TIPOS DE TALADROS DE PERFORACIÓN Los equipos de perforación perforan o hacen huecos en la tierra para encontrar petróleo y gas. Se emplean en tierra firme y en mar adentro. Algunos son grandes y otros son pequeños. Los equipos grandes perforan huecos muy profundos, 20000 pies (7000 metros o mas). Los equipos pequeños perforan algunos pies o metros. Se pueden clasificar de la siguiente forma: A. EQUIPOS DE TIERRA: Pueden ser autopropulsados (wheel mounted) o convencionales (standard rigs); éstos perforan en tierra firme y son el tipo más común de equipos de perforación. Los miembros de la cuadrilla pueden mover los equipos de perforación terrestre en camiones, tractores, remolques, helicópteros, trailers, y en algunos casos bastante raros, usando equipos especializados de aire presurizado. Los equipos pequeños y livianos son fáciles de mover. Los equipos ultrapesados (ultraheavy) pueden ser muy difíciles difícil es de mover.
B. EQUIPOS COSTA AFUERA: 1. Soportados en el fondo: 1. Barcazas (barge): Estos son pequeños buques de fondo plano que solo se pueden usar en aguas poco profundas como en los deltas, pantanos, lagunas, ríos y lagos someros, profundidades de hasta 20 pies. 2. Jackup Estos equipos pueden perforar en profundidades de agua hasta 400 pies. Están formados por un casco o plataforma que se apoya en columnas, generalmente tres, estas a su vez se apoyan en el lecho marino. Para moverlas, dichas columnas se levantan y el taladro puede flotar en su casco y así remolcarlo. Dado que así plegado tiene muy alto el centro de gravedad, hay que moverlo muy despacio y en mar muy calmado. Una vez en la posición requerida, las columnas se asientan en el lecho marino haciendo una estructura muy estable. 2. Equipos flotantes: 1. Barcos (Drill ships): Los buques de perforación pueden perforar en aguas profundas. Estos buques tienen su propio medio de propulsión y viajan fácilmente de una a otra localización. Por estar sobre la superficie del agua, no son tan estables como las plataformas semisumergibles, por lo tanto no son aptos para perforar en aguas turbulentas. Su ubicación es mantenida mediante control automático de posición. Para conectar el fondo del pozo al buque se utiliza un riser, con una junta escualizable que permite algo de movimiento horizontal.
2. Semisumergibles (Semisubmersibles): Son taladros flotantes capaces de perforar en aguas profundas. La mesa está soportada por patas o columnas y estas a su vez por pontones debajo del agua. Los pontones y las columnas son utilizados para lastrar y equilibrar la plataforma. Al quedar equilibrada por debajo del agua evita el inconveniente de turbulencia en la superficie del agua, por lo cual son apropiadas para perforar en aguas turbulentas. Las BOP se instalan en el lecho marino, directamente al revestimiento del pozo. Estas se instalan a control remoto y con cámaras marinas. Esto permite que la plataforma pueda abandonar el pozo en caso de necesidad. 3. Fijas: Estas plataformas son estructuras montadas especialmente cuando no se requiere movilidad. Se utiliza para realizar múltiples pozos desde una misma localización o para desarrollar un campo. Pueden ser de dos diseños: - plataformas soportadas por pilotes: consiste en una estructura de acero clavada en el lecho del mar. - plataformas por gravedad: son hechas en concreto y acero, estas plataformas son normalmente construidas en tierra y luego remolcadas y armadas hasta la posición definitiva. EQUIPOS DE SUPERFICIE 1. Sistema de levantamiento: La función de una torre o taladro de perforación es perforar y para ello debe tener un equipo que permita elevar otros componentes y a la vez bajar y soportaren suspensión grandes pesos requeridos, como lo es el caso de las sartas de perforación o revestimiento. 1. corona: Es un arreglo de poleas montado en el tope de la torre de perforación. La mayoría de las coronas tienen de cuatro a siete poleas que pueden ser hasta de cinco pies de diámetro y están montadas en fila en un pasador central. 2. Encuelladero: Constituye una plataforma de trabajo ubicada en la torre, su altura depende del número de tubos conectados que se manejen en el taladro y permite que el encuellador coloque las parejas de tubería y portamechas, mientras se realizan operaciones como: cambio de mechas, bajada de revestidores, etc. Para ello, este accesorio consta de una serie de espacios semejando un peine donde el encuellador coloca la tubería. 3. Bloque viajero:
Está ubicado en la parte superior de la torre, constituido por una serie de poleas. Su función es la de proporcionarlos medios de soporte para suspender las herramientas. Durante las operaciones de perforación se suspenden el Gancho, la Unión Giratoria, el Cuadrante, la Sarta de Perforación y la Mecha. Durante las operaciones de cementación del pozo, soportara el peso de la tubería de revestimiento. 4. Top drive 5. Torre 6. Tubería perforación 7. Mesa 8. Subestructura 9. Planchada 2. Sistema de rotación 1. mesa rotaria 2. swivel 3. kelly cuadrante 4. top drive 3. sistema de circulación 1. bombas de lodo 2. tanques de lodo 3. flowline 4. equipo de control de sólidos 5. sistema de control de presiones 6. sistema de potencia EQUIPO DE CONTROL DE SÓLIDOS EQUIPOS LIMPIADORES DEL LODO: 1. LOS VIBRADORES constituyen el primer y más importante dispositivo para el control mecánico de los sólidos. Utilizan mallas de diferentes tamaños que permiten remover recortes de pequeño tamaño, dependiendo del tamaño de las mallas, las cuales dependen de las condiciones que se observen en el pozo. El vibrador es la primera línea de defensa contra el aumento de sólidos en el iodo. 2. LOS DESARENADORES son utilizados con el propósito de separar la arena, utilizando generalmente un cono de 6" o más de diámetro interno. Estos conos
manejan grandes volúmenes de lodo pero tienen la desventaja de seleccionar tamaños grandes de partículas, de allí que debe ser instalado adecuadamente. 3. EL LIMPIADOR DE LODO consiste en una batería de conos colocados por encima de un tamiz de malla fina y alta vibración. Este proceso remueve los sólidos perforados de tamaño de arena, aplicando primero el Hidrociclón al lodo y haciendo caer luego la descarga de los Hidrociclones sobre el tamiz vibratorio de malla fina. El lodo y los sólidos que atraviesan el tamiz, son recuperados y los sólidos retenidos sobre el tamiz se descartan; el tamaño de la malla varia entre 100 y 325 mesh. 4. LAS CENTRÍFUGAS DE DECANTACIÓN estas se encargan de aumentar la velocidad de sedimentación de los sólidos mediante el reemplazo de la fuerza de gravedad por la fuerza centrifuga. Los aumentos de viscosidad y resistencia de gel, son los mejores indicadores de que debe emplearse una centrifuga en un sistema de lodo densificado. Además de servir para ahorrar Barita y para el control de viscosidad; las centrifugas también pueden tener otras aplicaciones. La descarga de la misma son sólidos secos. La reducción de costos del lodo sin sacrificar el control de las propiedades esenciales del mismo, es el único propósito real y la justificación para emplear una centrifuga de decantación. 5. LOS DESGASIFICADORES son equipos que permiten la separación continua de pequeñas cantidades de gas presentes en el lodo. El gas al entrar en contacto con el lodo de perforación, provoca una reducción en su densidad, cuestión indeseable durante el proceso de perforación, ya que puede dar origen a una arremetida por la disminución de la presión hidrostática. Igualmente, el gas en el lodo reduce la eficiencia de las bombas de lodo; por estas razones es necesaria la presencia de degasificadores en todos los equipos de perforación. Sistema de Izaje
Aporta los medios para levantar y bajar la sarta de perforación, la tubería de revestimiento y otros equipos sub superficiales, para realizar conexiones y viajes. El sistema de izaje es un componente vital del equipo de perforación. Este sistema suministra un medio por el cual se da movimiento vertical a la tubería que está dentro del pozo; esto es, bajar y sacar la sarta de perforación y la T.R. Los principales componentes de este sistema son: y y y y y
Mástil y subestructura Malacate La corona y la polea viajera (Sistema de poleas) El cable de perforación Equipo auxiliar tal como elevadores, gancho, etc.
Mástil
Es una estructura de acero con capacidad para soportar todas las cargas verticales, cargas excedentes y el empuje por la acción del viento, la longitud de éstos varía de 24 a 57m y soportan cargas estáticas de 125 a 1500 tons. y se dividen por su construcción en:
y y y
Voladizo Plegable Telescópico
Subestructura
La subestructura se construye de acero estructural y las cargas que debe soportar son superiores a las que soporta el mástil, ya que además de soportar el mástil, soporta al malacate, la mesa rotaria, el piso de trabajo y debe tener una altura suficiente para permitir la instalación del conjunto de preventores y la línea de flote. Malacate
Es el elemento que utiliza la energía del sistema de potencia para aplicarle una fuerza al cable de perforación. Está provisto de un sistema de frenos para controlar las altas cargas y un sistema de enfriamiento para disipar el calor generado por una fricción en las balatas. El tambor del malacate tiene un ranurado (lebus) para acomodar el cable de perforación. Cable de Perforación
El cable de perforación une al malacate con el ancla del cable y está guarnido a través de la corona y la polea viajera con objeto de darle movimientos verticales a esta. El cable está formado por torones y un alma, varios torones se tuercen alrededor de un alma para forrar el cable. Sistema de Poleas
El sistema de poleas es el que une mediante el cable de perforación al malacate con tubería de perforación o revestimiento y proporciona un medio mecánico para bajar o levantar dichas tuberías. El sistema de poleas se compone de: la corona la polea viajera. Corona
La corona es un sistema de poleas fijas colocadas en la parte superior del mástil. Polea Viajera
Como su nombre lo indica es de libre movilidad. También se le conoce como block o gancho. El sistema de poleas nos permite reducir la fuerza requerida para sacar o meter la tuberia. Sistema de circulación
La función principal del sistema de circulación, es la de extraer los recortes de roca del pozo durante el proceso de perforación. El sistema esta compuesto por equipo superficial y subsuperficial. Equipo Superficial
y y y y y y
Bombas Presas de lodo (descarga, aislamiento y succión) Stand pipe, swivel y flecha Equipo de control de sólidos Desgasificador Temblorina
Equipo Subsuperficial y y y y y
Tubería de perforación preventores lastrabarrenas barrena el pozo mismo
Bombas
El componente más importante en el sistema de circulación es la bomba de lodos y la potencia hidráulica suministrada por ésta, ya que de esto dependerá el gasto y la presión requeridos para una buena li mpieza del pozo. Si las bombas no trabajan de forma eficiente proporcionando el gasto de lodo y la presión adecuada se pueden presentar los siguientes problemas. y y y y
Limpieza inadecuada del pozo. Disminución en la velocidad de penetración. Atrapamiento de la sarta de perforación. Incremento en el costo del pozo.
El Stand pipe es una pieza tubular fijada a una pierna del mástil en el extremo inferior se conecta con la descarga de la bomba y en el extremo superior se conecta una manguera flexible de alta presión. Cuello de ganso y Swivel
El cuello de ganso es una pieza tubular que une a la manguera flexible con el swivel. El swivel se conecta en una parte inferior con la flecha o kelly y nos permite girar la sarta de perforación mientras se circula, Temblorina
Es el primer equipo utilizado para el control de los sólidos producto de la perforación, se instala sobre la presa de descarga, consta de una malla que es vibrada mediante un motor. Sistema de Rotación
El objetivo del sistema de rotación es proporcionar la acción de rotación a la barrena para que realice la acción de perforar. En la actualidad existen 3 formas de aplicar la rotación a la barrena y son: 1. Sistema Rotatorio convencional 2. Top Drive 3. Motor de fondo Sistema rotatorio convencional
Es superficial y trasmite la rotación a la tubería a través de sus componentes que son: y y y y y
Mesa
Mesa rotaria Buje maestro Bushing kelly Unión giratoria (Swivel) Sarta de perforación Rotaria
Tiene como objetivo proporcionar el movimiento giratorio, que en conjunto con los bujes es trasmitido a la flecha, al swivel y a la sarta de perforación. Buje Maestro
Se instala en la mesa rotaria y es el elemento que junto con la cuña fijan la sarta de perforación a la rotaria para trasmitirle el movimiento. Bushing
Kelly o
Bushing
Se instala en el extremo inferior de la flecha y se une al buje maestro mediante unos pines para trasmitir el movimiento a la flecha. Flecha o Kelly
Es un elemento de acero de forma cuadrada y hexagonal que se instala en la parte superior de la tubería de perforación, en ella se instalan válvulas de seguridad en ambos extremos para el control de flujos del pozo. Swivel
Este elemento está sostenido por la polea viajera y se instala en la parte superior de la flecha. Sarta de perforación
Esta encargada de trasmisión de la rotación desde la superficie hasta el fondo del pozo (a la barrena) y esta compuesta por: y y y y y y y
Tubería de perforación Tubería Pesada (heavy weight) Martillo Lastrabarrenas (drill collar) Combinaciones Estabilizadores Barrena y portabarrena
Top Drive
Es un equipo superficial utilizado para imprimir rotación a la sarta de perforación sin la utilización de la mesa rotaria ni la flecha, sus principales componentes son: y y
Unión giratoria integrada Manguera flexible
y y y y y y y
Motor eléctrico Árbol de transmisión Caja de transmisión Preventores tipo Bop Llave de apriete Sustituto Control remoto para gancho
Al ser un elemento de recién innovación, su utilización es muy costosa, razón por la cual únicamente se utiliza en perforación costa fuera y en tierra en pozos: y y y y
Motor
Horizontales Multilaterales Desviados Perforación bajo balance -(B.B) de fondo
Esta herramienta es sub superficial ya que se instala inmediatamente arriba de la barrena y la acción de rotar es generada por el fluido de perforación. Al circular el lodo de perforación presurizado a través del estator y el rotor da lugar a la rotación que es trasmitida directamente a l a barrena. Esta herramienta es muy utilizada en pozos desviados, horizontales y multilaterales en combinación con el sistema convencional mesa rotaria.
