SISTEMA BASICO BASICO DE RESISTENCIA
OBJETIVO: •
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Proveer una estructura capaz de soportar todas las cargas generadas por el peso de las herramientas, la eficiencia suficiente y las operaciones operaciones a realizar en en la perforación. Dar un ambiente seguro a las personas que trabajan en el equipo, puesto que se trabaja con herramientas de alto peso y el trabajo es muy riesgoso.
INTRODUCCION: La perforación de un pozo se realiza mediante la perforación rotaria. La perforación rotaria se define como una acción acción conjugada entre entre el efecto de rotación que provee provee la mesa rotaria y el peso aplicado por un trepano que está conectado a una columna de acero compuesta por tuberas de perforación y portamechas, y todo el equipo que conforma la sarta de perforación. Durante la perforación se realizan varias acciones y trabajos controlados en superficie como ser! "l retirar la sarta de perforación, el levantamiento de muestras de testigo, etc. La perforación de pozos de petróleo y gas son realizadas en las más diversas condiciones geológicas y climáticas# las profundidades varan desde varias centenas hasta miles de metros.
DEFINICION: "l sistema básico de resistencia forma la estructura y base del equipo de perforación. perforación. "l sistema básico de resistencia es el equipo compuesto por la torre o mástil, la subestructura y las playas de almacenaje tubular, estos deben tener la capacidad de realizar esfuerzos y trabajos proporcionados por las cargas o pesos de todas las herramientas de perforación, de manera que permitan una perforación con buenos resultados. $odos los sistemas de perforación necesitan necesitan el uso definido de la torre o mástil m ástil de perforación para sostener el equipo de perforación en posiciones de trabajo y para suspender el aparejo elevador con el cual se levantan las pesadas herramientas y las columnas de tuberas de revestimiento.
PARTES DEL SISTEMA BASICO DE RESISTENCIA:
$orre de Perforación %torre o mástil& 'ubestructura Playas de (lmacenaje del )aterial $ubular
TORRE O MASTIL DE PERFORACION: "s una estructura de acero con capacidad de soportar seguramente todas las cargas verticales, las cargas que e*cedan la capacidad del cable, y el empuje má*imo de la capacidad del viento. La plataforma de trabajo tiene que estar a la altura apropiada para sacar la tubera del pozo en secciones de tres juntas de tubo %lingadas& que midan apro*imadamente + metros dependiendo del rango de tubera. La torre de perforación perforación es una una estructura estructura piramidal piramidal troncada troncada de sección sección cuadrada cuadrada que que tiene cuatro pies derechos verticales que forman las esquinas de la estructura, unidas entre s por una serie de travesa-os horizontales y contravientos inclinados. Los cuatro lados de la torre están inclinados en una pendiente de a / y a + + grados, dependiendo de la altura y el tama-o de la parte superior e inferior de la torre. Las torres o mástiles de perforación son utilizados para realizar perforaciones entre 800 y 6000 metros de profundidad en el suelo tanto de pozos de gas, agua o petr!e", como as tambi0n pozos de e*ploración para analizar la geologa y buscar nuevos yacimientos. 1nclusive se utilizan para realizar perforaciones de prospección o e*plotación en minera cuando la profundidad del yacimiento supera los /22m bajo el nivel de terreno. Para torres que se van a utilizar en tierra, primero se tiene que montar la subestructura, un armazón de metal que descansa sobre la tierra justo encima del hoyo.
'e erige sobre una subestructura esta sirve para dos propósitos principales! 'oportar el piso de perforación, as como facilitar espacio para el equipo y el personal. Proveer espacio debajo del piso para alojar los preventores de reventones. •
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3on la subestructura en su sitio y armada, y con los motores y malacate en su sitio, el pró*imo paso es montar la torre o mástil de perforación. "s necesario establecer la #$%ere&'$a e&tre u&a t"rre ( u& )*st$!, ya que com4nmente son confundidos.
La t"rre es una estructura que se monta pieza a pieza con pernos por una cuadrilla de construcción de torres.
"l )*st$! es una estructura que se arma una sola vez en el sitio de manufactura y nunca se vuelve a desarmar. "l mástil es portátil y muchas veces se llama 5torre6 aunque en realidad no lo es.
TORRE DE PERFORACION MASTIL DE PERFORACION Los mástiles y las torres tienen que ser lo más fuertes posible y a la vez ser portátiles. 7ay que tomar en consideración que en un pozo profundo la sarta de perforación puede pesar hasta +/2 toneladas. La mayora de las perforaciones usan mástiles, aunque todava e*isten algunas torres, especialmente en las plataformas marinas que tienen que ser montadas y desmontadas cada vez que se cambien de lugar. 8n mástil se pone en posición en una cuna especial en la subestructura. "n su posición original el mástil esta horizontal. 8sando el malacate y cable, el mástil se sube poco a poco hasta que llega a su posición final vertical.
POSICIONAMIENTO DEL MASTIL "sta operación puede ser difcil. Primero, varias gr4as montadas sobre camiones se utilizan para poner el mástil en la cuna. 9a que un mástil puede medir hasta +22 pies %: m& y pesa muchsimo, y su base tiene que montarse encima de la subestructura, la operación puede ser calculada y coordinada de cerca por los operadores de gr4as y los chóferes de camiones. ;tra consideración es que hay que tomar precauciones se seguridad cuando se está elevando algo tan pesado como un mástil, para evitar accidentes.
Fa't"res +ue $)p!$'a& e& e! #$se," #e !a t"rre #e per%"ra'$&
La carga má*ima %esfuerzo& a la que será sometida la torre de perforación.
'e debe tomar en cuenta todas las fuerzas que actuaran sobre la torre de perforación.
"l terreno donde se llevara a cabo la perforación.
Del tipo de material disponible y costo para su construcción.
"s importante que los cimientos sean rgidos y resistentes, porque si no puede provocarse una falla en la torre. La mayora de fallas en la torre es causada por distribución desigual de cargas de los pies derechos. Para pozos profundos se usan cimientos de concreto para la torre de perforación, varia con el tipo de equipo, con el tama-o y peso del equipo que se determina por la profundidad a la cual se propone, perforar por la naturaleza del terreno, carácter del suelo.
FUER.AS /UE SOPORTAN: Carga )uerta La carga muerta es la fuerza generada por el peso de las herramientas de perforación %la sarta de perforación&. Las capacidades de las torres y mástiles en cuanto a peso vertical varan de 2.+/ millones hasta ./ millones de libras %<,=22 a :>2,=22&.
Carga #e $e&t" "s la fuerza generada por la velocidad del viento al chocar con la torre. La mayora de las torres y mástiles pueden soportar vientos de 22 a <2 millas por hora %: a +2? @m por hora&.
Carga #$&*)$'as 1%uer2as '")3$&a#as4
'on fuerzas que se originan debido al movimiento generado por los equipos de perforación o por la realización de algunas maniobras de perforación. Por ejemplo la fuerza generada por la fricción al sacar la tubera, o la fuerza generada para sacar una herramienta. "stas fuerzas se suman a la carga muerta de la herramienta.
C"!"'a'$& #e '$)$e&t"sPara distribuir las cargas correctamente y conservar todo el equipo mecánico bien alineado, la torre debe tener una base rgida. "l tama-o de los cimientos que se van a construir, puede determinase solamente despu0s de una inspección de subsuelo sobre el cual se va a descansar, el terreno aluvial es capaz de soportar una carga de 2,=>? @gAcm + sin ceder, la arena h4meda soporta 2.?> @gAcm +, las rocas =.: @gAcm +.
PARTES DE UNA TORRE: Las partes #e !a t"rre s"&:
C"r"&a-5 "s un ensamblaje de poleas montado sobre vigas, se encuentra ubicada en la parte superior de la torre, en esta corona se encuentran ubicadas las poleas fijas.
Traesa,"s-5 'on partes estructurales que conectan y soportan los = pies derechos de la torre.
C"&tra$e&t"s-5 'on partes más utilizadas para fortalecer la torre, estos son esfuerzos propios entre los travesa-os por lo que la torre debe tambi0n dise-arse para soportar vientos de : a +2? @mAh.
Pe$&e-5 "s un apoyo donde se colocan las tuberas para bajarlas al pozo o sacarlas del mismo
P!ata%"r)a super$"r-5 La plataforma superior suministra un lugar seguro para trabajar alrededor del caballete porta poleas
P!ata%"r)a #e tra3a"-5 "s el área donde se ponen los tubos de perforación y sirve para colocar al obrero encargado para manejarlo cuando se saca o se inserta en el pozo las tuberas.
P$e #ere'7"-5 Los pies derechos de la torre de perforación, son los miembros estructurales más importantes# la distribución de cada pie derecho de la torre en un
área logra utilizando área necesaria subestructura.
relativamente grande se una base que tenga el para cada esquina de la
Es'a!era-5 "sta ubicada sobre uno de los lados de la torre de perforación, empieza desde la plataforma de trabajo pasa por la plataforma del torrero y llega hasta la corona# sirve para que el torrero se desplace hasta su plataforma de trabajo.
TIPOS DE TORRES TORRE EN TIERRA8na torre de perforación en tierra perfora en tierra. 'on las torres de perforación más comunes. "stas torres son construidas de diversas formas seg4n a la profundidad a la que se quiere llegar.
POTENCIA
PROFUNDIDAD 1PIES4
PROFUNDIDAD 1METROS4
Potencia ligera
<222
B /222
222 B /22
Potencia mediana
=222
B 2222
+22 B <222
Potencia pesada
+222 B :222
Potencia 8ltrapesada
>222 B +/222
//22 B 222
TORRES MARINAS: TORRE SUMERIBLE8na torre sumergible tiene un casco sobre el cual flota mientras se traslada hasta el lugar de perforación. 3uando llega al punto, el casco se inunda con agua y se hunde al fondo. "ste equipo es usado en aguas muy someras y protegidas como ros, bahas y en aguas de hasta / m. %/2 pies& de profundidad.
TORRE SEMISUMERIBLE8na $orre semisumergible es parecida a la sumergible en que tiene dos cascos sobre los cuales flota hasta el sitio de perforación. (lgunas torres como esta son capaces de ser utilizadas como sumergible o semisumergible. La diferencia mayor estriba en que, cuando llega al punto de perforación, los cascos se inundan pero son dise-ados de tal manera que no se hunden hasta el fondo. 'olamente se hunden poco debajo de la superficie del agua. "n realidad, una semisumergible flota, pero no en la superficie del agua. "n sitios donde el tiempo puede ser tormentoso, semisumergibles se seleccionan muchas veces por su estabilidad e*celente en aguas turbulentas y hondas.
TORRE AUTO ELEVABLE- 1JAC9UP4 8na torre elevable es construida de tal manera que flote mientras se está llevando al lugar de perforación. 3uando llega al lugar indicado, sus largas patas se bajan por medio de gatos hasta que llegan al fondo del mar. "ntonces la plataforma se sube en las mismas patas para que quede encima de la superficie del agua. Las torres elevables están elevadas a aguas no más profundas de <22 pies %?.= m&
P!ata%"r)a )ar$&a8na plataforma marina tiene que construirse y armarse en un sitio conveniente en las aguas sobre el yacimiento. "stas plataformas pueden ser enormes, tan grandes que la mayor parte se construye en tierra firme, y luego se flotan hasta el sitio de perforación
BARCO DE PERFORACIN8n buque de perforación tambi0n flota. "sencialmente un barco de perforación tiene la misma forma de cualquier otro barco# sin embargo, equipo de perforación y otras modificaciones convierten un barco de perforación especial. Carcos de perforación contienen las torres mas móviles y se utilizan a menudo para perforar pozos de e*ploración de aguas profundas, remotas y lejanas a la costa.
LA SUBESTRUCTURA DEFINICION DE LA SUBESTRUCTURA
La subestructura es un gran armazón de acero que es ensamblada o armada directamente en el sitio de perforación.
$ambi0n se encarga de dar los espacios necesarios para los equipos y personal de trabajo bajo el piso de dicha plataforma. "se espacio necesario variara de acuerdo a la cantidad de personal empleado y el equipo que se est0 usando.
La subestructura es capaz de soportar tremendos pesos, incluyendo la torre o mástil, el equipo de izaje, mesa rotaria, sarta de perforación %tuberas de perforación, portamechas&, ca-eras de revestimiento y además el malacate.
FUNCION DE LA SUBESTRUCTURA La subestructura debe asentarse sobre cimientos que resistan las cargas a las que será sometida. "l concreto juega un papel muy importante ya que tiene que ser con el mejor cemento encontrado. Pero luego el quitarlo es un problema. Por lo cual implica tener un conocimiento adicional sobre la resistencia de los suelos para resistir las cargas requeridas.
PARTES DE LA SUBESTRUCTURA MESA ROTARIA
"s la que le da el nombre de sistema de perforación rotaria, su energa proviene de su propio motor o un sistema el0ctrico fuera de la torre. La mesa rotaria gira y se encarga de hacer girar a toda la sarta de perforación, además que puede suspender a las mismas %tuberas, barras pesadas, portamechas, etc.&
MANDO ROTARIO $ransmite energa del mecanismo elevador a la mesa rotaria.
MALACATE "l malacate es una pieza de maquinaria grande y pesada. 3onsiste en un cilindro alrededor del cual el cable llamado cable de perforación o 3able del aparejo se devana. ;tra pieza del malacate es el cabezal de fricción que contiene el carretel de desenroscar en un e*tremo y el
de enroscar en la otra. "l malacate tambi0n contiene otros engranajes, cabezales y transmisiones para cambiar de dirección o de velocidad. "l freno principal es otro componente del malacate cuya función es parar el carretel y aguantarlo. 3uando cargas pesadas se están levantando o bajando, el freno principal es asistido por un freno au*iliar hidráulico o el0ctrico, tambi0n conocido como freno de emergencia, que ayuda a absorber inercia creada por la carga pesada.
LA CONSOLA DEL PERFORADOR "s el instrumento principal de la perforación rotaria situada normalmente cerca del malacate. La consola es el corazón del sistema de instrumentación del "quipo de perforación. La consola provee al perforador con una amplia vista de lo que está sucediendo. La consola mide normalmente la información que viene de!
Las bombas de lodo.
Presión de la bomba
)omento de torque de tenazas.
Peso suspendido.
;tros.
TENA.AS ;
DE DE
ENROSCADO
DESENROSCADO DE LA TUBERIA 'on grandes llaves usadas para girar secciones de tuberas, portamechas, ca-eras, y otras 7erramientas para conectar y desconectar secciones.
HOYO DEL RATON
Es un hoyo revestido próximo a la mesa rotaria donde una junta de tuberías es colocada para desconectarla del sistema de perforación. LA RATONERA
Es un hoyo revestido parte de la torre cuadrante (Kelly es hace un viaje.
situado cerca de la Mástil, donde el colocado mientras se
CASETA DEL PERFORADOR "s peque-a usada como oficina del perforador y para almacenar carpeta y datos importantes.
RAMPA DE TUBERIAS "s una rampa inclinada donde son colocadas las tuberas antes de alzarlas del suelo del equipo de perforación.
PASILLO DE TUBERIAS o es más que un pasillo entre la tarima para tuberas y la base de rampas# donde están las tuberas antes de ser colocadas en la rampa de tuberas.
ATO
8sado para realizar cone*iones y descone*iones cuando grandes tuberas o portamechas son agregadas al sistema o removidas durante un viaje sobre o fuera del pozo.
PLA;A DE ALMACENAJE TUBULAR
DEFINICION "stán conformadas por peque-os armazones hechos preferentemente con material de acero, o puede ser con material de descarte de anteriores perforaciones. 'u objetivo es suministrar material tubular necesario durante la perforación del pozo %ca-eras de revestimiento, tuberas de perforación, portamechas, etc.&. Los tubos deben estar sobre caballetes, no se deben estibar tubos directamente en el suelo, sobre rieles, pisos de acero o concreto. La primera hilera de tubos no debe estar a menos de =:cm del piso de manera que no se vean afectados por humedad en el polvo, en el caso de las aleaciones resistentes a la corrosión si los tubos tienen colocados una cubierta de plástico, se recomienda sacarlos y estibarlos. 3uando se requiera almacenarlos durante periodos prolongados es aconsejable hacerlo en lugares cerrados con circulación de aire para evitar la condensación del agua. Los tubos deben colocarse sobre soportes adecuadamente espaciados para que no se produzcan fle*iones o da-os en las roscas. Dichos separadores deben estar sobre un mismo plano razonablemente nivelado y sostenido por bancales apropiados que soporten toda la carga sin hundirse en el caso de aleaciones resistentes a la corrosión los tubos deben apoyarse sobre soporte no metálicos, colocar listones de madera a modo de separadores entre las sucesivas hileras de tubo, de manera que las cEplas no tengan que soportar peso. "s conveniente usar por lo menos tres listones espaciadores .3uando se utilizan espaciadores de madera en el estibado de tubos 3F( %son aleaciones resistentes a la corrosión& se recomienda recubrir con una pintura plástica la parte del tubo que quede en contacto con la madera por lo general la madera contiene cloruros por lo que pueden producirse picaduras. 'i se utilizan espaciadores de madera sin la protección de una lámina plástica, el área en contacto deber inspeccionarse periódicamente %+G/H de los tubos todos los meses&. 3olocar listones espaciadores en ángulos rectos con respecto a los tubos y directamente encima de los listones y soportes inferiores, para evitar fle*iones, hay que asegurare los tubos
clavando tacos de madera de +,/ * /cm o de /*/ cm. "n ambos e*tremos de los listones espaciadores. si se usan topes metálicos , es necesario recubrirlos previamente.
CALCULO DE LA EFICIENCIA DE LA TORRE CALCULO DEL FACTOR EFICIENCIA DE LA TORRE 3alcular el factor de eficiencia de la torre compuesta de 6 p"!eas )$!es si se tiene un peso en el gancho de 8=0000 libras cuando la lnea muerta está anclada al frente de este.
D($;' W=850000 libras # de poleas móviles = 6
3alculo del I de lneas
1&4 > ? #e !@&eas > ? #e p"!eas )$!es %n& J I de lneas J :K+ J +
Eficiencia del # de líneas (e) e = 0,77
actor de corrección %M&
14 > & ? #e patas (α) = 12 ! = "
DATOS
CARGA PATA PATA ? DE LINEAS EFICIENCIA DE LA A B 6 TORRE (LIBRAS) (LIBRAS) (LIBRAS) 8 W W/# de W/# de !"#### patas0 patas $%$"## $%$"##
GANC HO
W/(n*e) &%&&%
LINEA VIVA LINEA MUERT
PATA C 08GH (LIBRA S) 08H W/# de 08 patas $%$"# 0GG # H W/2(n*e) W/2(n*e) 0GH '"&& '"&& ))) ).
W/n *#!++
*#!++
$%$2&2'
22
A
S"A TOTAL
3(FN( $;$(L D" L( $;FF" CTT = 1012824 libras
)(O1)( 3(FN( "81Q(L"$"
MCE > ? DE PATAS PATA 1A4 )3" J
= K <+?<+? J <<:libras
PATA D (LIBRA S) W/# de patas $%$"##
))) ).
))))) !! ))) .. ). $"!'& $%$"# $%$"## #
$%&' E E*%*E+%*$ E ,$ &'E FET = CTT / MCE= *100 =
E&= 101282!1"1-"16=. 100 FET= 77%
"sto significa que de la capacidad segura de la torre solamente el H se está aprovechando, la 4nica manera de aprovechar el 22H sera colocando la lnea muerta entre 3 y D sin embargo por razones operacionales esto no se puede hacer.
