Tipos de Sarta

Tipos de Sartas de Perforación. En el diseño de las sartas de perforación existen tres tipos de ensamble los cuales se distinguen por la localización del punto neutro; siendo este el punto donde los esfuerzos axiales de tensión y compresión son iguales a cero, el punto neutro se mueve hacia arriba de la sarta al tiempo de cargar peso sobre la barrena por lo tanto mientras más peso se cargue a la barrena, más alto se encuentra el punto neutro. Cualquier peso por debajo del punto neutro esta en compresión y por arriba de este en tensión. Este punto se recomienda localizar en tuberías de pared gruesa (DC o HW) nunca sobre la tubería de perforación (Fig. 79).

TP

Sarta Tipo 1: De las tres combinaciones esta es la más simple; está compuesta de lastrabarrenas y tubería de perforación. Es peso aplicado sobre la barrena se hace con los lastrabarrenas y el punto neutro está localizado sobre estos mismos.

HW

TP

TP

Sarta Tipo 2: Esta configuración se conforma de tubería pesada por tubería pesada por arriba de los lastrabarrenas y tubería de trabajo. En este mismo arreglo el punto neutro se mantiene sobre el cuerpo de los lastra barrenas.

DC

DC

TIPO 3

TIPO 2

TIPO 1

DC

HW

TP

HW

Sarta Tipo 3: Este arreglo utiliza los lastrabarrenas solo para lograr un control direccional, mantener la verticalidad del pozo al reducir la vibración de la sarta. El peso que se le aplica a la barrena se aplica tanto con los lastrabarrenas como con la tubería pesada, el punto neutro cae sobre la tubería pesada. Con este mismo diseño se reduce la posibilidad de pegadura por presión diferencial y fallas en las conexiones de los lastrabarrena. En pozos direccionales este arreglo es el más recomendado.

Criterios de Estabilidad en la Sarta de Perforación. Durante el proceso de perforación existen fuerzas que gobiernan el ángulo de inclinación del pozo, las cuales se originan por la sarta de perforación sobre la barrena y que de acuerdo a las

condiciones de operación (peso sobre barrena) y condiciones de la formación varían. Dichas fuerzas son la fuerza de gravedad y el peso que se le aplica a la barrena. La primera provoca un efecto de péndulo sobre la barrena y con ello la barrena tiende a incrementar el ángulo, mientras que la segunda un pandeo o deflexión y con ello un decremento en el ángulo. Por otro lado si se desea mantener el ángulo es necesario que ambas fuerzas se neutralicen. La resultante de estas fuerzas depende de la distancia de la barrena al punto donde la sarta hace contacto (flexión) con las paredes del agujero o la tubería de revestimiento a este punto se le conoce como punto de tangencia. Para poder mantener estas fuerzas bajo control, se utilizan fuerzas laterales las cuales nos proporciona el uso de los estabilizadores. Por lo tanto el manipular correctamente la posición y el número de estabilizadores en la sarta es fundamental para un buen control del ángulo del pozo (Fig.80).

De acuerdo a la posición que se tenga de los estabilizadores sobre la sarta de perforación pueden producirse tres efectos que ayudan en la construcción del pozo con respecto a la dirección que requiere. Efecto de Péndulo. Como ya se mencionó este efecto es ocasionado por la acción de la fuerza de gravedad, de esta misma manera este efecto puede aprovecharse colocándose por arriba de la barrena uno o dos estabilizadores sobre una sección de conexión entre lastrabarrenas. El efecto que tienen los estabilizadores es ser el punto de tangencia con esto evitar los efectos

de flexión en los lastrabarrenas que generan las fuerzas laterales de pandeo y por ende la barrena de acuerdo a la distancia que se coloquen tiende a decrementar el ángulo de construcción del pozo (Fig.81).

Existen diseños de sartas que proporcionan una regla práctica para aparejos de fondo que se usan comúnmente para reducir el ángulo de inclinación. Estos arreglos son conocidos como arreglos tipo péndulo. Fig.82.

Los arreglos 5 y 6 proporcionan la mejor respuesta al incremento de ángulo. En este tipo de arreglos cuando la inclinación es alta, el número de puntos de contacto entre la barrena y el primer estabilizador se incrementa causando una reducción en la fuerza de péndulo y por lo tanto una menor respuesta a reducir el ángulo del pozo arreglos 1 al 4. Efecto Fulcro. El efecto fulcro es la deflexión que existe entre dos puntos de apoyo. Este efecto se lleva a cabo armando una sarta donde el estabilizador este justo arriba de la barrena actuara

como fulcro. En los pozos direccionales con más de 13° el lastrabarrena por arriba del estabilizador tiende a pandearse hacia el lado bajo del agujero y con ello se forzara a la barrena hacia el lado alto y con ello se incrementa el ángulo (Fig.83).

Fig.83 Efecto de fulcro.

La siguiente figura muestra los ensambles que se tienen comúnmente para incrementar ángulo:

+ç

Fig.84 Arreglos de sarta tipo fulcro.

Un ensamble típico de incremento de ángulo cuenta con un estabilizador a 1 o 1.5m por arriba de la barrena. Como se muestra en la figura la mejor respuesta en un ensamble a incrementar el ángulo se lleva a cabo con los arreglos 5 y 6. Para agujeros con inclinaciones menores a 8°, el arreglo 4 proporciona mayor fuerza de pandeo y con ello una mayor respuesta al incremento de ángulo que los arreglos 5 y 6. Mientras que para agujeros mayores a 8° la mayor respuesta al incremento de ángulo se obtiene con el

arreglo 5 y 6. Los arreglos 4, 5 y 6 proporcionan incrementos de ángulo entre 2° y 5° cada 30 metros. Los arreglos 2 y 3 permiten incrementos medios de 1° a 3° cada 30 metros. El arreglo uno genera incrementos moderados y en ocasiones es usado para mantener el ángulo del pozo. Es importante mencionar que el ritmo de incremento del ángulo depende del aumento del peso sobre la barrena y del diámetro de lastrabarrenas; entre más pequeño sea con respecto al diámetro del agujero existe mayor espacio para flexionar el lastra barrena y con ello el incremento de la fuerza de pandeo. Efecto de Empacado. Para tener este efecto es necesario incrementar el área de la sección trasversal de un lastrabarrenas, esto incrementa su rigidez hasta 8 veces para esto es necesario usar combinaciones de lastrabarrenas y estabilizadores más grandes y pesados; con ello se minimiza el efecto de pandeo eliminando así los efectos anteriormente mencionados. Los estabilizadores en realidad tienen la función de incrementar o reducir paulatinamente el ángulo de inclinación del pozo, evitando un cambio repentino de ángulo (Fig.85).

Fig.85 Efecto de empacado.

Los ensambles que manejan este principio son conocidos como sartas empacadas. La siguiente figura muestra los ensambles típicos usados para mantener ángulo:

Fig.86 Arreglos de sarta empacada.

Los arreglos 1 y 2 tienen la característica de mantener el ángulo de incremento mientras que los arreglos 4 y 5 mantienen la reducción del ángulo del pozo. El arreglo número 3 mantiene el incremento de ángulo de pozos menores a 10° y mayores a este mantiene su reducción de ángulo.