a la profundidad total. Expresado en forma de ecuación TD = 3 TTD

1 TON = 2000 Lbs

1 MILLA = 5280 FT.

TD = trabajo total en TON-MILL para perforar hasta una

profundidad D (total)

TTD= Trabajo en TON-MILL hecho por el cable en un viaje redondo a la profundidad D (total) By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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El trabajo hecho por el cable al perforar entre viajes redondos (cambio de broca) se encuentra en la siguiente ecuación:

TD = 3 ( T2 - T1 )

TD = TON-MILL de perforación en el intervalo (1-2) T1 = TON-MILL por viaje redondo a la profundidad 1 T2 = TON-MILL por viaje redondo a la profundidad 2

TD = 3T1 + 3 (T2-T1)+3 (T3-T2)+.....3 (TD-TTD) TD = 3TTD

T1 = TON-MILL durante el primer viaje redondo

4.7.2. TRABAJO DE CABLE EN UN VIAJE REDONDO El ciclo de operaciones desarrolladas durante un viaje redondo con la tubería de perforación se describe brevemente :

1.

la tubería de perforación se levanta la longitud del vástago eso incluye el peso de toda la la tubería, el vástago y el conjunto de la polea viajera. viajera.

2.

Se quita el vástago y se baja el agujero inclinado (rat hole o hueco del kelly); el peso considerado en esta operación es solo el del vástago vástago y el de la polea


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3.

La tubería de perforación se levanta la distancia de una parada, esta se desconecta y se apila en la torre, se levanta con el cable todo el peso de la tubería de perforación y el conjunto de la polea.

4.

El conjunto de la polea se baja hasta el piso (mesa rotaria o rotary table) y se engancha a la tubería tubería de perforación para iniciar otra elevación, el peso manejado por el cable es solo el de la polea viajera.

5.

Se repite los pasos 3 y 4 hasta que toda la tubería de perforación se ha sacado del agujero.

Al regresar la tubería de perforación al agujero, el procedimiento previamente descrito se repite a la inversa Sin embargo los pesos manejados y las distancias recorridas serán idénticas Un análisis de los pasos 1 al 5 muestra que el conjunto de polea viajera y elevador se mueve una distancia aproximada igual al doble del largo de una parada al sacar la tubería de perforación del agujero y también una distancia de aproximadamente el doble del largo de una parada al meter al agujero. Por lo tanto para el viaje redondo el trabajo hecho por el cable al mover el conjunto de polea será igual al peso de este último multiplicado por cuatro veces la profundidad del agujero; cuando se supone que la tubería de perforación llega al fondo, fondo, por lo tanto para el viaje redondo el trabajo hecho por el cable al mover el conjunto de poleas será igual peso de este último multiplicado por cuatro veces la profundidad del agujero cuando se supone que la tubería de perforación llega al fondo. El trabajo del cable en toneladas millas desempeñado al levantar y bajar el conjunto de polea viajera y elevador en una operación completa de viaje redondo es :

1 milla = 5280 pies 1 Ton Corta = 2000 lbs


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4 DM Tblock = ---------------------5280 x 2000 Tbloque = trabajo en ton-mill por mover el conjunto de la polea D = profundidad del hueco en pies. M = peso total del conjunto polea viajera elevador (lbs)

Al sacar la tubería de perforación del agujero, se hacen dos suposiciones para poder desarrollar una fórmula sencilla para calcular el trabajo del cable estas suposiciones son : 1.

El vástago se supone que tenga un peso equivalente a una parada de tubería de perforación.

2.

La tubería de perforación se supone que llegue al fondo del agujero. Un factor de corrección se incluye para compensar el peso adicional de las porta barrenas.

El trabajo hecho por el cable al sacar la tubería del agujero agujero es igual a la suma de los trabajos requeridos para sacar cada parada de tubería del agujero y se puede expresar :

Ls.n.W s+Ls(n-1)W s+Ls(n-2)Ws+.....+Ls{n-(n-1)Ws Tt = --------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------------5280 x 2000

t t

=

( + 1)

n n

2

............ 2

× W s Ls

Tt = Trabajo en Ton-mill al sacar la tubería del agujero Ls = Longitud de una parada de tubería de perforación ft By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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W s = Peso de una parada de drill pipe Ft/stand n = Número total de paradas en el agujero

Si analizamos la ecuación anterior vemos que el promedio de los pesos levantados es igual a la mitad de la suma del peso inicial de carga mas el peso final de carga.

1 Wavg = ----- ( W s + nW s) 2

……………........3

W avg = peso promedio levantado Lbs 0 Ls . n . W avg Tt = ------------------------------------------5280 x 2000

…………….. ......4

Ejemplo. 1 n=5 5LWs + LWs (5-1) + LWs (5-2) + LWs (5-3) + LWs (5-4) 5LWs + 5LWs - LWs + 5LWs - 2LWs + 5LWs - 3LWs + 5LWs - 4LWs 5 (5LWs) - (LWs + 2LWs + 3LWs 3LW s + 4LWs) 25LWs - 10LWs = 15LWs 5Ls(5Ws - 2Ws) = 15 Ls Ws ½(1W+5W) = 3W


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Al peso de la tubería la corregimos por flotabilidad en el lodo de perforación y tenemos el termino W m . W m=

Peso efectivo unitario en Lbs/pie corregido por flotabilidad en el lodo de perforación

Entonces tenemos :

Ws = Ls x Wm

1 Wavg = ----- ( L s W m + Ls n W m ) 2

..............5

Si combinamos la ecuación 4 y 5 sabiendo que (Ls. n = D) tenemos : D 1 Tt = ----------------- x --- ( L s Wm + Ls.n.W m ) 5280x2000 2

….......6

Suponiendo que las pérdidas por fricción entrando al agujero son iguales a las que se tiene saliendo del mismo, el trabajo hecho por el cable al meter la tubería al agujero puede también encontrarse con la ecuación 6, el trabajo total del cable ejecutado por la manipulación de la tubería de perforación en operación de viaje redondo será igual que la ecuación 6 multiplicada por ( 2 ).

D 1 Tp = ------------------ x 2 x ------ ( L s.W m. + Ls.n. W m ) 5280x2000 2 D * Wm Tp = ----------------- ( L s + D ) 5280x2000

.….……...7

……….....8


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Tp = trabajo en TON MILL verificado al manejar la tubería de perforación durante un viaje redondo completo. Como se ha dicho, por conveniencia se supone que la tubería llega hasta el fondo del agujero. Como el peso unitario de la barrena y los porta barrenas son mayores que el peso unitario de la tubería de perforación, el trabajo adicional ejecutado por el cable en sacar y bajar este peso adicional es igual o dicho peso multiplicado por la distancia. El trabajo total adicional desempeñado por el cable en una operación de viaje redondo es:

2xCxD Te = --------------------------------------5280x2000

........9

Te = Trabajo en TON-MILL desempeñado al mover el peso excedente del conjunto barrena + porta barrena. C = Exceso de peso sumergido del conjunto barrena-portabarrena sobre la tubería de perforación Lbs. D = Profundidad del pozo en pies. El trabajo total hecho por el cable en un viaje redondo es igual a la suma algebraica del trabajo hecho al mover: (1)

El conjunto de la polea viajera

(2)

Tubería de perforación.

(3)

El peso adicional del conjunto porta barrenas

Si el ciclo de operaciones es tal que las ecuaciones 1,8,9 definen adecuadamente el trabajo del cable para la operación total de viaje redondo entonces al combinarlas tenemos:

4*D*M

D*W m*(Ls + D )

-2*C*D


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Tr = ------------------- + ------------------------- + ------------------5280 x 2000 5280 x 2000 5280 x 2000 4*D*M + D*W m*(Ls + D) + 2*C*D Tr = -------------------------------------------------5280 x 2000 D*(Ls + D )*W m 4*D*(M + 0.5*C ) Tr = ------------------------- + -------------------------10'560,000 10'560,000 D*(Ls + D)*W m D*(M + 0.5*C) Tr = ------------------------ + -----------------------10'560,000 2'640,000 Para cuando se baja tubería de revestimiento en primer lugar es solo el viaje de bajada y en segundo lugar no hay un peso de exceso como en el caso de tener BHA.

Luego la fórmula se transformaría en :

C=0

1 Tcsg = ------ T r 2

1 D*(Ls + D )*W mcsg D*(M + 0.5*C) Tcsg = ----- { ----------------------------- + -----------------------} 2 10'560,000 2'640,000 1 D*(Ls + D)*W mcsg + 4*D*M Tcsg = ------- (--------------------------------------------) 2 10'560,000 Esto es correcto cuando la tubería es de un solo peso. By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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4.8.

VALUACION VALUACION DEL SERVICIO DEL CABLE (Guaya).

Para la evaluación comparativa del servicio de los cables de perforación se suman las Ton-mill de todos los los trabajos realizados realizados por esta Estos trabajos pueden ser : - Viajes redondos - Operaciones de perforación y coreo. - Viajes cortos - Bajadas de casing - Moliendas - Pescas - Pruebas de formación, etc.

La suma de todas estas operaciones nos dará el total de trabajo en Ton-Mill realizados por el cable. La evaluación del cable de perforación en Ton-Mill/ft puede determinarse, dividiendo el total de Ton-Mill para todas las operaciones en los pozos que se hizo por la longitud original del cable en pies que se utilizo.

PRÁCTICA DE CORRIDAS CORRIDAS Y CORTES DE LOS CABLES DE PERFORACIÓN(GUAYA) PERFORACIÓN (GUAYA) Tiempo de Servicio. El tiempo de servicio de un cable de perforación puede extenderse usando un adecuado programa de corrida y cortes basado en el incremento de servicio. La sola inspección ocular para determinar cuando correr o cortar cable trae como consecuencia desgastes desiguales, rotura de los alambres y longitudes de corte largos que decrecen el tiempo de servicio.


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El procedimiento general en cualquier programa debería proporcionar un exceso de cable sobre el que se necesita para arenar el cable en el sistema de aparejo y correr este exceso a través del sistema sistema de tal manera que se consigue un desgaste parejo y que el cable cortado haya alcanzado su máxima máxima vida útil

4.9.

Áreas Criticas de desgaste.

Puntos de mayor desgaste A) Puntos de cruce de cable en el tambor. B) Puntos de desgaste crítico

A) Puntos de cruce de cable en el tambor del malacate. Este punto es donde empieza o termina una cama de enrollamiento en el tambor y se manifiesta más severo cuando se tiene una carga en el gancho. Cortando aproximadamente la longitud prescrita, convirtiendo la distancia en un número de camadas dependiendo del diámetro del tambor, más ¼ o ½ camada, el cable se moverá fuera de este punto de cruce. La adición de ¼ o de ½ camada depende del tipo de canaletas o ranura del tambor. Esta adición extra se hace con el fin de asegurar que el punto de cruce se halla movido. Media camada es más adecuado en tambores que no usan canaletas contrapesadas. Un sistema de canaletas contrapesadas utiliza la segunda cama cruzando la primera cama en dos puntos 180 separados en un esplete ??? 360 . Así la adición de media camada solo movería un punto de cruce a otro sitio mientras que 1/4 de camada movería el punto de cruce a una distancia máxima entre cortes.


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Estos puntos están en la zona de las poleas en la B) Puntos de desgaste crítico. cual la posición del motón viajero inicia su movimiento tanto de subida como de bajada en los viajes normales de la tubería. En estos puntos el cable esta sometido a esfuerzos bruscos que son típicos para el arranque del movimiento de la tubería que esta sentada en las cuñas.

4.10. Longitud de Cable en un Tambor. La capacidad de la primera capa alrededor del tambor será igual a la longitud de la línea usada en un enrollado del mismo multiplicado por el número de veces que el cable puede enrollarse alrededor del tambor.

L1= π(D+d)A/d L2= π(D+3d)A/d L3= π(D+5d)A/d Ln= π(D+(2N-1)d)A/d donde: N=

Número total de capas en el tambor.

D=

Diámetro del tambor.

d=

Diámetro del cable.

Ln=

Capacidad de cable en cada cama.

A=

Ancho del tambor.

Todo en unidades consistentes.

Entonces la capacidad total del tambor será: By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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L

t

Lt

π

=

=

( D + d ) A

+

d

A π

π

( D + 3 d ) A d

+

( D + 5 d ) A

π

d

+ ....... +

π

( D + (2 N − 1)d ) A d

× ( D + d + D + 3d + D + 5d + ............ + D + (2 N − 1)d )

d

N '= N

∑ = (2 N '−1) = N

2

N ' 1

L t

=

Lt

A π d

=

×

A π d

[

ND

+

∑

N ' = N N ' = 1

(2 N '− 1)d ]

× [ ND + N 2 d ]

Pero N = h/d

h = profundidad de la pestaña del tambor

reemplazando en la ecuación anterior.

Lt

=

A π d

 hD h 2  × + 2 d  d d  

Lt

=

A π 2

d

× [h( D + h )]


82


4.11. Programa de corridas corridas y cortes. Factor de servicio. servicio. PROBLEMA: Se tiene los siguientes datos para hacer un programa de cortes en un cable de perforación:

Diámetro del cable = 1-1/8" Altura del castillo = 110 ft Diámetro del tambor principal = 22" Longitud enrollada entre las poleas rápida y estacionaria = 720 ft Nro de líneas que salen del motón viajero = 8 Factor de servicio del cable = 5

Siguiendo el método de la Union Wire Rope (Armco Steel Corporation) se hacen 11 cortes con el primer cálculo de tonelada-milla de trabajo acumulado para realizar los cortes de longitud apropiada. Dichos cortes se realizan sin dificultad, porque al realizar la inspección visual, el desgaste del cable es normal y no hay alambres rotos.

Se hace un segundo cálculo de tonelada-milla acumulada para obtener más servicio del cable, para lo cual se hace un incremento de 2 Ton-milla/pie y con este segundo cálculo se hacen 11 cortes más, sin problemas de desgaste peligroso en el cable (pues no se encuentran alambres rotos al hacer las nuevas inspecciones visuales).

Se hace un tercer cálculo, tomando nuevamente un incremento de 2 Ton-milla/pie y con este tercer cálculo sólo se consigue hacer tres cortes sin problemas; pues al querer hacer el cuarto corte se observa un punto del cable muy desgastado y con alambres rotos, que obliga a retirar del sistema, no la longitud apropiada sino 340 pies.


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Graficar el programa de cortes y determinar qué Ton-milla de trabajo acumulado debe efectuarse en adelante para tener un servicio eficiente del cable. DE LA TABLA N 3 : Para un castillo de 110 ft de altura y diámetro de su tambor principal 22" se tiene una longitud apropiado de 11 vueltas. Para evitar el "crossover point" se agrega ½ vuelta más y se tiene 11½ vuelta y su equivalencia en pies es: 11 ½ vueltas < > 67 fts. Esta equivalencia se obtiene en la tabla N 3A. De la tabla N 4 para un cable de 1 1/8" con un factor de servicio de 5 se tiene que el número de TON-MILL por pies es:

TON-MILL 12 -----------------Ft Luego el número de TON-MILL por corte sera:

TON-MILL 67 Ft x 12 ----------------------------------------- = 804 TON-MILL Ft Para 11 cortes será : 804 x 11 = 8844 TON-MILL

Y la longitud será: 67 Ft x 11 = 737 Fts. By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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Para obtener más servicio del cable se hace un incremento de 2 Ton--mill/pie

Luego el número de TON-MILL para otros 11 cortes será :

TON-MILL TON-MILL 67 Ft x 14 ------------------------------- = 938 ------------------------------------Ft CORTE 938 x 11 = 10,318 TON-MILL ( para 11 cortes )

La longitud para este segundo grupo de 11 cortes será : 67 x 11 = 737 fts

hasta aquí el número de ton-mill acumuladas es : 8844 + 10318 = 19162 ton-mill y la longitud de cable acumulado : 737 + 737 = 1474 ft Para un tercer cálculo son tres cortes buenos y un aumento en el sevicio del cable de 2 Ton-mill/pie

ton-mill ton-mill 67 x 16 ----------------------------- = 1072 ------------------------------ft corte 3 x 1072 ton-mill = 3276 ton-mill ( para tres cortes ) 67 x 3 = 201 ft (longitud para tres tres cortes) By Oscar Cortegana ESP Oil_Copyright_01-P35/The Oil_Copyright_01-P35/The document is property of ESP Oil Consultants, any reproduction is strictly forbidden and will be prosecuted

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Las ton-mill acumuladas es : 19,162 + 3216 = 22378 ton-mill

La longitud longitud del cable acumulado : 1474 + 201 = 1675 ft

Al hacer un cuarto corte se nota alambres rotos => para un corte tenemos 1072 tonmill/corte Además nos dice que la longitud del cable que se corto es 340 ft Luego las ton-mill acumuladas son : 22,378 + 1072 = 23,450 ton-M

y la longitud del cable acumulado : 1675 + 340 = 2015 ft

Las ton-mill de trabajo acumulado que deberán efectuarse en adelante es : 67 ft a 938 ton-mill

y en ton-mill por pie : 14 ton-mill/ft. ton-mill/ft.


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004 Cables Perforacion I

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