EL TALADRO Y SUS COMPONENTES
Sistema de elevación elevación o levantam iento
Es el sistema que permite elevar componentes en el taladro de perforación, suspendiendo y bajando a la vez grandes pesos requeridos. Este sistema se compone de: 1. Torre o cabria de perforación: perforación:
Es una es estructura que soporta mucho
peso, además de el piso de instalación. Provee en su inferior válvulas especiales llamadas Impide reventones. Esta infraestructura soporta también la sarta de perforación cuando esta está suspendida en las cuñas. La capacidad de una torre de perforación puede variar según la carga, yendo desde los 250000 lbs. hasta 1500000 lbs., con el encuelladero lleno de tuberías soporta vientos aproximados de 100 a 130 km/h. En cuanto a su altura esta no influye en la capacidad de carga del taladro pero si en las secciones de tuberías que esta pueda sacar del hoyo sin tener que desconectarlas, su altura va desde 69 ft hasta 189 ft siendo la más común la de 142 ft. 2. Corona: Corona: Constituye la parte superior del taladro de perforación, perf oración, aquí se transmite el peso de la sarta de perforación a través de un sistema de poleas.
3. Encuelladero: Encuelladero:
Constituye una una plataform plataforma a de trabajo a una altura altura de 80 ft a 90
ft que le permite al encuellador colocar las parejas de tuberías y portamechas al momento de realizar el cambio de mechas, baja de revestidores, entre otros trabajos. 4. Consola del perforador :
Es un accesorio accesorio que permite al perforador tener
una visión general de todo lo que ocurre en cada componente del sistema.
5. Malacate:
Consiste en un cilindro por el cual el cable de perforación se
enrolla permitiendo el movimiento de la sarta de arriba abajo. Este componente permite la transmisión de la potencia para hacer girar la mesa rotaria, carretos auxiliares y, sistema de enrosque y desenrosque de tubería. El malacate posee dos tipos de sistemas: 5.1.
Sistema de frenos: Constituye el freno principal y el freno auxiliar, su principal función es detener el carreto y aguantarlo.
5.2.
Sistema de transmisión: Provee un sistema de cambio de velocidad que el perforador utiliza para levantar la tubería.
En los extremos del eje del malacate se extiende dos tipos de cabezales el de fricción que permite levantar el equipo que se mueve en el piso de la torre, y el mecánico que se utiliza para enroscar y desenroscar tuberías. 6. Bloque viajero y bloque corona:
El bloque corona está ubicado en la parte
superior de la torre y se constituye por una serie de poleas por la cual pasa el cable de perforación y llega al bloque viajero que a su vez se compone de un conjunto de de poleas por las cuales pasa nuevamente el cable de perforación y sube hasta el bloque corona, este procedimiento de sube y baja se llama Guarnear el bloque. Una vez finalizado el guarneo completo, el extremo del cable baja hasta el piso del taladro y se conecta al tambor del malacate.
7. Gancho: Es una herramienta que se ubica debajo del bloque viajero, esta se conecta a equipos para soportar la sarta de perforación y se conecta a una barra cilíndrica para soportar la unión giratoria. Los elevadores constituyen un juego de abrazaderas que sujetan la sarta de perforación permitiendo al perforador bajar y subir la misma hacia y desde el hoyo. 8. Cable de perforación: Esta hecho de alambres de aceros de 1 1/8 in a 1 ¾ in de diámetro y es bastante complejo. Fue diseñado para cargas pesadas y el
diseño de poleas del bloque corona por el cual pasa este cable es de importancia. El desgaste del cable es determinado por el peso, movimiento y distancia. 9. Cuñas:
Son piezas de metal ahusado y flexible que se emplea para sostener
la tubería en la mesa rotaria durante un viaje y evitar que se resbale hacia adentro del hoy. El tamaño de las cuñas debe ser adecuado para la tubería que se vaya a manejar. Las cuñas rotarias se utilizan exclusivamente con tuberías de perforación y para el manejo de portamechas y tubería de revestimiento se utiliza otro tipo de cuñas. 10. Llaves de potencia:
También conocidas como tenazas, su utilidad esta en
hacer conexiones de tuberías para realizar viaje, permitiendo enroscar y desenroscar la tubería de perforación. Este componente consta de mandíbulas o quijadas que se gradúan dependiendo del tamaño de la tubería con la que se vaya a trabajar. Si las llaves al momento de hacer la conexión mientras se mete la tubería al hoyo queda del lado derecho esta se denomina enrosque o apriete, y si queda del lado izquierdo se denomina contra fuerza o de aguante. 11. Cadena de enroscar :
Es una cadena de acero utilizada para enroscar la unión
de tubería cuando esta se introduce al hoyo, enrollando un extremo de la cadena alrededor de la unión de tubería en las cuñas y el otro extremo se sujeta al tambor de enroscar del malacate. Existen otras herramientas giratorias y de torsión de potencia: 11.1. Rotador neumático del cuadrante: Es una herramienta de potencia que se emplea para girar el cuadrante cuando se hace una conexión.
11.2. Tenazas giratorias: Se opera con presión neumática o hidráulica y se emplea tanto para desenroscar como enroscar una tubería. Estas tenazas se fabrican en diferentes tamaños y se hace para el uso con potencia neumática o hidráulica.
Sistema de p otencia
Este sistema está constituido por motores de combustión interna, estos generan la fuerza o la energía que hace operar todos los componentes de un taladro de perforación. La energía producida al taladro puede ser de dos formas: 1. Transmisión de potencia mecánica: Esta transmisión se utilizó hasta hace pocos años, la fuerza producida se transmitía a través de elementos mecánicos. Los ejes de transmisión se unen mecánicamente con poleas y cadenas permitiendo que la fuerza generada por el motor se utilice conjuntamente, este conjunto de cadenas y poleas se le conoce como Central de distribución. La central de distribución a su vez transmite la fuerza de los motores a la mesa rotatoria y el malacate.
2. Transmisión de energía o potencia eléctrica:
Son
utilizadas
en
la
actualidad, esta utilizan motores Diesel para generar la energía eléctrica, las cuales dan energía a grandes generadores eléctricos. La energía generada se transmite a través de cables al engranaje de conmutadores y control, desde este punto la energía fluye a través de cables adicionales hasta motores eléctricos.
Sistema de rotación
Es aquel que hace girar la sarta de perforación y permite el avance de la mecha desde la superficie hasta la profundidad programada. Este sistema se compone de:
1. Sarta de perforación:
Esta compuesta de tuberías de perforación y una
tubería especial de paredes gruesas llamada Portamechas o Lastrabarrenas. Este componente transmite la potencia rotatoria a la mecha para poder perforar.
2. Tubería de perforación:
Esta soportada en la parte superior de la sarta de
perforación, este componente transmite la rotación a través de la mesa rotatoria. El tamaño del tubo es aproximadamente de 30 ft, tiene dos roscas una interna (caja) y otra externa (espiga o pin). 3. Portamechas o Lastrabarrenas:
Estas se ubican en la parte más profunda
del hoyo para dar peso a las mechas y así permitir su avance. El peso de la portamecha va a depender de la longitud, de su diámetro interno y su diámetro externo. Al igual que la tubería de perforación, posee un extremo hembra (caja) y un extremo macho (pin). 4. Mechas: Es uno de los componentes de mayor importancia durante la perforación del pozo. Su elección va a ser tomada de acuerdo a varios factores, como el tipo de formación de perforar y la profundidad. Existe una gran variedad de mechas, entre ellas: 4.1.
Mechas de cono o rodillo: Pueden ser de dientes de acero y de insertos de carburo de Tungsteno. Son utilizadas en formaciones blandas y pueden alcanzar una velocidad de rotación de 180 RPM. Presentan grandes ventajas debido a su alta durabilidad y su buena penetración de los insertos en formaciones blandas.
4.2.
Mechas de diamante: Tienen un diseño muy básico, se fabrican de cuerpo de acero y su matriz de carburo de Tungsteno. Su tamaño y disposición determina el uso de las mismas.
4.3.
Mechas de diamante policristalino (PDC): Contiene muchos cristales de diamantes
pequeños
pegados
en
conjunto.
Presentan
buenos
comportamientos en secciones uniformes de carbonatos o evaporitas y también en areniscas, limolitas y lutitas. El tamaño, forma y número de cortador son importantes en el diseño de estas mechas.
5. Cuadrante o junta Kelly :
Es un tramo de la tubería, tiene un tamaño de 40
ft de largo y su objetivo es transmitir el movimiento de rotación de la mesa rotatoria a la sarta de perforación. El cuadrantes posee una serie de accesorios que tienen funciones especificas:
5.1.
Unión sustituta del cuadrante: Se utiliza para mantener al mínimo el desgaste del enrosque del cuadrante. Este accesorio se encuentra en la parte inferior del cuadrante y se conecta a la sarta de perforación.
5.2.
Válvula de seguridad del cuadrante: Impide que la presión dentro de la sarta de perforación llegue a la unión giratoria y a la manguera de lodos. Se ubica entre el cuadrante y la unión giratoria.
5.3.
Válvula de seguridad para tubería de perforación: Es utilizada como unidad de seguridad.
6. Unión giratoria: Esta construida de acero de alto grado, permite que la sarta de perforación gire además de servir de conducto de circulación para el lodo. Este componente gira a más de 200 RPM y soporta cargas de cientos de toneladas y presiones hidráulicas mayores a 3000 lb/in 2.
7. Mesa rotatoria: Es sumamente fuerte y resistente que hace girar al cuadrante y a la sarta de perforación. La mesa sostiene la sarta de perforación con las cuñas durante los intervalos cuando la tubería no esta suspendida del gancho.
La mesa rotatoria tiene una superficie relativamente plana y limpia, y poseen accesorios que permiten que esta gire
mientras se hace las
conexiones, entre estos accesorios tenemos: 7.1.
Buje de transmisión del cuadrante: Permite que la mesa rotaria al girar, gire al buje del cuadrante y este a su vez gire al cuadrante y a la sarta de perforación.
7.2.
Buje maestro: Esta conectado a la mesa rotatoria y sirve de acoplo al buje de transmisión del cuadrante, de esta manera transmite al cuadrante el impulso de rotación haciendo girar la sarta de perforación.
Sistema Top Dr ive
Consiste en que la sarta de perforación y el ensamblaje de fondo reciban la energía para la rotación desde un motor colgado del bloque viajero. Este sistema cuenta con un Swibel integrado, un manejador de tubería, una cabeza rotatoria y válvulas de seguridad. Ventajas: 1. Menor tiempo de conexión 2. Tiempo de viaje 3. Menos riesgo de atascamiento diferencial 4. Perforación direccional optima 5. Repaso o rectificación del hoyo 6. Ampliación del hoyo 7. Disminución de accidentes 8. Cierre más rápido del pozo en caso de arremetidas Desventajas: 1. Costo de adquisición 2. Instalación 3. Mantenimiento
4. Inexperiencia personal 5. Número de conexiones 6. Riesgo de atascamiento durante las conexiones 7. Corrida de registros dentro de la tubería 8. Ocupación del encuellador
Sistema de circulación
Se constituye por equipos y accesorios que permiten el movimiento continuo del eje principal en el fluido y el lodo de perforación, el cual es preparado en la superficie por equipos especiales. En este sistema los equipos utilizados consta de:
Bombas de lodo:
Recogen lodo de los tanques y lo envía a una línea de
descarga hasta un tubo en el taladro, esta tubería se llama Tubería parada o Stand pipe.
Manguera de lodos:
Esta conectada a la cabeza de inyección o unión
giratoria. El sistema de circulación es un sistema cerrado puesto que el lodo circula todo el tiempo. Su área de preparación en la superficie esta conformada:
Casa de química:
En este lugar se almacena los aditivos que se utilizan
para la preparación.
Embudo de mezcla:
Es un equipo y es utilizado para agregar los aditivos.
Tanque o barril químico:
Este equipo se usa para agregar químicos
líquidos al lodo en preparación.
Deposito a granel :
Este sitio almacena cantidades grandes de aditivos y lo
agrega de forma rápida a la preparación del lodo.
Tanques de lodo:
De acuerdo a su posición en el área puede ser:
a) De asentamiento: Aquí se separan los sólidos remanentes en el lodo pasando a través de un vibrador para ser decantados.
b) De tratamiento y agitación: En este tanque se hace la trata del lodo a través del embudo y el tanque químico. c) De succión: Es donde se almacena el lodo en condiciones óptimas.
Tanques de agua, gasoil y tanques de reserva de lodo: En
su
momento
pueden ser requeridos en la circulación.
1.
Equipos
: de circulación
Movilizan el lodo a través de las bombas de lodo,
estas bombas son de alta potencia y de mucha capacidad para mover volúmenes grandes de fluidos a presiones elevadas. Entre las diferentes bombas utilizadas tenemos la Dúplex, Triplex y Centrifugas diferenciándose en el numero de pistones. Para la perforación de pozo es utilizada mayormente las bombas Triplex, estas permiten alta presiones en menor tiempo. Las centrifugas son utilizadas en los agitadores. Otros equipos de circulación son: 1.1.
Líneas de descargas: Se encarga de llevar el lodo a la sarta de perforación y al hoyo.
1.2.
Líneas de retorno: Traen el lodo que sale del pozo desde la boca de los mismos hasta el tanque.
1.3.
Tubo vertical: Esta conectado a la línea de descarga con la manguera de lodo, permitiendo que el mismo pase a través ella.
1.4.
Manguera rotatoria: Conecta al tubo vertical con la unión giratoria. Debe permitir el movimiento vertical libremente para esto se fabrica con goma especial extrafuerte, reforzada y flexible.
2. E q u i p o s l i m p i a d o r es d e l o d o :
Son equipos que permiten la separación
productos ripios de la perforación del lodo que sale del pozo. Entre ellos tenemos:
2.1.
Vibradores: Utiliza mallas de diferentes tamaño, es el primer paso contra la defensa del aumento de sólidos en el lodo, y el más importante.
2.2.
Hidrociclones: Son recipientes cónicos en la cual una fuerza centrifuga separa las partículas dependiendo del tamaño de los conos.
2.3.
Desarenadores: Se utiliza para separar la arena, un cono puede tener un diámetro interno de 6 in o más.
2.4.
Limpiador de lodo: Consiste en la remoción de sólidos perforados de tamaño de arena, pasando primero por el hidrociclones y haciendo caer la descarga de los mismos sobre un tamiz de malla fina de entre 100 y 325 mesh.
2.5.
Centrifugas de decantación: A través de la fuerza centrifuga aumenta la velocidad de sedimentación de los sólidos, ahorrando así barita. La descargas de la centrifuga son sólidos secos.
2.6.
Degasificadores:
Permiten
la separación continua
pequeñas de gas presentes en el lodo.
de cantidades
Sistema de seg u ridad
Durante una perforación de un pozo los eventos menos deseados son:
Las arremetidas que son intrusión de hidrocarburos o agua salda.
Los reventones que no son más que manifestaciones incontroladas de fluidos. Para solucionar estos dos problemas se tienen equipos especiales en los
taladros, permitiendo el cierre del pozo y evitando que el fluido invasor salga a la superficie. Entre estos equipos especiales tenemos: 1. Válvulas Impide –reventones: Permite un s ello del hoyo en caso de una arremetida, mantiene contrapresión en el hoyo y previene que siga la entrada de fluidos al mismo.
2. Preventores de reventones:
Se utilizan para cerrar el pozo y permitir a la
cuadrilla controlar una arremetida antes de que un reventón. 3. Preventores anulares: Es un elemento de goma que sella el cuadrantes. 4. Preventores de ariete: Sirven de sello y consiste en válvulas de acero. Existen diversos tipos de preventores de ariete: 4.1.
Preventores de ariete de tubería: Cierra la tubería de perforación sin sellar el hoy abierto.
4.2.
Preventores de ariete ciego: Sella el hoyo abierto.
En caso de que alguno de los preventores falle existe un tipo de ariete llamado Corte o Cizallamiento que corta la tubería de perforación, cerrando así el pozo en caso de arremetidas. Es importante saber que los preventores anulares deben colocarse en la parte superior siempre y los preventores de ariete en la parte inferior. Una vez
cerrado el pozo se debe circular el fluido para sacar la arremetida y reemplazarlo con lodo con la densidad adecuada, esto lo hacen los estrangulad ores los cuales son válvulas que se abren completamente e inicia el proceso de bombeo de la arremetida hacia afuera y el bombeo de lodo nuevo hacia el hoyo. Los preventores se cierran o abren con fluido hidráulico que va almacenado a baja presión en un a c u m u l a d o r . 5. Separador de lodo y gas:
Permite restaurar el lodo que sale del poz en
caso de una arremetida, separando el gas y quemándolo a una distancia segura de la instalación. Internamente este separador está constituido por deflectores que hacen que el lodo y gas se muevan más despacio, permitiendo que el lodo fluya al tanque del vibrador mientras que el gas se mantiene encima de él. 6. Líneas de matar :
A través de estas líneas se bombea lodo pesado al
pozo hasta que la presión se restaure. Estas líneas están conectadas en el lado opuesto de las líneas de estrangulación.
7. Tanque de viaje:
se utiliza para contabilizar el volumen del lodo en el
hoyo durante los viajes de tubería, permite detectar si la sarta de perforación está desplazando o manteniendo el volumen dentro del hoyo. Posee una escala graduada que permite la medición exacta de los volúmenes.
