CAPÍTULO 8. CABLE DE PERFORACIÓN

8 CABLE DE PERFORACIÓN

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8. Cable de Perforación

8.1 Programa de deslizamiento y corte de cable

8.1 PROGRAMA DE DESLIZAMIENTO Y CORTE DE CABLE En el manual para Perforador y Cabo, se proporcionó el concepto y recomendaciones de la operación del deslizamiento y corte del cable de perforación, en esta parte complementaremos los conocimientos con la selección de la meta de servicio y el cálculo del trabajo realizado del cable de perforación. De acuerdo con estos valores se realizará el programa y control de deslizamiento y corte del cable. Para seleccionar la meta de servicio (Ton x Km.) de un cable de perforación se hace uso de la gráfica 8.1 y 8.2, con base en los siguientes datos:

° Diámetro del cable. ° Altura del mástil. ° Factor de seguridad.

Gráfica 8.1

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Gráfica 8.2

Posteriormente se localiza en la tabla 9.2 la longitud del cable de perforación por cortar (Capítulo 9 “Cables de Perforación” Manual del perforador), para que anexada a la información anterior se realice el programa de deslizamiento y corte del cable, sin olvidar la recomendación de hacer el número mínimo de deslizamientos. Para llevar el control del trabajo realizado por el cable y aplicar nuestro programa, se calcula el trabajo realizado del cable en cada operación, acumulándose en un formato especial para compararlo con el programa y tomar la decisión de deslizar ó deslizar y cortar el cable. Para el cálculo del trabajo del cable se aplican las siguientes formulas:

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Tvr =

W 1 x P ( Lp + P ) + 2 x P (2 A + C ) 1,000,000

Tp = 3 (T 2 − T 1 ) Tc =


Tm = 2 (T 4 − T 3 )

P ( Lc + P) Wc + 4 x P x A 2,000,000

*T = 2 x Pt * Como sugerencia para un trabajo de pesca muy fuerte se recomienda dicha formula. Formulas complementarias: D=

Pr

Cm =

N x Rr

8

F .S

H.P.G. =

Ps x d t x 75

Nomenclatura D

= Diámetro del tambor, en pulg.

Pr

= Perímetro del tambor, en cm.

Cm

= Carga máxima permisible en las líneas, en tons.

N

= Numero de líneas guarnidas

Rr

= Resistencia a la ruptura del cable, en tons.

F.S.

= Factor de seguridad, sin unidades (2.5, 3.0, 3.5 ó 4.0)

H.P.G. = Potencia al gancho, en H.P. Ps

= Peso de la sarta de perforación flotada, en Kg. 161



d

= Distancia recorrida, en m.

t

= Tiempo para sacar una lingada, en Seg.

Tvr

= Trabajo realizado en un viaje redondo, en Ton-Km.

W1

= Peso de la T.P flotada, en Kg/m.

P

= Profundidad del pozo, en m.

Lp

= Longitud de una parada, en m.

A

= Peso de aparejo, en kg.

C

= Peso de los D.C. flotada (Kg/m) menos el peso de la T.P.(Kg/m) flotada, multiplicado por la longitud de las D.C., en Kg

Tp

= Trabajo realizado cuando se perfora, en Ton-Km.

T2

= Trabajo realizado para un viaje donde se termina de perforar, en Ton x Km.

T1

= Trabajo realizado para un viaje redondo a la profundidad donde se comenzó perforar, en Ton x Km.

Tm

= Trabajo realizado cuando se muestrea, en Ton x Km.

T4

= Trabajo realizado para un viaje redondo a la profundidad donde se terminó de muestrear, Ton x Km.

T3

= Trabajo realizado para un viaje redondo a la profundidad donde se comenzó a muestrear, en Ton x Km.

Tc

= Trabajo realizado cuando se baja un casing (T.R.), en Ton x Km.

Wc

= Peso de la T.R. en el lodo, en Kg/m.

Lc

= Largo de una T.R., en m.

T

= Trabajo realizado para una operación de pesca, en Ton x Km

Pt

= Trabajo realizado de un viaje redondo a la profundidad total del pozo, en Ton x Km.

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Formula simplificada para calcular el trabajo (TON x KM) del cable en un viaje redondo (T).

T=

P 5000.00

x (0.5 x PT.P x Pl +C + A)

Donde: P = Profundidad del pozo, en m. Pl= Profundidad más longitud de una parada, en m. (Prof. + 28) PT.P. = Peso de la T.P. flotada, en Kg /m. PD.C. = Peso de los D.C. flotado, en Kg / m. A = El doble del peso del aparejo, en kg (20.00 kg para 10.000 kg, 24.000 kg para 12.000 kg etc.).

 

C = P f 1 −

  ; en Kg. P D.C .   PT . P.

P f = Peso total entre D.C. y H.W. flotado, en kg.

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8.2

8.2 Inspección y evaluación de problemas en el cable de perforación.

INSPECCIÓN Y EVALUACIÓN DE PROBLEMAS EN EL CABLE DE PERFORACIÓN

Alargamiento de un cable de acero El alargamiento de un cable de acero en uso podría ser producto de varios factores, algunos de los cuales producen elongaciones que son muy pequeñas y generalmente pueden ser ignoradas. La lista siguiente cubre las causas principales de alargamiento de un cable. Las dos primeras son las más importantes y la tercera tiene una cierta influencia en determinadas circunstancias. 1. Alargamiento debido al acomodamiento de los alambres en los torones y los torones en el cable cuando esta puesto en servicio, lo que usualmente se conoce como “Alargamiento Permanente por Construcción”. 2. Alargamiento elástico debido a la aplicación de una carga axial. Esta se comporta según la “ley de Hooke” dentro de ciertos limites. 3. Expansión o contracción térmica debido a variaciones en la temperatura. 4. Alargamiento causado por la rotación de un extremo libre del cable. 5. Alargamiento debido al desgaste por fricción interna de los alambres en el cable, lo que reduce el área de la sección de acero originando un alargamiento permanente extra por construcción. 6. El alargamiento permanente del cable cuando esta sujeto a carga axiales superiores al “punto de fluencia del acero” (limite elástico). Criterio para el reemplazo de un cable de acero Esto se basa en la cantidad de alambres quebrados o rotos en el cable o en el torón. En este contexto hay que considerar “el patrón“que es un paso del cable.

Figura 8.1

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Como definición se puede decir que “el paso de un cable” es la distancia medida por el eje del cable en donde un torón hace revolución completa alrededor del alma. Una inspección visual de la superficie permite la ubicación del sector de mayor deterioro con respecto a la cantidad y distribución de alambres quebrados. En la tabla 8.1 se mencionan dos tipos de criterios con respecto a la cantidad máxima de alambres quebrados en un cable, sugeridos para mantener un adecuado nivel de seguridad. Si existen más alambres rotos que los indicados, entonces se recomienda el reemplazo del cable. La primera columna se refiere a la cantidad de alambres rotos con una distribución pareja, y la segunda, se refiere a los alambres rotos en un solo torón en la misma longitud axial (un paso del cable). Tabla 8.1

Equipos Grúas puente, Pórtico Grúas torre, Portal. Grúas Móviles Grúas Derrick Tambores de izaje o arrastre simples. Grúas flotantes Polipastos Equipos de izaje personal (1) Equipos de izaje materiales (1)

Máxima cantidad permitida de alambre quebrado En un paso del En un solo torón cable 12 4 6 3 6 3 6 3 3 6 6 3 12 4 6 3 6 3

NOTA: Si existe un sector donde se observa un alambre quebrado dentro del valle entre dos torones, entonces se recomienda que se reemplace el cable de inmediato, porque es probable que el alma haya perdido su consistencia y falte apoyo a los torones exteriores.

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Medición del diámetro de un cable El diámetro correcto del cable es el del círculo circunscrito tangente a todos los torones exteriores. Para medir el diámetro en la forma correcta se recomienda el uso de un calibrador en la manera indicada y a su vez tomar en cuenta que el diámetro real de un cable nuevo es ligeramente superior a su diámetro nominal.

Verdadero diámetro

CORRECTO

INCORRECTO

Figura 8.2

Tambores Los tambores se ranuran cuando los cables trabajan con fuertes cargas o cuando estos se enrollan en varías capas, con el fin de evitar su aplastamiento. Estas ranuras presentan un perfil formado por un arco de circunferencia de 130o y paso igual a 1.15 d., tal como se indica en la figura 8.3.

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Figura 8.3

Por último, las tolerancias permisibles en el diámetro de la ranura de una polea o tambor con relación al diámetro del cable aparecen en el siguiente cuadro: Diámetro de cable (pg) 6.4 – 8 mm (1/4 – 5/16) 9.5 – 19 mm (3/8 – ¾) 20. – 29 mm (13/16 – 1- 1/8) 30. – 38 mm (1-3/16 – 1- ½) 40. -52 mm (1- 19/32 – 2)

Diámetro ranura (pg) + 0.4-0.8 mm + (1/64 – 1/32 ) + 0.8 – 1.6 mm + (1/32 – 1/16) + 1.2 – 2.4 mm + (3/34 – 3/32) + 1.6 – 3.2 mm + (1/16 – 1/8) + 2.4 – 4.8 mm + (3/32 – 3/16)

Ángulo de ataque en poleas y tambores No siempre puede evitarse la formación de un ángulo de desvío en el cable. Esto sucede en instalaciones integradas por un tambor y una polea fija, tal como lo indica la figura 8.4 en las que este ángulo se forma necesariamente; si en ellas el cable toma una oblicuidad excesiva éste tendera a salirse de la polea, produciéndose un enrollamiento irregular, traslapamientos y rápido desgaste del cable por fricción de si mismo contra sus propias vueltas en el tambor. La experiencia ha demostrado que el mejor servicio obtenido es cuando el ángulo de ataque no excede de 2°en tambores ranurados.

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Figura 8.4 Línea central del tambor y de la polea

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Ejemplo: A = 0.38 m hacia el lado derecho del tambor de enrollado. B = 23 m W = ang. tg

A B

= ang. tg

0.38 23

= 0.946 ° ≈ 1°

Ángulo poco menor de 1° para el lado derecho de la cuerda (se encuentra dentro del rango recomendado)

Suponiendo A = 0.76 m hacia el lado izquierdo del tambor de enrollado: el ángulo de la cuerda para el lado izquierdo del tambor de enrollado: w = ang tg

0.76 23

El ángulo de la cuerda para el lado izquierdo es = 1.89 ° aproximadamente 2°. Debe moverse la polea a la izquierda.

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8.3

8.3 Aplicaciones

APLICACIONES

• Con la siguiente información realizar un programa de deslizamiento y corte del cable de perforación.

Diámetro del cable: 1 1/2” Altura del mástil: 43.28 m (142 pies) Factor de seguridad: 5 Malacate: National 1625-DE Diámetro del tambor: 36” Operaciones: Meta de servicio (gráfica 8.1): 40 x 100 = 4000 Ton x Km Meta de servicio con factor de seguridad de 5 (gráfica 8.2): 4000 Ton x Km x 1.0 = 4000 Ton x Km

Corte del cable: 27.0 m Programa: Operación 1

Operación 2

Acumular 2000 Ton x km Deslizar 13.5 m de cable

•

Acumular 2000 ton x km para las 4000 ton x km Deslizar 13.5 m y cortar 27.0 m de cable.

Encontrar el trabajo realizado del cable de perforación en las siguientes operaciones: Viaje redondo: 2500.0 m Viaje redondo: 3020.0 m Perforando: de 2500.0 m a 3020.0 m

Datos: T.P.: 5” – 29.05 kg/m T.P. extrapesada (H.W.): 5” x 3” – 74.50 kgs/m – 110.0 m Lastrabarrenas: 8” x 3” – 219.0 kg/m – 80.0 m (herramienta) Barrena P.D.C.: 12” Lodo: 1.48 gr/cm3 Peso del aparejo: 8 tons. 170


8.3 Aplicaciones

Operaciones: Trabajo de viaje redondo a 2500.0 m Ff = 1 -

1.48 7.85

= 0.8115

Aplicaremos la fórmula simplificada, quedando como ejercicio aplicar la fórmula original como comprobación. P = 2500.0 m P l = 2500.0 + 28 = 2528.0 m PT.P. = 29.05 kg/m x 0.8115 = 23.574 kg/m PD.C. = 219.0 kg/m x 0.8115 = 177.72 kg/m PH.W. = 74.5 kg/m x 0.8115 = 60.457 kg/m A = 2 x 8000 kg = 16,000 kg. Pf = 80.0 m x 177.72 kg/m + 110.0 m x 60.457 kg/m = 20,868.0 kg. 23.574  C = 20,868 x  1 −  = 18,100.0 kg.



T=

2500.0 500,000

177.72 

x (0.5 x 23.574 x 2528 + 18,100 + 16,000)

T = 319.48 Ton x km ≈ 320 Ton x Km. Trabajo de viaje redondo a 3020.0 m, T=

3020.0 500,000

× (0.5 × 23.574 × 3048 + 18,100 + 16,000)

T = 422.96 Ton x km ≈ 423.0 Ton x km. Trabajo perforando: Tp = 3 (T2 – T1) = 3 (423 – 320) = 309 Ton x km * Esta operación se puede realizar en forma directa, iniciando en el producto 0.5, terminando con la multiplicación de la profundidad y dividiendo entre 500,000.

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CAPÍTULO 8. CABLE DE PERFORACIÓN

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