SEMINARIO PEFORACIÓN DE POZOS POZO S PARA PARA CUÑEROS DOCENTE: ING. RAFAEL VILLAMIZAR SOLANO FUNDACIÓN AUTONOMA DE SANT SANTANDER ANDER BUCARAMANGA-2014
COMPETENCIAS DEL SEMINARIO
Tener los conocimientos básicos de un equipo de perforación y conocer las técnicas de cálculo para resolver problemas.
Desarrollar las habilidades y destrezas para la identificación de los equipos de perforación.
Analizar y evaluar los trabajos y operaciones de perforación desde el punto de vista técnico.
Desarrollar la capacidad de análisis y elaboración de diseños en perforación.
Identificar la importancia de la tecnología en perforación de pozos y el contexto de la Industria Petrolera.
Fuente: http://www.esc http://www.escuelacolombianad uelacolombianadepetroleos.edu epetroleos.edu.co/wp-conte .co/wp-content/uploads/2 nt/uploads/2013/05/Perforac 013/05/Perforacion_2.jpg ion_2.jpg
COMPETENCIAS DEL SEMINARIO
Tener los conocimientos básicos de un equipo de perforación y conocer las técnicas de cálculo para resolver problemas.
Desarrollar las habilidades y destrezas para la identificación de los equipos de perforación.
Analizar y evaluar los trabajos y operaciones de perforación desde el punto de vista técnico.
Desarrollar la capacidad de análisis y elaboración de diseños en perforación.
Identificar la importancia de la tecnología en perforación de pozos y el contexto de la Industria Petrolera.
Fuente: http://www.esc http://www.escuelacolombianad uelacolombianadepetroleos.edu epetroleos.edu.co/wp-conte .co/wp-content/uploads/2 nt/uploads/2013/05/Perforac 013/05/Perforacion_2.jpg ion_2.jpg
PERFORACIÓN DE POZOS
El objetivo de la perforación de pozos de petróleo y gas es suministrar un conducto entre el yacimiento con los fluidos hacia la superficie , en la cual se busca permitir retirar dichos fluidos con carácter comercial.
Fuente:http://2.bp.blogspot.com/-Y2CrbaYzPxI/T202o7P00VI/AAAAAAAAAAU/berT381CtWo/s1600/Image19.gif
PERFORACIÓN DE POZOS
Luego de realizar una exploración sísmica, la prospección geofísica para la determinación de hidrocarburos en el subsuelo; se procede a la perforación de pozos de exploración.
Muchas destrezas especiales se requieren para perforar un pozo de manera segura y económica.
Compañías de servicios, contratistas y consultores, cada uno con su propia organización, proveen servicios necesarios.
Existen grupos especializados de ingeniería de perforación en las grandes compañías petroleras.
Fuente: Modificado de http://www.youtube.com/watch?v=m7WkBGZvPOs
TECNOLOGIAS DE LA PERFORACION La Tecnología de la Perforación de Pozos toma en cuenta diferentes aspectos como son:
.
Desarrollo
Investigación
Modernización
El Objetivo de esta Tecnología de Perforación es: “Lograr perforar pozos petroleros en forma eficiente, segura, económica y que permita la explotación adecuada de los hidrocarburos”.
TECNOLOGIAS DE LA PERFORACION Se debe estar renovando continuamente la tecnología de perforación de acuerdo a las situaciones que se vayan presentando, por lo tanto se necesita de una optimización que tiene que contar con su propio objetivo, este objetivo de la Optimización de la Perforación es “Incrementar la eficiencia de las operaciones involucradas en la Perforación de Pozos ”.
Fuente: http://noticiasmontreal.com/wp-content/uploads/2012/03/Pozo-Petrolero-Argentina.jpg
PLANIFICACION DE UN POZO PETROLERO
La Industria de la Perforación esta cambiando rápidamente en todas las áreas (tecnología, seguridad, administración, relaciones contractuales, entrenamiento, etc). Por lo que se tienen que ser más eficientes para mejorar las habilidades, adquirir nuevas tecnologías y mejorar las formas de trabajo.
La computación a creado cambios dramáticos, ayudando a obtener mejores decisiones. Se puede almacenar, analizar y resumir grandes cantidades de datos y realizar cálculos complejos fácilmente. Fuente: Fundamentos de exploración y producción, perforación de pozos NOUS GROUP
PLANIFICACION DE UN POZO PETROLERO
Fuente: Fundamentos de exploración y producción, perforación de pozos NOUS GROUP
PLANIFICACION DE UN POZO PETROLERO
Fuente: Fundamentos de exploración y producción, perforación de pozos NOUS GROUP
PLANIFICACION DE UN POZO PETROLERO
Fuente: Fundamentos de exploración y producción, perforación de pozos NOUS GROUP
FACTORES PARA LA PLANIFICACION DE UN POZO PETROLERO La planeación de la perforación del pozo es una de las etapas importantes, en donde se establecen como premisas en el proceso los siguientes factores: La estimación del costo de perforación para determinar la factibilidad económica de la perforación del pozo.
Economía
Control del costo para la minimización de los gastos totales de la perforación a través de un programa apropiado.
Equipo adecuado.
Seguridad del personal.
Protección al medio ambiente.
POZOS EXPLORATORIOS
Un pozo es “exploratorio” (wildcat), su propósito es descubrir un nuevo yacimiento de petróleo o gas.
Usualmente, el grupo de geología de la empresa recomienda las localizaciones de los pozos exploratorios, mientras que el grupo de ingeniería de yacimientos recomienda las localizaciones de los pozos de desarrollo.
Fuente: http://ep00.epimg.net/diario/imagenes/2008/01/15/economia/1200351601_740215_0000000000_noticia_normal.jpg
POZOS EXPLORATORIOS
Un pozo es “exploratorio” (wildcat), su propósito es descubrir un nuevo yacimiento de petróleo o gas.
Usualmente, el grupo de geología de la empresa recomienda las localizaciones de los pozos exploratorios, mientras que el grupo de ingeniería de yacimientos recomienda las localizaciones de los pozos de desarrollo.
Fuente: http://ep00.epimg.net/diario/imagenes/2008/01/15/economia/1200351601_740215_0000000000_noticia_normal.jpg
POZOS DE DESARROLLO El propósito de un pozo de “desarrollo” es explotar un yacimiento conocido.
El primer pozo que se perfora en un yacimiento para encontrar gas o petróleo se denomina pozo exploratorio. Si éste es exitoso, se perforan pozos de avanzada para determinar el tamaño del yacimiento.
Por último, se perforan pozos de desarrollo cuyo número depende del esquema recomendado para dicho yacimiento
Fuente:http://cuentame.inegi.org.mx/economia/petroleo/imagenes/capas.jpg
FACTORES QUE SE DEBEN TOMAR EN CUENTA PARA LA PERFORACIÓN DE UN POZO PETROLERO
Evaluación Geológica Perspectiva Geofísica Exploración de Perforación Evaluación de Perforación Desarrollo de perforación
TIPOS DE COMPAÑIAS DE PERFORACIÓN
Operadoras
Son las que tienen el derecho de perforar y producir el petróleo en un lugar en particular ECOPETROL OXY HOCOL TEXACO…etc
Compañías
Perforación Suministran el equipo con el cual se va a realizar la perforación
Servicios
Registros Lodos Casinos Cementación Brocas
TIPOS DE PERSONAL DE PEFORACIÓN
COMPANY MAN: Jefe de la compañía operadora Se encarga de: Programar la estrategia de perforación Supervisión del manejo eficiente de los equipos Coordinación de servicios y suministros Tomar decisiones locales durante la perforación
Jefe del Taladro O Tool Pusher: Jefe de la compañía de servicios de perforación Tiene 3 supervisores en turnos de 12 horas. La cuadrilla que opera la torre son:
El perforador : Opera y toma las acciones inmediatas en el taladro El encuellador (Derrickman) : Trabaja en lo alto de la torre, se encarga de tener responsabilidad en almacenar la tubería de perforación Cuñeros: Se ubican en la parte de la plancha, son los ayudantes del perforador, colaboran a enroscar y desenroscar las conexiones y trabajan las cuñas y los trabajos necesarios para mantener el taladro.
Personal compañía operadora • • • • • • •
1 Company Man 1 Ing. Perforación 1 Ing. Lodos 2 Geólogos 1 Ing. Ambiental 2 Supervisores 4 Operadores
Personal compañía de servicios • • • • • • • • • •
1 Jefe del taladro 1 Mecánico 1 Electricista 1 Jefe de Bodega 1 Enfermera 3 Maquinistas 3 Encuelladores 3 Aceiteros 9 Cuñeros 3 Recoge muestras
Servicios •
•
•
•
Operadores de cementación Operadores de registros registros de pozos Personal en los casinos Seladores
TIPOS DE INTALACIONES DE PERFORACION
TIPOS DE INSTALACIONES DE PERFORACION Se pueden clasificar ampliamente en 6 tipos diferentes:
Equipos de Tierra.
Equipos Sumergibles
Plataformas Auto – Elevables.
Plataformas Fijas en el Mar.
Equipos Semi-submergibles
Barcos de Perforación
EQUIPOS PARA PERFORAR EN TIERRA FIRME (ONSHORE)
Típicamente se fabrican en configuraciones liviana, mediana y pesada. Se movilizan empleando camiones de carga pesada y grúas Los equipos livianos sólo pueden perforar unos pocos miles de pies Los grandes son capaces de perforar por encima de los 20,000 pies
Fuente Perforación de pozos, entrenamiento SCHLUMBERGER
EQUIPOS DE PERFORACION SUMERGIBLES
Fuente Perforación de pozos, entrenamiento SCHLUMBERGER
Ideales para perforar en aguas muy someras. Pueden navegar o ser remolcados. Se sumergen cuando los compartimientos del casco son inundados con agua.
El equipo se apoya en el lecho del agua y parte del mismo queda por encima del nivel del agua para permitir el trabajo de la cuadrilla de perforación.
Estos equipos son apropiados para pantanos poco profundos, ríos y aguas interiores Construidos especialmente como sumergibles.
Pueden operar también en áreas con frío extremo. Profundidades típicas del agua son de 20 pies
PLATAFORMAS MÓVILES AUTO-ELEVABLES (OFFSHORE)
Se en encuentran en el mar y poseen patas estructurales que se pueden subir y bajar a voluntad. Cuando las patas son levantadas el equipo flota en el agua y puede ser remolcado o transportado por barco a otra localización. Al llegar a la nueva localización se bajan las patas hasta que penetren y se afiancen sobre el lecho marino. La plataforma se eleva entonces sobre el nivel del agua. Las plataformas Auto – Elevables pueden perforar en aguas hasta de 400 pies Fuente Perforación de pozos, entrenamiento SCHLUMBERGER
PLATAFORMAS FIJAS AUTOSUFICIENTES Y PLATAFORMAS FIJAS CON BARCOS DE APOYO
Permanecen inmóviles una vez construidas.
Pueden perforar varios pozos desde una misma localización.
Pueden ser autosuficientes o asistidos por barcazas (chalanas) de servicio.
BARCOS PERFORADORES Son unidades flotantes costa afuera autopropulsadas, Emplean sistema para control de reventones similares a los SemiSumergibles. Una Placa-Base de acero con hueco central se posiciona en el lecho marino para indicar el sitio en donde se perforará el pozo.
Los equipos Semi-Sumergibles y Barcos Perforadores se posicionan sobre la placa para comenzar la perforación del pozo a través de ellas Fuente Perforación de pozos, entrenamiento SCHLUMBERGER
RESUMEN DE LAS INSTALACIONES DE PERFORACIÓN
Equipos de tierra
Equipos semisumergibles
Plataformas
autoevaluables
Fuente Perforación de pozos, entrenamiento SCHLUMBERGER
Plataformas fijas en el mar-barco apoyo
Plataformas sumergibles
Barcos de perforación
METODOS DE PERFORACIÓN
METODOS DE PERFORACION PERFORACION A PERCUSION: Es un método lento y de profundidad limitada, que rara vez se utiliza. Se basa en triturar la roca elevando y dejando caer una pesada barrera cincel con vástago sujeta al extremo de un cable. Cada cierto tiempo se extrae la barrera y los fragmentos de roca triturada se suspenden en agua y se eliminan sacándolos a la superficie lavado a presión o bombeo.
METODOS DE PERFORACION PERFORACION ROTA ROTATORIA: Estos equipos se caracterizan porque trabajan girando o rotando la broca, trícono o trépano perforador. El sentido de la rotación debe ser el mismo usado para la unión o enrosque de las piezas que constituyen la sarta de perforación. Todas las brocas, trépanos o tríconos, son diseñados para cortar, triturar o voltear las distintas formaciones que pueden encontrarse a su paso. Estas herramientas son diseñadas para cada tipo de formación o terreno.
PRINCIPIOS BASICOS DE LA PERFORACION ROTARIA En el método de perforación rotaria el agujero es perforado por la acción combinada de Rotación y Peso aplicado aplicado a un trepano. trepano.
PRINCIPIOS BASICOS DE LA PERFORACION ROTARIA
ETAPAS DE LA PERFORACION 1.
Involucra el armado, Instalación y puesta en marcha del Equipo de Perforación.
2.
Perforación del pozo e instalación de la Cañería Guía, cuyo objetivo es consolidar el primer tramo del Pozo
3.
Se continua con la perforación y se instala la cañería superficial cuyo objetivo es servir de base para las instalaciones de seguridad. En esta etapa comienza el control de la Verticalidad del Pozo.
4.
Comprende la perforación de acuerdo al programa, involucra la instalación de las cañerías intermedia cuyo objetivo es sellar y aislar zonas que puedan contaminar el lodo, aprisionamiento. Etc.
5.
Perforación del ultimo tramo y su entubación con la cañería de producción. Posteriormente se baja herramienta de producción y el pozo pasa a organismos de producción.
SISTEMAS DE PERFORACIÓN Componentes del Sistema de Perforación Rotatoria (equipo convencional)
1. Sistema de Potencia 2. Sistema de Rotación 3. Sistema de Levantamiento de Cargas 4. Sistema Circulante de Fluidos 5. Sistema de Prevención de Reventones Esquema de un sistema de perforación rotatoria convencional
SISTEMA DE POTENCIA
Se subdivide en dos partes: 1. Generación de Potencia 2. Transmisión de Potencia • Transmisión Eléctrica • Transmisión Mecánica
SISTEMA DE POTENCIA •
La potencia generada por los motores primarios debe transmitirse a los equipos para proporcionarle movimiento.
•
Si el taladro es mecánico, esta potencia se transmite directamente del motor primario al equipo.
•
Si el taladro es eléctrico, la potencia mecánica del motor se transforma en potencia eléctrica con los generadores. Luego, esta potencia eléctrica se transmite a motores eléctricos acoplados a los equipos, logrando su movimiento
Fuente Perforación de pozos, entrenamiento SCHLUMBERGER
SISTEMA DE POTENCIA •
Mecánicamente o eléctricamente, cada torre de perforación moderna utiliza motores de combustión interna como fuente principal de energía o fuente principal de movimiento.
•
La mayoría de las torres necesitan de más de un motor para que les suministre la energía necesaria.
•
Los motores en su mayoría utilizan diesel, por que el diesel como combustible es más seguro de transportar y de almacenar a diferencia de otros combustibles tales como el gas natural, el gas LP o la gasolina.
MOTORES DIESEL •
La combustión se provoca por el calor generado por la compresión, que hace que se encienda la mezcla de gas y aire dentro del motor.
•
Como el tamaño de una torre de perforación depende de que tan hondo sea el agujero que se vaya a perforar, se pueden tener desde uno y hasta cuatro motores, ya que mientras una torre sea más grande, podrá perforar mas hondo y por lo tanto necesitará de más energía.
•
La energía del motor puede ser tramitada de manera mecánica o eléctrica
IMAGEN
TRANSMISIÓN MECÁNICA DE ENERGÍA
No es muy utilizada hoy día aunque todavía se emplea en algunos equipos viejos. Consiste de una serie de correas, cadenas, poleas, piñones dentados y engranajes. Se denomina también Sistema de Transmisión Compuesta
TRANSMISIÓN ELÉCTRICA DE ENERGÍA Las instalaciones diesel-eléctricas utilizan motores diesel, los cuales le proporcionan energía a grandes generadores de electricidad.
Estos generadores a su vez producen electricidad que se transmite por cables hasta un dispositivo de distribución en una cabina de control, de ahí la electricidad viaja a través de cables adicionales hasta los motores eléctricos que van conectados directamente al equipo, el malacate, las bombas de lodo y la mesa rotaría
MOTOR ELÉCTRICO DE MALACATE
CABINA DE CONTROL
TRANSMISIÓN ELÉCTRICA DE ENERGÍA
•
El sistema diesel-eléctrico tiene varias ventajas sobre el sistema mecánico siendo la principal, la eliminación de la transmisión pesada y complicada de la central de distribución y la transmisión de cadenas, eliminando así la necesidad de alimentar la central de distribución con los motores y el malacate, otra ventaja es que los motores se pueden colocar lejos del piso de la instalación, reduciendo el ruido en la zona de trabajo.
SISTEMA DE IZAJE Función: Aportar los medios para levantar y bajar la sarta de perforación, revestimiento y otros equipos subsuperficiales, para realizar conexiones y viajes. PRINCIPALES COMPONENTES DEL SISTEMA DE IZAJE:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
MALACATE CORONA BLOCK VIAJERO GANCHO ELEVADOR CABLE DE PERFORACIÓN MASTIL O TORRE
SISTEMA DE IZAJE
Fuente Perforación de pozos, entrenamiento SCHLUMBERGER
SISTEMA DE IZAJE
Fuente Perforación de pozos, entrenamiento SCHLUMBERGER
SISTEMA DE IZAJE
MALACATE Es un conjunto de componentes de propulsión mecánica que aporta la fuerza requerida para levantar o bajar la sarta
Fuente Perforación de pozos, entrenamiento SCHLUMBERGER
•
FUNCIONES DEL MALACATE DE PERFORACIÓN: •
•
•
•
•
Proporciona fuerza de transmisión de características apropiadas, para permitir que se levanten cargas de tubería de perforación y de revestimientos con las unidades motrices del equipo. transmite movimientos a la rotaria, en la mayoría de los equipos. Transmite fuerza para las maniobras de armar y desarmar la tubería de perforación y de revestimiento. Existen dos métodos para describir un malacate por lo que respecta a su potencia, uno es mencionando el caballaje de entrada y el otro es dando la profundidad aproximada a la que puede perforar Con el malacate se da movimiento a la sarta de perforación, se introduce tubería de revestimiento y se ocupa para todas las maniobras que se requieren en la perforación de un pozo petrolero .
Es la parte principal en el sistema de izaje en un equipo de perforación, por lo tanto se tiene que tener bastante cuidado en su mantenimiento, ya que esta unidad se somete a trabajo constante y pesado durante la perforación de un pozo
•MALACATE NEUMATICO DE PERFORACIÓN
•
Esta unidad como su nombre lo indica, toma la potencia de una cabeza neumática, la cual recibe una presión de aire, el cual se distribuye alternadamente en sus émbolos de fuerza, generando una potencia rotaria, la cual se aprovecha para hacer maniobras, levantando pesos muertos o ayudar en algunos trabajos en el piso de un equipo de perforación.
Fuente Perforación de pozos, entrenamiento SCHLUMBERGER
CORONA •
El bloque de corona es un componente (polea) que se utiliza para la elevación de equipos de perforación o de workover
CORONA Características: •El surco de la polea es tratado por enfriamiento
aplacado, anti-abrasión con una larga vida útil. •Equipada con dispositivo de adjudicación por
cable evitando que el cable rebote o caiga. •Equipada con la madera anti-colisión y red
protectora. •Equipada con poste grúa para los servicios de
bloque. •Equipada con bloque arena y bloque auxilia •r •Las poleas de bloque de corona y su polea
viajera son totalmente intercambiables
BLOCK VIAJERO
•
El conjunto de roldanas que ascienden y descienden en la torre. El cable enroscado a través de las roldanas se vuelve a enroscar (o a "pasar") por los bloques de corona fijos localizados en el extremo superior de la torre.
•
Este sistema de poleas crea una gran ventaja mecánica para la acción del cable de perforación metálico, permitiendo la subida o la bajada de cargas pesadas (sarta de perforación, tubería de revestimiento y tuberías de revestimiento cortas) en el pozo
ROLDANA •
Una polea, en el uso petrolero, el término se refiere generalmente a las poleas instaladas en forma permanente en el extremo superior del equipo de perforación (los bloques de corona), o a las poleas utilizadas para bajar las herramientas operadas con cable en el pozo.
•
En el caso de los bloques de corona, el cable de perforación, un cable pesado, se enrosca entre los bloques de corona y los bloque viajeros en un arreglo de tipo aparejo de roldana para crear una ventaja mecánica.
GANCHO
•
El equipo de gran capacidad en forma de "J" utilizado para colgar varios otros equipos, en especial la unión giratoria y el vástago de perforación, los brazos del elevador o las unidades de mando superior.
GANCHO
•
El gancho se fija a la parte inferior del bloque viajero (aparejo móvil) y permite levantar cargas pesadas con el bloque viajero. El gancho se encuentra trabado (el estado normal) o bien rota libremente, de modo que puede acoplarse o desacoplarse con los elementos posicionados en el piso de perforación, sin limitarse a una sola dirección.
ELEVADOR •
Un mecanismo articulado que puede cerrarse alrededor de la columna de perforación u otros componentes de la sarta de perforación para facilitar su bajada o su extracción del pozo.
CABLE DE PERFORACIÓN •
Es una máquina simple, que está compuesto de un conjunto de elementos que transmiten fuerzas, movimientos y energía entre dos puntos.
•
Todo cable de acero debe cumplir con normas internacionales reconocidas, como es el caso del A.P.I. (Instituto Americano del Petróleo, A.S.T.M(Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales)
CABLE DE PERFORACIÓN •
Componentes del cable de perforación: •
Alambre preformado: Fabricado de acero al alto carbón.
•
Torón preformado: Fabricado de alambres de acero.
•
Alma: Fabricada de alambres de acero
MÁSTIL DE PERFORACIÓN •
La estructura utilizada para sustentar el bloque de corona y la sarta de perforación. Los mástiles suelen tener forma rectangular o trapezoidal y exhiben gran rigidez, característica importante para los equipos de perforación terrestres cuyo mástil se recuesta cuando el equipo se mueve.
• Aporta la altura vertical (y el soporte)
requerido para levantar secciones de tubería del pozo o hacia el pozo. La longitud más común es de 27 a 30 pies (9 m), lo correspondiente a la altura de una “lingada” o tres tubos unidos.
TORRE DE PERFORACIÓN •
La estructura utilizada para soportar los bloques de corona y la sarta de perforación de un equipo de perforación.
•
Las torres de perforación tienen generalmente forma piramidal y ofrecen una buena relación resistencia-peso.
SISTEMA DE ROTACION
•
Genera y transmite la rotación a la barrena (mecha o broca):
•
UNION GIRATORIA ( SWIVEL)
•
VASTAGO DE PERFORACIÓN (KELLY DRILL STEM)
•
MESA ROTARIA
•
LA SARTA DE PERFORACIÓN
•
BARRRENA (Broca)
SISTEMAS DE
UNION GIRATORIA (SWIVEL)
•
Un dispositivo mecánico que cuelga el peso de la sarta de perforación.
•
Está diseñado para permitir la rotación de la sarta de perforación que se encuentra debajo, acarreando grandes volúmenes de lodo de perforación de alta presión entre el sistema de circulación del equipo de perforación y la sarta de perforación.
VASTAGO DE PERFORACIÓN (KELLY DRILL STEM) •
Una barra de acero larga, cuadrada o hexagonal, con un orificio perforado en el centro para proveer un trayecto de fluido.
•
El vástago de perforación se utiliza para transmitir el movimiento rotativo desde la mesa rotativa o el buje del vástago a la sarta de perforación, a la vez que se puede bajar o subir la sarta de perforación durante la rotación.
UNIDAD DE MANDO SUPERIOR (TOP DRIVE)
•
Un dispositivo que hace girar la sarta de perforación. Consta de uno o más motores (eléctricos o hidráulicos) conectados con el engranaje adecuado a una sección corta de tubería denominada manga tubular, que a su vez puede atornillarse en un empalme para desgaste o en la sarta de perforación propiamente dicha.
•
La unidad de mando superior se encuentra suspendida del gancho, de manera que el mecanismo rotativo puede subir y bajar libremente en la torre.
UNIDAD DE MANDO SUPERIOR (TOP DRIVE)
•
Aplicaciones:
Para perforar todo tipo de pozos, siendo aún mas útil en direccionales, horizontales multilaterales y bajo balanceo.
UNIDAD DE MANDO SUPERIOR (TOP DRIVE)
•
Aplicaciones:
Características generales: •
Swivel Integrada, Ahorrando peso
•
Transmisores de doble velocidad
•
Se ahorra tiempo durante perforación
•
Se puede sacar la sarta de fondo mientras se está rotando
•
Mecanismo puede ser hidráulico o mecánico
MESA ROTARIA •
La sección giratoria o rotaria del piso de perforación que proporciona la potencia para hacer girar la sarta de perforación en el sentido horario
•
El movimiento rotativo y la potencia son transmitidos a la sarta de perforación través del buje del vástago de perforación (Kelly).
•
Casi todos los equipos de perforación de nuestros días están provistos de una mesa rotaria, como sistema principal o sistema de apoyo para rotar la sarta de perforación.
MESA ROTARIA
•
La tecnología de uniones de mando superior ( TOP DRIVE), que permite la rotación continua de la sarta de perforación, ha reemplazado a la mesa rotaria en ciertas operaciones.
•
Hoy en día, pocos equipos de perforación se fabrican con sistemas de mando superior solamente, y carecen del sistema de vástago tradicional.
COMPONENTES DE LA MESA ROTARIA Otro término para buje del vástago de perforación (Kelly bushing) es el de adaptador que sirve para conectar la mesa rotativa al vástago de perforación.
El buje del vástago de perforación tiene un perfil de diámetro interno que se ajusta al del vástago, generalmente cuadrado o hexagonal. Se conecta a la mesa rotativa mediante cuatro pasadores de acero grandes que se encastran en los orificios de acoplamiento de la mesa rotativa.
SARTA DE PERFORACIÓN •
La sarta de perforación o también conocida como columna de perforación es la encargada de transmitir las fuerzas de empuje y rotación la cual está conformada por un conjunto de tubos y/o herramientas que se meten al pozo para perforarlo
La sarta esta compuesta por los siguientes elementos: 1.
Tubería de perforación (TP) o drill pipe
2.
Lingada y/o parada
3.
Tubería de revestimiento
4.
Drill Collar (DC)
5.
Heavy Weight (Tubería Pesada, HW)
EQUIPO DE FONDO Y SARTA DE PERFORACIÓN
10. Equipo de control de flujo (BOP) 11. Cabeza de pozo 12. Tubo conductor 13. Revestimiento de superficie 14. Tubería de perforación 15. Estabilizador 16. Broca
TUBERÍA DE PERFORACIÓN (TP) Ó Drill Pipe •
IMAGEN
Es aquella que se utiliza para realizar viajes al fondo del pozo con el objetivo de perforar, circular, repasar y otros, también es llamada tubería de trabajo, normalmente mide 9 metros.
TUBERIA DE RESVETIMIENTO (Tr) Ó Casing •
Es aquella tubería que es introducida a un pozo y cementada con el objetivo de aislar zonas débiles o formaciones sin estabilidad.
DRILL COLLAR (dc) Ó COLLARES DE PERFORACIÓN
•
Tubería de mayor diámetro exterior a la TP y de menor diámetro interior a la TP, utilizada para darle peso a la barrena y se coloca arriba de ella
HEAVY WEIGHT (hw) •
IMAGE N
Es del mismo diámetro exterior que la TP, pero de menor diámetro interior, por lo tanto su peso unitario es mayor a la TP, pero menor al del Drill Collar (DC), se coloca arriba de los DC
BARRENA Ó BORCA •
Herramienta que sirve apara perforar, generalmente va en la punta de la sarta
•
Las clasificaciones de la barrena son:
•
Cortadores fijos:
PDC Diamantes Diamante natural Diamante impregnado TSP
•
Tricónicas
Insertos Fresados
SISTEMA DE
BROCAS TRICONICAS Están formadas por tres conos cortadores que giran sobre su propio eje. Las brocas tricónicas constan de tres componentes: •La estructura de corte o conos. •Cojinetes. •Cuerpo de la broca
fuente:http://petroingenieria.blogspot.com
78
LA ESTRUCTURA DE CORTE O CONOS Emplean dos tipos de estructura de corte:
Dientes de Acero (ST)
Dientes con insertos de carburo de tungsteno (TCI) 79
COJINETES
Permiten a los conos girar alrededor del cuerpo de la broca y se clasifican en: •Cojinete a
rodillos: posicionados de tal forma que soporten la carga radial. •Cojinete a fricción: es un perno solido
unido a la superficie interna del cono que se convierte en el principal elemento del cojinete que soporta la carga radial.
fuente:http://petroingenieria.blogspot.com
80
CUERPO DE UNA BROCA Uno de los propósitos del cuerpo de la broca es dirigir el fluido de perforación para lograr una limpieza mas efectiva en el fondo del pozo.
conjunto de rodamientos boquillas
Cojinetes de bola aseguran la retención del cono Sello en la superficie de contacto cono/ muñón
Sistema de compensación: deposito de grasa. 81
BROCAS TRICONICAS •
A. B. C. D. E. F. G. H.
Identificaciones de partes PIÑÓN PIERNA CONO MUÑON COMPENSADOR RODAMIENTO TOBERA FALDON
BROCAS PDC (COMPACTOS (COMPACTOS DE DIAMANTE DIAMANTE POLICRISTALINOS)
Fuente: Brocas-de-Perforación-by-Halli Brocas-de-Perforación-by-Halliburton burton
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COMPONENTES DE LA BROCA CON CORTADORES CORTADORES PDC Cortadores PDC
aleta boquillas
Absorvedores de impactos
Matriz en carburo de tungsteno o acero Canal de flujo
vástago pin Fuente: Brocas-de-Perforación-by-Halliburton
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ESTRUCTURA DE CORTE •Cortadores PDC •Cuerpo de una broca con cortadores PDC •Cuerpo de carburo de tungsteno
fuente:http://petroingenieria.blogspot.com
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BROCAS DE CORTADORES FIJOS Las brocas de cortadores fijos tienen un diseño elemental, a diferencia de las tricónicas, ya que estas carecen de partes móviles.
fuente:http://petroingenieria.blogspot.com
86
TIPOS DE BROCAS DE CORTADORES FIJOS:
Brocas
de diamante.
Brocas de diamantes termicamente
estables. Brocas de compacto de diamante
policristalina.
fuente:http://petroingenieria.blogspot.com
87
BROCAS DE DIAMANTE: La broca de diamantes rompe la formación comprimiéndola, cortándola o raspándola. El diamante actúa como una lija, desgastando la formación.
fuente:http://petroingenieria.blogspot.com
88
BROCAS POLICRISTALINAS DE DIAMANTES COMPACTOS:
La broca PDC tiene cortadores hechos de diamantes artificiales y de Carburo de Tungsteno. Cada cortador hecho de diamante y Carburo de Tungsteno se conoce como compacto. Los fabricantes colocan los compactos en la cabeza de la broca. A medida que la broca rota sobre la roca, los compactos cortan la formación. fuente:http://petroingenieria.blogspot.com
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PROBLEMAS MAS COMUNES:
FACTORES QUE AFECTAN EL DESGASTE DE LAS BROCAS: Factores geológicos: Abrasividad. Resistencia especifica de la roca. Factores operativos: Peso sobre la roca. Velocidad de rotación. Limpieza en el fondo del pozo.
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BROCAS DE DIAMANTES TERMOESTABLES:
fuente:http://petroingenieria.blogspot.com
Tienen el mismo diseño de las brocas de diamante natural. Este tipo de brocas utiliza como tipo de corte, diamante sintético en forma de triángulos pequeños. 91
Sistema circulante de fluidos 1. PRESAS 2. BOMBA DE LODOS 3. STAND PIPE 4. MANGUERA 5. CUELLO DE GANSO 6. UNION GIRATORIA 7. KELLY 8. SARTA 9. BARRENA 10. ESPACIO ANULAR AGUJERO- DC 11. ESPACIO ANULAR AGUJERO-TP 12. LÍNEA DE FLOTE 13. TEMBLORINAS Y PRESAS
SISTEMA CIRCULANTE SISTEMAS DE
SISTEMA CIRCULANTE DE FLUIDOS •
El trayecto sinuoso completo que recorre el fluido de perforación. comenzando en las presas de lodo, después pasando por las bombas, posteriormente pasa por las stand pipe, y continuando su recorrido por las mangueras y cuellos de ganso hasta llegar a la unión giratoria, y con la flecha kelly que, unirá a la sarta para viajar por el espacio anular interior hasta llegar a la barrena el cual es liberado por las toberas a determinadas presiones, después el recorrido continua pasando por los espacios anulares entre el pozo y la tubería, hasta llegar a la línea de flote donde nuevamente es incorporado a las temblorinas y a las presas
•PRESAS
• Su función principal radica en Descarga, Aislamiento y Succión • Generalmente se utilizan tres presas conectadas entre sí, con la
capacidad suficiente para almacenar cuando menos 1.5 veces el volumen total del pozo. • Presa 1.- Es conocida como presa de descarga ya que en ella es donde descarga el pozo, es aquí donde se instala la temblorina para eliminar los recortes de mayor tamaño (40 micras). • Presa 2 .- Es conocida como presa de asentamiento, es aquí donde se le da tratamiento al lodo y se instala el equipo de control de sólidos para eliminar los sólidos de menor tamaño. • Presa 3 .- Es conocida como presa de succión porque de aquí la bomba de lodos succiona el lodo para enviarlo al pozo.
•Presas
PRESA 3 PRESA 2 PRESA 1
PRESAS
COMPONENTES DEL
•bomba de lodos 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 requeridas para una buena limpieza del pozo. • Se compone de dos partes: Mecánica e Hidráulica • Ambas partes son accionadas al aplicarle potencia un motor de combustión interna o un motor eléctrico. •
TIPOS DE BOMBAS
COMPONENTES DEL
Tipos de bombas • •
•
En la industria petrolera se utilizan dos tipos de bombas: Bomba duplex.- Estas bombas se caracterizan por estar constituidas de dos pistones y manejar altos gastos pero baja presión de descarga. Son de doble acción, o sea que bombean el fluido en los dos sentidos. En la actualidad estas bombas se utilizan en los equipos que reparan pozos ó en perforación somera. La presión máxima recomendada de trabajo para estas bombas es de 3,000 lb/pg2 Bomba triplex.- Están constituidas por tres pistones de acción simple y se caracterizan por manejar altas presiones de descarga y altos gastos y son de fácil mantenimiento. Estas bombas son las más utilizadas en la industria petrolera
COMPONENTES DEL
BOMBA DE
BOMBA TRIPLEX • •
•
COMPONENT ES
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Esta compuesta por dos partes: Extremo mecánico.- parte de la bomba donde se recibe el impulso de potencia por los motores eléctricos o mecánicos. Esta formado por: Viela Flecha impulsora Piñón Catarinas Parte hidráulica.- cuerpo de la bomba en el que se alojan las camisas, vástagos, pistones, asientos, válvulas de asiento, resortes, empaques, tapas, tornillos, tuercas y prensa estopa. Todos los elementos en conjunto e internos de la bomba, realizan la tarea de succionar el fluido de las presas y descargarlo a presión por las líneas de descarga a donde sea dirigido
TIPO DE BOMBAS
Bomba triplex Parte Mecánica
Parte Hidráulica
BOMBA TRIPLEX
Bomba triplex CÁMARA DE PULSACIONES
MULTIPLE DE DESCARGA
DESCARGA VÁLVULAS DE DESCARGA PISTÓN CAMISA LÍNEA DE SUCCIÓN
BOMBA TRIPLEX
VÁLCULAS DE SUCCIÓN
COMPONENTES DEL SISTEMA DE
•STAND PIPE •
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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 a una manguera flexible de alta presión
COMPONENTES DEL SISTEMA DE
•STAND PIPE STAND PIPE
STAND PIPE
COMPONENTES DEL SISTEMA DE
•MANGUERA, 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 su parte inferior con la flecha o kelly y nos permite girar la sarta de perforación mientras se circula
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COMPONENTES DEL SISTEMA DE
•MAGUERA, CUELLO DE GANSO Y SWIVEL
CUELLO DE GANSO
MANGUERA
SWIVEL
COMPONENTES DEL SISTEMA DE
•tEMBLORINAS •
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La temblorina es el primer equipo utilizado para el control de los sólidos producto de la perforación, se instala sobre la presa de descarga, c onsta de una malla que es vibrada mediante un motor. El tamaño de las partículas retenidas depende del tamaño de la malla utilizada, generalmente retiene partículas mayores de 40 micras
COMPONENTES DEL SISTEMA
•TEMBLORINAS
TEMBLORINAS
COMPONENTES DEL SISTEMA DE
SISTEMA DE PREVENCIÓN DE REVENTONES Son equipos que se utilizan para cerrar el pozo y permitir que la cuadrilla controle un cabeceo o arremetida antes de que ocurra un reventón. Existen dos tipos básicos de preventores: Anular Ariete • El sistema para control del pozo tiene 3 funciones: Cerrar el pozo en caso de un influjo imprevisto Colocar suficiente contra-presión sobre la formación Recuperar el control primario del pozo • Componentes: Estranguladores Acumuladores Separador de lodo y gas Desgasificador Líneas de matar SISTEMAS DE Tanque de viaje •
PREVENTORES ANULARES •
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Poseen un elemento de goma que sella al cuadrante, la sarta de perforación, los portamechas o al hoyo mismo si no existiere sarta en el hoyo.
SISTEMA DE PREVENCION
Preventores anulares
PREVENTORES
SISTEMA DE PREVENCION
Preventores de ariete •
Consisten de grandes válvulas de acero (arietes) que tienen elementos de goma que sirven de sello.
•
Preventores de Ariete Ciego: Se utiliza para sellar un hoyo abierto.
•
Preventores de Corte o Cizallamiento: Permiten cortar la tubería de perforación en el caso de que los otros preventores fallen, y así podes cerrar el pozo en el caso de una arremetida.
SISTEMA DE PREVENCION
Preventores de ariete ciego
PREVENTORES DE ARIETE
SISTEMA DE PREVENCION
Preventor de ariete de corte
PREVENTORES DE
SISTEMA DE PREVENCION
estranguladores •
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Son válvulas que pueden abrirse o cerrarse completamente, existen muchísimas posiciones entre los dos extremos para circular la arremetida hacia fuera y bombear lodo nuevo hacia el hoyo. A medida que el influjo va saliendo del hoyo, se va reduciendo la apertura del estrangulador a posiciones que mantienen la suficiente presión para permitir que salga el influjo y lodo, pero no permite que salga mas fluido de perforación.
SISTEMA DE PREVENCION
Estranguladores
SISTEMA DE PREVENCION
acumulador •
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Son varios recipientes en forma de botella o esféricos están localizados en la unidad de operaciones y es allí donde se guarda el fluido hidráulico. Posee líneas de alta presión que llevan el fluido hidráulico a los preventores y cuando las válvulas se activan, el fluido causa que los preventores actúen. Ya que los preventores se deben poder sellar rápidamente cuando es necesario, el fluido hidráulico se tiene que poner bajo 1.500 a 3.000 psi de presión utilizando el gas nitrógeno contenido en los recipientes.
SISTEMA DE PREVENCION
Acumulador
SISTEMA DE PREVENCION
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Separador de lodo y gas •
•
Es una pieza esencial en una instalación para poder controlar una arremetida de gas. Este equipo permite restaurar el lodo que sale del pozo mientras ocurre un cabeceo y así que se puede separar el gas y quemarlo a una distancia segura de la instalación. Interiormente esta constituido por deflectores que hacen que cantidades de lodo y gas se muevan más despacio y un arreglo en forma de “S” en el
fondo permiten que el lodo fluya hacia el tanque del vibrador mientras mantiene el gas por encima del lodo. El tubo de descarga en la parte superior permite que el gas se queme sin hacer mucha presión en le lodo.
SISTEMA DE PREVENCION
Separador de lodo y gas
SISTEMA DE PREVENCION
desgasificador •
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Permite la separación continua de pequeñas cantidades de gas presentes en lodo para evitar la reducción de la densidad del mismo, la eficiencia de la bomba del lodo y la Presión hidrostática ejercida por la columna del lodo.
SISTEMA DE PREVENCION
desgasificador
SISTEMA DE PREVENCION
Líneas de matar •
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Van desde la bomba del lodo al conjunto de válvulas de seguridad, conectándose a estas en el lado opuesto a las líneas de estrangulación. A través de esa línea se bombea lodo pesado al pozo hasta que la presión se haya restaurado, lo cual ocurre cuando se ejerce suficiente presión hidrostática contra las paredes del hoyo para prevenir cualquier irrupción de fluido al pozo.
SISTEMA DE PREVENCION
Líneas de matar
SISTEMA DE PREVENCION
Tanque de viaje •
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Es una estructura metálica utilizada con la finalidad de contabilizar el volumen de lodo en el hoyo durante los viajes de tuberías; permiten detectar si la sarta de perforación esta desplazando o manteniendo el volumen dentro de hoyo cuando se meta o se saque la tubería del mismo. Posee una escala graduada que facilita la medición más exacta de estos volúmenes.
SISTEMA DE PREVENCION
