• Motor Liso
Mejorar la perforación Puede adaptarse un bent sub para desviar • No se rota cuando tiene el bent sub • Puede ser ajustable (adjustable bent housing)
• Motor Navegable (steerable)
Teoría de contacto ( 3 puntos ) Pequeña deflexión de la broca Dependiendo del grado de ajuste, el motor se puede rotar.
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• Motores Direccionales
Hacer kick-offs, correcciones, control de ángulo, side tracking
• Motores Lisos
Incrementar ROP, mantener ángulo, control efectivo en formaciones difíciles “crooked hole country”
• Aplicaciones especiales
Abrir ventanas, molinos, ampliar agujeros, Impulsar Sistema Rotatorio RSS (motor assist) , Radio corto, etc.
Ensamble nsamble “ catch” / o válvula de alivio
Sección de fuerza rotor/estator Ensamble de transmisión Área Ár ea de ajust e del codo
Sección de cojinetes/baleros Eje/flecha impulsora
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Cojinetes/ baleros
Estator
Varilla flexible
Drive Sub (Bit Box)
1 etapa
Eje/flecha
Abierta
Junta Universal
Cerrada Flujo del lodo
Camisa del pistón
a) Mono Lóbulo b) Multi Lóbulos
Rotor
• Metiendo tubería
Permite llenar la tubería al bajar
• Sacando tubería
Camisa del Estator
Válvula bypass
Permite que el fluido salga al sacar la tubería
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• La función del mandril “catch” es minimizar la posibilidad de perder otros componentes del motor en caso de que alguna conexión externa se soltara o quebrara.
• Condiciones normales de operación:
• -el catch rota con el rotor • Falla en conexión: • -- Con el motor en fondo --- perdida de presión repentina • --al levantar fuera de fondo, la presión aumenta cientos de psi
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Operación Normal
`
Catch Mandril Unseated `
Top Sub
Top Sub Catch Mandril Seated
`
Motor off Bottom
Connection Failure
• Convierte la energía hidráulica en energía mecánica
Proporciona torque a la broca
• Consiste de un rotor con forma helicoidal (sinusoide) y un estator en forma de espiral. • El rotor tiene un lóbulo menos que el estator. Eg. # Lóbulos del estator = # Lóbulos del rotor +1
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Estator (Elastómero)
Dirección de Rotación
Rotor recubierto
Flujo de lodo
• El estator tiene un “lóbulo” mas que el rotor
La interface entre rotor y el estator crea un espacio o cámara (cavidad-tolerancia)
• Cuando el rotor gira a la derecha, cada cámara se mueve hacia abajo. • La presión del fluido ejerce una fuerza en el rotor excéntrico. • La fuerza excéntrica produce torque y rotación.
Junta Universal
El fluido hidráulico pasa por la pared del estator presionando contra el rotor y así se crea la rotación del rotor
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Línea de centro del rotor
Power Section Operation
Línea de centro del estator
La alta presión del fluido dentro de la cavidad presiona contra las superficies del rotor y del estator
`
. Como resultado de la presión diferencial , el rotor gira alrededor de su línea de centro
• Motores de baja velocidad
5:6, 6:7…9:10 Utilizados en pozos direccionales y pozos horizontales.
• Motores de velocidad media
3:4, 4:5 Utilizados en pozos verticales, y ER (extended reach)
• Motores de alta velocidad
1:2, 2:3 Utilizados en sidetracks.
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Alta velocidad y bajo torque
1/2
5/6
4/5
7/8 Baja velocidad y alto torque
1/2
2/3
3/4
5/6
7/8
9/10
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Torque
s e t n a t s n o a c v n i t ó a i l s e e R r p a e i c d n a e i d c í i f a E c y o j u l f n o c
Motor RPM
1/2
2/3
3/4
4/5 5/6 6/7 RAZON ROTOR/ESTATOR
7/8
8/9
9/10
Efici enc ia relativa de m oto res de ig ual tam añ o
• El rotor es una flecha en espiral diseñado para entrar en el estator • Barra solida de acero inoxidable y plateado con cromo o Carburo de tungsteno para reducir la corrosión y disminuir la fricción
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• Estator convencional
Moldeado alrededor del metal, el elastómero es de un espesor no uniforme.
• Estator de pared uniforme
El elastómero tiene un espesor uniforme; esta contorneado alrededor de una camisa metálica (magnum)
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Motor Proyectos
Goma
Sección de poder convencional
Sección de poder de pared uniforme Acer o
Temperatura Swell of Elastómero Elastómero hinchado
Ya que el espesor del elastómero en un estator convencional varia, la cantidad de expansión termal varia alrededor internamente. El perfil geométrico interior distorsionado degrada el rendimiento de la sección de poder del motor e incrementa aun mas la generación de calor por fricción incrementando la distorsión. Elastomer
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Solución de estator de pared uniforme
El reforzamiento de acero del lóbulo del estator incrementa la resistencia del lóbulo a la flexión y distorsión y minimiza la perdida de rendimiento. El reforzamiento de acero del lóbulo incrementa la trasferencia de calor del lóbulo que ahora resiste la degradación termal del elastómero. Capas mas delgadas de elastómero se hinchan menos a temperaturas elevadas y no distorsionan el perfil interno como en un estator convencional.
• Mayor variedad
• Mayor torque
• Mayor disponibilidad
• Velocidad mas consistente
• Mas Barato
• Menos sensible a la temperatura • Mayor confiabilidad
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• La tolerancia correcta de operación es +0.02”. • Elastómero se expande con la temperatura y la absorción de fluido. • Elastómero se comprime con la presión hidrostática.
• RPM es proporcional al flujo que pasa por la sección de fuerza. • El torque es proporcional a la presión diferencial en la sección de fuerza • El torque es independiente del flujo
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• Mas lóbulos = Mayor torque • Mas lóbulos = Menos Revoluciones por minuto • Mas etapas = Mayor torque • Mas etapas = Mayor presión disponible • Tolerancia mas reducida = Mayor torque / Menor slip (desliz entre rotor y estator) • Exceso de presión = Reducción en la vida del Elastómero • Exceso de flujo = El motor se atasca • Stall motor = Reduce vida del estator
Bent Housing Ajustable
`
`
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• 3 Modalidades
0-2 0-3 0-4 utilizado en perforacion de pozos de radio corto. 0-5 Fijos
Adjustable Bend Housing
Estator Camisa superior Anillo de ajuste
Upper Housing
Upper Housing
Adjustment Ring
Adjustment Ring
Lower Housing
Lower Housing
`
Camisa inferior Camisa de cojinetes
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• El sistema de la junta universal transmite torque y empuje a la broca. • Convierte el movimiento excéntrico a movimiento concéntrico. • Hecho de materiales de alta resistencia, diseñado para soportar fatiga.
• La flecha transmite el torque y empuje • Convierte el movimiento a concéntrico
U-Joint Housing
Rotor
Rotor
Drive Sub
Flujo de lodo Ensamble de la junta universal
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Rotor
Rotor
Drilling Fluid Flow Path
U-Joint Housing
Drive Sub
Flexible Shaft Assembly (Titanio)
• Los cojinetes (thrust bearings) suportan la fuerza que resulta de el Peso sobre la broca (WOB) y el empuje hidraulico. • Los baleros (Radial bearings) soportan cargas radiales en la flecha.
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• La mayoría de las fallas en los motores se deben al desgaste del estator. • Conforme el estator se desgasta, la presión y la fuerza disminuyen.
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La flexión del lóbulo del estator causa una generación de calor por fricción que se acumula en el elastómero. Como los elastómeros son aislantes el calor producido por fricción en el centro de los lóbulos no pueden escapar al fluido o al tubo de acero. Esta temperatura elevada eventualmente degrada al elastómero en el centro de los lóbulos del estator.
Elastómero de lóbulo de estator distorsionado o flexionado por alta presión de fluido lo que permite perdidas. Las perdidas de fluido limitan el torque del motor y causan un decremento en la velocidad del motor.
Perfil original del estator.
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Failure Mode for Convencional Stators
Los centros de lóbulo degradados por temperatura eventualmente alcanzan el punto en que el lóbulo de estator entero falla o se desintegra. Pedazos del estator fallado pueden causar daño colateral en las porciones axiales inferiores del estator y el motor.
La siguiente curva muestra que a 300 psi de presión diferencial y un gasto de 200 GPM, la velocidad aproximada de este motor es de 96 rpm y su torque es de 1560 ft-lbs.
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Mud Motors
$71,668.00
$66,550.00
3 3/4" 4 3/4"
4 3/4" PF
4 3/4" HOTT 6 1/4"
$93,170.00 $258,582.00
$94,402.00
6 1/4" PF
$111,804.00
6 3/4" (includes 6 1/2")
6 3/4" PF (includes ESX)
6 3/4" HOTT 7 3/4"
$139,755.00
8" HOTT
$167,706.00
$328,677.00
$186,340.00
9 5/8" ComboPF
9 5/8" PF 11 1/2"
$173,030.00 $281,144.00
7 3/4" PF
9 5/8"
$111,804.00
$239,580.00 $239,580.00 $260,876.00
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MTBF
Pathfinder USA/ Motor MTBF Summary/ 2008 M o to r Size/
To tal
To tal
Nu m b er
YTD
O D R an g e/ In c h es
No . Ru n s
D& C H r s
Failu r es
M TB F
3 3/4″ → 9 5/8″
4,838
248,842
59
4,218
Preguntas y Respuestas
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