01 Sistemas y Componentes de Los Equipos de Perforacion

EQUIPOS DE PERFORACIÓNY SUS COMPONENTES

M.I JOSE HOMERO TREVIÑO GARCIA

APLICACIÓN Y USO DE LOS EQUIPOS DE PERFORACIÓN

TERRESTRES Y MARINOS

1.- Equipos de perforación y sus componentes

•Tipos de equipos de perforación

•Clasificación de los equipos de perforación

•Especificaciones y características de equipos de perforación

•Sistemas que integran un equipo de perforación

a. Sistema de Potenciab. Sistema de Levantamiento de cargasc. Sistema de Rotaciónd. Sistema de circulación de los fluidose. Sistema de control superficial

EQUIPOS DE PERFORACION TERRESTRES (Onshore)

AUTOTRANSPORTABLES CONVENCIONALES

CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS

CLASIFICACIÓN PROFUNDIDAD

PESO PIES METROS

LIGERO 3.000-5.000 1.000-1.500

MEDIO 5.000-10.000 1.500-3.000

PESADO 10.000-16.000 3.000-5.000

ULTRAPESADO 16.000-25.000 5.000-7.500

CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS

Típicamente se fabrican en configuraciones liviana, mediana ypesada. Se movilizan empleando camiones de carga pesada ygrúas. Los equipos livianos sólo pueden perforar unos pocosmiles de metros. Los grandes son capaces de perforar por encimade los 6500 metros.

EQUIPOS DE PERFORACIÓN TERRESTRE

ARMABLES

Los componentes de estos equipos van montados en “patines”, de tal forma, que el equipo puede moverse en unidades en paquetes que pueden ser acopladas fácilmente.La torre es ensamblada por partes, con pasadores, en el terreno de la localización, y luego se levanta como una unidad integral usando el sistema de levantamiento del equipo (malacate).

EQUIPOS CONVENCIONALES

Los equipos modernos, se fabrican de tal manera que la torre y los elementos que constituyen el equipo, puedan movilizarse fácilmente e instalarse fácilmente.

Se utilizan para perforar todo tipo de pozos en tierra firme, desde pozos someros hasta ultra profundos.

EQUIPOS CONVENCIONALES

Autotransportables

Autotransportables son aquellos equipos MONTADOS SOBRE UNIDADES MOVILES y son utilizados para la perforación de pozos verticales o direccionales, con la torre en posición fija (vertical) .

EQUIPOS AUTOTRANSPORTABLES

Semi Sumergibles

EQUIPOS PARA PERFORACION MARINA (Offshore)

APOYADOS EN FONDO FLOTANTE

Plataformas Jackups

Barcos

Barcazas

EQUIPOS PARA PERFORACION MARINA (OFFSHORE)

EQUIPOS LACUSTRES

BARCAZA SUMERGIBLE

BARCAZA FLOTANTE

PLATAFORMAS MOVILES AUTOELEVABLES “JACK UP”

PLATAFORMAS MOVILES AUTOELEVABLES “JACK UP”

El cantiliver permite asercarse a las plataformas fijas

PLATAFORMAS FIJAS (APOYADAS EN EL FONDO)

PLATAFORMAS SEMISUMERGIBLES

EQUIPOS FLOTANTES

BARCOS PERFORADORES

BARCOS PERFORADORES

INSTALACIONES MARINAS DE PERFORACION

Sec02_FieldDevelopmentPlanning_All.ppt

• TLP Tension Leg Platform• Mini-TLP Mini Tension Leg Platform• ETLP Extended Tension Leg Platform• SPAR Cylindrical Floating Vessels• DDCV Deep Draft Caisson Vessel• SCF Single column Floater• Semi-sub Semi-submersible Floater• FPS Floating Production System• FPSO Floating Production Storage and Offloading• GBS Concrete Gravity Based Structure

DEFINICIONES

TIPOS A B C D E

Profundidad (pies)

8000 10000-12000

15000 20000 25000

Capacidad de torre (mil lbs)

500 750 1200 1600 2000

Potencia del malacate (HP)

400 600-750 1500 2000 3000

Potencia de la bomba (HP)

800 800-1000 1300 1400 1600

Capaidad de Almacenamiento (Bls)

Menor 500 500-800 1200-1500 1200-1500

1200-1500

Múltiple de estranguladores

5000 5000 10000 10000 10000-15000

CLASIFICACIÓN DE LOS EQUIPOS SEGÚN API

SISTEMAS QUE INTEGRAN LOS EQUIPOS DE PERFORACION Y REPARACION DE POZOS

SISTEMA DE IZAJE

El cable de perforación sostiene todo el ensamble de perforación por medio de un sistema de poleas y varios dispositivos de agarre. Las poleas y los dispositivos de agarre son llamados, herramientas de elevación, entre ellas están incluidas:

1. Bloque de corona2. Polea viajera3. El gancho4. Los elevadores

SISTEMA DE IZAJE

SISTEMA DE IZAJE

SISTEMA DE IZAJE

SISTEMA DE IZAJE

LINEA RAPIDA LINEA MUERTA

CABLE DE PERFORACION

ANCLA O BECERRO

CORONA

Es un arreglo de poleas montado en vigas, en el tope de la de la torre de perforación, donde se pasa el cable de perforación en forma alternada, arriba en él mismo y abajo en el Polea viajera, para que el sistema de levantamiento sea operacional.La mayoría de las coronas tienen de cuatro a siete poleas que puedan ser hasta de 6 pies de diámetro y están montadas en fila en un pasador central.

Su función es la de proporcionar los medios de soporte para suspender la sarta en el pozo o colocarla a una elevación conveniente durante las operaciones de perforación sobre el piso de la torre.

CORONA CORONA

Polea viajera

Diseño: la distribución del peso de un Polea viajera afecta su funcionamiento.

Un buen diseño mantiene la mayor parte del peso más abajo del pasador central, esto hace que el bloque quede derecho, es decir en posición vertical, aun cuando no está cargado, ejemplo, cuando sale del agujero.

POLEA

COJINETES DE RODILLOS

PROTECTOR DE POLEA

RANURA DE POLEA

CAJA PROTECTORA AEREODINAMICA

PLACA DE GRILLETE

GRILLETE

VISTA EN CORTE DE UNA POLEA VIAJERA

GRASERAS

PASADOR CENTRAL

PASADOR DE SEGURIDAD DEL ASA

POLEA VIAJERA

EL RADIO DE LA RANURA.

Si la ranura de la polea es demasiado angosta para el cable, habrá desgaste excesivo tanto en éste como en los lados de la polea.Si la ranura es demasiado ancha, el cable carecerá del soporte lateral necesario y tendrá la tendencia de achatarse al pasar por la polea.A medida que las ranuras se desgastan con el uso, poco a poco van cambiando sus dimensiones, hasta el punto de volverse ineficaces: por lo tanto, es importante que el radio de las ranuras sea inspeccionado con regularidad (tabla 1).Se emplean láminas calibradoras especiales en la inspección de las ranuras para determinar cuando deberán reacondicionarse.

LAS POLEAS

Diámetro del Cable de Acero, d Tolerancia*

Radio Fondo de Ranura, R**

Mínimo Máximo

3/8 (9.5) +1/32,-0 (+0.8,-0) 0.205 (5.20) 0.215 (5.46)7/16 (11.1) +1/32,-0 (+0.8,-0) 0.235 (5.97) 0.245 (6.22)1/2 (12.7) +1/32,-0 (+0.8,-0) 0.265 (6.73) 0.275 (6.99)9/16 (14.3) +1/32,-0 (+0.8,-0) 0.300 (7.62) 0.310 (7.87)5/8 (15.9) +1/32,-0 (+0.8,-0) 0.330 (8.38) 0.340 (8.64)3/4 (19.0) +1/32,-0 (+0.8,-0) 0.390 (9.91) 0.400 (10.16)7/8 (22.2) +3/64,-0 (+1.2,-0) 0.460 (11.68) 0.475 (12.07)

1 (25.4) +3/64,-0 (+1.2,-0) 0.525 (13.34) 0.540 (13.72)

1 1/8 (28.6) +3/64,-0 (+1.2,-0) 0.585 (14.86) 0.600 (15.24)

1 1/4 (31.8) +1/16,-0 (+1.6,-0) 0.655 (16.64) 0.670 (17.02)

1 3/8 (34.9) +1/16,-0 (+1.6,-0) 0.720 (18.29) 0.735 (18.67)

1 1/2 (38.1) +1/16,-0 (+1.6,-0) 0.780 (19.81) 0.795 (20.19)

1 5/8 (41.3) +3/32,-0 (+2.4,-0) 0.860 (21.84) 0.875 (22.23)

1 3/4 (44.4) +3/32,-0 (+2.4,-0) 0.925 (23.50) 0.940 (23.88)

FUENTE: American Petroleum Institute*Tolerancia según se especifica en la tabla 2.**Radio mínimo de fondo de ranura R es igual al radio nominal del cable de acero, más la mitad de la tolerancia positiva con la suma redondeada al 0.005 de pulgada (0.127mm) más cercano.

EL DIÁMETRO DE LA SUPERFICIE DE RODAMIENTO

Es importante porque el hecho mismo de plegar una línea de acero alrededor de una polea ocasiona ya bastante desgaste en la misma. Los cables de acero de diámetros grandes como 1 1/2 pulgadas o más no son tan flexibles como los de diámetros menores.

Cuando los cables de mayor diámetro están constantemente trabajando alrededor de las poleas, la fricción de alambre contra alambre y torón contra torón es bastante severa. Cuanto más pequeña es la polea más severo es el desgaste.

LAS POLEAS

Es una pieza localizada debajo del Polea viajera al la que va unido y del cual van suspendidos la unión giratoria, la flecha y la sarta de tubería hasta la barrena durante las operaciones de perforación.Sostiene el elevador durante el ascenso y descenso de la sarta.Están diseñados según el peso máximo que pueden levantar.El rango de diseño varía entre 50 y más de 600 toneladas.

GANCHO

RANGO DE CARGA:350 a 1.000 Ton (300 a 900 TM)

COMBINACIÓN DE GANCHO Y POLEA VIAJERA

DIAMETRO DE LAS POLEAS:24” a 72” (61 a 183 cm)

RANGO DE CARGA:175 a 650 Ton(160 a 590 TM)

RANGO DE CARGA:100 a 1.250 Ton(90 a 1.125 TM)

COMBINACIÓN POLEA-GANCHO GANCHO Y POLEASEPARADOS

Son abrazaderas extremadamente resistentes que sujetan la sarta de tubería, ya sea de perforación, de revestimiento o de producción, de tal manera que la sarta de tubería pueda ser descendida dentro del agujero o sacada de él.

Los elevadores de tubería usados específicamente para tubería de perforación están asegurados al gancho por medio de eslabones, o asas.

ELEVADORES

Elevador tipo Cuello de Botella: Este tipo de elevador puede levantar tuberías de perforación que tienen un ahusamiento de 18 grados en el hombro de la unión de tubería, justo donde se une con la tubería.

TIPOS DE ELEVADORES

TIPO CUELLO DE BOTELLA DE CIERRE CENTRAL

Tanto los elevadores de cuello levadizo como los del tipo cuello de botella, se pueden conseguir en dos modelos distintos:

1. Con un cerrojo central con abertura en el centro.2. Con una pequeña abertura lateral para acomodar la tubería de perforación.

Un modelo de elevador con cerrojo central tiene un pasador de bisagra angulado que obliga que el elevador se cierre cuando está cargado.

TIPOS DE ABERTURAS DE ELEVADORES

ELEVADOR DE TUBO DE TIPO DESLIZANTE

PESO-LIVIANO PESO-PESADO

TIPOS DE ELEVADORES

AHUSAMIENTO DE 18 GRADOS

UNIÓN DE TUBERÍA EN EXTREMOS CAJA

CUERPO

UNIÓN DE TUBERÍA EN EXTREMO ESPIGA

TUBERÍA DE PERFORACIÓN CON AHUSAMIENTO DE 18 GRADOS

ELEVADOR TIPO CUELLODE BOTELLA

Un elevador diseñado para corresponder con el ahusamiento de 18 grados es conocido en el campo como elevador cuello de botella o de 18 grados.

ELEVADOR TIPO CUELLO LEVADIZO

El elevador tipo cuello levadizo es el que se utiliza con un tipo de tubería que tiene un hombro cuadrangular en la caja de la unión de tubería; la superficie maquinada del elevador levanta contra el hombro cuadrado de la unión de tubería.

Este tipo de elevador también se usa con portabarrenas y tubería de perforación para agujeros de diámetro reducido que no tienen hombros donde el elevador pueda agarrar. En este caso, hay que atornillar un sustituto de izaje o una unión sustituta al portabarrenas o a la tubería, para así proporcionar una superficie de agarre al elevador.

TIPOS DE ELEVADORES

HERRAMIENTAS DEL PISO

PISO DEL EQUIPO

EL MALACATE

Características y especificaciones del malacate.Es la unidad de potencia más importante de un equipo. Por lo tanto, su selección requiere de un mayor cuidado al adquirir los equipos o, en su caso, al utilizarlos en un programa especifico.Los malacates han tenido algunos cambios evolutivos, pero sus funciones son las mismas. Es un sistema de levantamiento en el que se puede aumentar o disminuir la capacidad de carga, a través de un cable enrollado sobre un carrete.

POTENCIA NOMINAL EN LOS MALACATES

LBS X1000

POTENCIA

TIEMPO

CALCULO DE LA LONGITUD DEL CARRETE

COMPONENTES DEL SISTEMA

Bloque Corona

Un bloque localizado en el tope de la torre ó mástil1. Contiene un número de poleas donde se enrolla lacable de perforación.

2. El bloque corona provee los medios para llevar la cablede perforación desde el tambor hasta la polea viajera.

3. El bloque o corona es estacionario y esta firmementemontado sobre el tope de la torre ó mástil.

4. Cada polea dentro del bloque corona actúa como unapolea individual.

POLEA VIAJERA Y CABLE DE PERFORACION

Unión Giratoria(Swivel)

EL EQUIPO ROTATORIO

EL EQUIPO ROTATORIO CONSISTEEN UNA UNION GIRATORIA, FLECHA, MESA ROTATORIA, Y LA SARTA DE PERFORACION .

TOP DRIVE

TOP DRIVE Needed for Drilling with Casing

Drilling rotation and torque Hoisting Circulating Pipe Make-up Drilling Automation

Casing Drive System Transfers pipe from “V” door.

Applies connection and drilling torque to casing.

Supports weight of casing string.

Protects the casing threads.

Makes circulation seal.

Fast connections.

Not absolutely necessary but normally used.

1. Pick Up CDS.2. Make up CDS to top drive.3. Place joint in V-door with crane.4. Hoist Joint with CDS.

1

4

32

Surface Equipment – Drilling (Conventional Rig)

5. Tail in joint.6. Stab joint.7. Stab CDS.8. MU & Tq connection.9. Drill Joint down.

5 6

87

Unobstructed Floor when Drilling with Casing

VENTAJA MECANICA DE UN POLIPASTO

Su función es resistir el peso de la sarta de perforación durante las operaciones de levantamiento y descenso de la misma, así como el de las tuberías de revestimiento.

El cable de perforación es una de las partes más costosas en las operaciones de perforación, por lo tanto requiere de un cuidadoso manejo y un mantenimiento adecuado para prolongar su uso.

CABLE DE PERFORACIÓN

El Cable de Perforación:Los cables difieren en el número de torones y en el arreglo ópatrón de los hilos en cada uno de ellos. La mayoría de los Cables dePerforación se clasifican en 4 grupos, basados en el número de toronesy el número de hilos por Torón como se muestra en la tabla inferiorextraída del manual IADC:

torones HILOS torón

PREFORMADO

El preformado de los torones es para que encajen apretadamente unas con otras, sin necesidad de someterlos a una tirantez excesiva.

El cable preformado corre menos riesgo de enroscarse o retorcerse cuando se afloja la tensión de la línea (hacer cocas), y se desliza por las poleas con más suavidad, además de tener una vida útil más larga.

El cable preformado es, en cierto sentido, cable muerto, lo que significa que es menos propenso a desprenderse o saltar al ser cortado, como sucedería con un cable que no lo está.


CONSTRUCCIÓNEl alma o núcleo, soporta los torones exteriores del cable y determina su flexibilidad. La mayoría de los cables utilizados en los campos petroleros tienen un alma de acero denominada núcleo de cable de acero independiente (NCAI).

Los cables con NCAI tienen mayor fuerza y resistencia al aplastamiento que los cables con alma de fibra; pero éstos últimos son menos costosos y más flexibles, por lo que a menudo se usan para operaciones de limpieza de pozo.


ALMA O NÚCLEO

CABLE DE ACERO

CONSTRUCCIÓN DEL CABLE DE ACERO

CONSTRUCCIÓNEl alma de un cable es una torón de hilos de acero que van en espiral en dirección contraria a la torcedura de las torones exteriores. Este arreglo de las torceduras en dirección opuesta equilibra la resistencia del cable y neutraliza el tremendo esfuerzo de torsión que el cable tendrá que resistir cuando esté soportando cargas.


Calidad del acero. La calidad, o grado, del acero que se usa en los cables de perforación es generalmente acero de arado mejorado.

Trama. La envoltura espiral de las torones en un cable de acero, hacia la derecha o hacia la izquierda, visto desde arriba, se llama la trama del cable.

TRAMA DERECHA TRAMA REGULAR

TRAMA IZQUIERDA TRAMA REGULAR

TRAMA IZQUIERDA TRAMA LANG

TRAMA DERECHA TRAMA LANG

TRAMA DEL CABLE La trama derecha, indica que la dirección del espiral es hacia la derecha.

La trama izquierda, indica que la dirección del espiral es hacia la izquierda.

La trama REGULAR, señala que los hilos en cada torón están torcidos en dirección contraria a la dirección del espiral de los torones; esta torsión en direcciones opuestas fortalece el cable y reduce la tendencia a desenroscarse.

Los cables con trama LANG, tienen las torones y los hilos de cada torón torcidos en la misma dirección.

Estos cables de trama LANG son usados en operaciones industriales más que en los campos petroleros.


TRAMA DERECHA TRAMA REGULAR

TRAMA IZQUIERDA TRAMA REGULAR

TRAMA IZQUIERDA TRAMA LANG

TRAMA DERECHA TRAMA LANG

DISEÑO

Un diseño común es el diseño 6 x 19 Seale.El número 6 se refiere al número de torones que rodean al núcleo de cable de acero independiente.El número 19 indica que cada torón tiene 19 hilos: un alambre central rodeado por nueve hilos delgados, y éstos a su vez, rodeados por nueve hilos más gruesos. En el diseño SEALE, el número de hilos internos de cada torón es el mismo que el número de hilos externos.


DISEÑO


El Trenzado y su construcción

2. Hilos de Rellenos (Filler)– Consiste en dos capas de hilosdel mismo tamaño trenzados alrededor de un hilocentral. La capa interna tiene la mitad de los hilos dela capa externa y entre las dos capas se colocan hilosde relleno más delgados.

Tipo Filler


3. Sellado (Seale)– Dos capas alrededor de un hilo central con el mismonúmero de hilos en cada una. Los hilos en la capa exterior sonmás gruesos que los de la capa interior y descansan en losvalles que se forman entre los hilos interiores, haciendo eltrenzado hermético o sellado

Tipo Seale


4. Warrington – Dos capas de hilos, la capa exterior tiene hilosde dos tamaños que se alternan entre grande y pequeño. Loshilos grandes descansan en los valles que se forman entre loshilos de la capa interna y los pequeños en la coronas o crestasdel trenzado de la capa interior.

Tipo Warrinton

5.-Patrones combinados(Seale-Warrinton)

El Trenzado y su construcciónNormalmente las trenzas están preformadas para que tomen laforma helicoidal que van a tener una vez que estén envolviendoel cable central. Estas se denomina Trenzas Preformadas oPRF de sus siglas en ingles (Preformed strands)Patrones utilizados en los cables de perforación:1) Hilos de Relleno2) Sellado (“Seale”)3) Combinado

DISEÑO

Una descripción completa de un cable de acero incluye:

1. Longitud2. Diámetro3. Número de torones4. Número de hilos de cada torón5. Diseño de construcción6. Tipo, dirección y longitud de su trama7. Calidad del acero8. Preformado y tipo de alma

Por lo tanto, una descripción de un cable que especifique 5,000 pies (1500 m), 1 1/8” (29 mm), 6 x 19, Seale, regular, acero de arado mejorado, preformado y NCAI, designa un cable de acero de 5,000 pies (1500 m) de longitud, de un diámetro de 1 1/8” (29 mm), con seis torones de 19 hilos cada uno, de diseño SEALE, con trama regular derecha, de acero de arado mejorado, preformado y con núcleo de cable de acero independiente.


SELECCIÓNDiámetro. Es necesario recordar que los cables de perforación están fabricados con sobredimenciones, es decir, con un diámetro mayor a lo especificado. Un cable con un diámetro ligeramente mayor que su tamaño nominal puede funcionar apropiadamente, pero un cable cuyo diámetro es menor que su tamaño nominal no podrá ser utilizado.

Diámetro Nominal del Cable Subtamaño Sobretamaño

0 a ¾ (0.00 a 19.00) 0 1/32 (0.79)

13/16 a 11/8 (20.63 a 28.57) 0 3/64 (1.19)

1 13/16 a 1 ½ (30.16 a 38.10) 0 1/16 (1.58)

FUENTE: American Petroleum Institute


SELECCIÓNLa medición del diámetro de cables se efectúa mediante el uso de un calibrador lineal capaz de medir incrementos hasta de 1/64 de pulgada (0.4 mm). El calibrador se coloca de manera que mida el máximo espesor del cable, o sea, la distancia desde el punto más saliente de una de sus torones hasta el punto más saliente del torón opuesto.

Una medición correcta del cable permitirá que éste siente perfectamente en las ranuras de las poleas. Si cabe demasiado ajustado, la ranura apretará excesivamente la parte exterior del cable y distorsionará el alma. Si queda demasiado flojo, el cable se aplastará, y desgastará la superficie de rodamiento de la ranura. Cualquiera de estas dos situaciones limitará sustancialmente la vida útil del cable.


CORRECTO INCORRECTOUso del calibrador para determinar el diámetro del cable de acero

Apareamiento del cable del acero con las ranuras de las poleas

LONGITUD

Antes se acostumbraba cortar el cable de perforación la longitud precisa para guarnir en los bloques el número exacto de líneas que se requeria para realizar un trabajo determinado.Hoy, se acostumbra tener una longitud de cable adicional como línea de reserva en el tambor, lista para ser usada en el programa de deslizamiento y corte.El hecho comprobado de que cable más largo rinde más servicio por cada pie (metro) adicional de longitud.Una cantidad excesiva de cable en el carrete de abastecimiento puede resultar un estorbo si se están perforando pozos someros, con traslados frecuentes de la instalación de perforación.


LONGITUD

El costo de trasladar el cable varias veces puede anular la economía resultante del rendimiento mayor de un cable más largo.La línea de reserva facilita un programa de deslizamiento y corte que resultará en una vida más larga para el cable, si las demás condiciones se mantienen constantes.

Altura de la Torre o Mástil

en Pies (Metros)

Líneas Ensartadas

Longitud Mínima en Pies (Metros)

Longitud Sugerida en Pies (Metros)

180 (54.86) 6 1,550 (472) 3,500 (1 067)

8 2,000 (610) 5,000 (1 524)

10 2,250 (686) a

12 2,600 (792) 7,500 (2 286)

150 (45.72) 6 1,300 (396) 3,500 (1 067)

8 1,600 (488) 5,000 (1 524)

10 1,900 (579) a

12 2,200 (671) 7,500 (2 286)

125 (38.10) 6 1,100 (335) 3,500 (1 067)

8 1,350 (411) a

10 1,600 (488) 5,000 (1 524)

90 (27.43) 6 800 (244) 1,350 (411)

8 1,000 (305) 1,550 (472)


ÁNGULO DE DESVIACIÓN

Es importante para controlar el desgaste del cable. Cuando un cable está guenido entre el tambor y la polea de la línea viva, queda paralelo a la ranura de la polea únicamente en su punto específico del tambor, generalmente en el centro.A medida que el cable se mueve desde este punto hacia uno u otro extremo del tambor, se va formando un ángulo que causa desgaste al pegar en los flanges o en los lados del tambor la línea viva a alta velocidad.El ángulo de desviación es inevitable, pero se puede mantener a un mínimo menos de 1.5 grados para tambores ranurados.


Angulo de desviación

Polea viva

Línea central de la polea viva

Angulo de desviación

Angulo de desviación incorrecto

1.5º

AJUSTE DEL CABLE EN LA RANURA DE LA POLEA

DIAMETRO DE LA POLEA:7/8” a 2” (22 a 51 mm)

VIDA ÚTIL

De todos los accesorios reemplazables es decir, artículos que se desgastan más por el uso en las operaciones de perforación el cable de perforación es la unidad de mayor costo para el contratista de perforación, con la posible excepción del combustible y las barrenas.

Por lo tanto, es económicamente degran importancia prestar atención alas diferentes maneras de prolongarla vida útil del cable de perforación.


Estos cuidados incluyen:1. Comprar el cable adecuado para el trabajo especifico2. Usar poleas y tambor de tamaño apropiado3. Mantener registros de servicio en toneladas-millas o km4. Tener un programa de deslizamiento y corte bien planificado y mantener cuidadosamente el cable.

DESLIZAMIENTO Y CORTE

Para planificar un programa de deslizamiento y corte es necesario tomar nota de factores tales como:

1. Altura de Ia torre o mástil2. Número de líneas ensartadas y diámetro de las poleas3. Registro de las toneladas-km que el cable rinde y debería rendir (según operaciones).

El concepto del deslizamiento de una línea está basado en la idea de que, puesto que la línea se desgasta más en ciertos puntos críticos, éstos deben ser cambiados frecuentemente a diferentes posiciones, para evitar que se deteriore prematuramente en los puntos críticos de trabajo durante las operaciones.


Las rupturas del cable de perforación pueden derivar en:

Lesiones a la tripulacion del equipoDños a la torre.Caída de la sarta de perforación al agujero perforado.


Cada vez que sube o baja la polea viajera el cable realiza un trabajo.Este Trabajo se puede cuantificar en Toneladas-Kilómetro (T-K)que es la carga al gancho en toneladas que se multiplica por ladistancia recorrida en km.Por lo tanto mientras se perfore, se haga un viaje de tubería ose introduzca TR al pozo el cable realiza Trabajo. La cuantificación y registro continuo del Trabajo del cable esindispensable durante la perforación, ya que la seguridad delpersonal estará en juego si se descuida este control.Aunque en la primera impresión parece muy complicado elcálculo de Trabajo del cable en realidad no lo es, y en cambio,es una forma efectiva de vigilar su vida útil .

Se le denomina factor de seguridad del cable a la relación que existe entre la resistencia real de cable y la carga de trabajo. En cada trabajo específico se recomienda utilizar un factor de seguridad. Al elegir un cable para una carga determinada ya que de esto depende su rendimiento. Dicho factor de seguridad (o coeficiente de seguridad) se puede expresar en forma matemática como:

Donde:F.S. = Factor de seguridad, adimensional.Rr = Resistencia a la ruptura del cable, en Tons. o kg o lbs.Ce = Cargas estática (o carga de trabajo), en Tons. o kg o lbs.Los factores mínimos de seguridad, para los cables de acero aprobado por el API son los siguientes:CABLES DE TAMBOR PRINCIPAL…………………. = 3CABLES DEL TAMBOR DE SONDEO…………….... = 3EN OPERACIÓN DE PESCA………………………….. = 2CORRIENDO TUBERÍAS DE REVESTIMIENTO….= 2

Dependiendo de la aplicación se podrá variar el F.S. cuando se manejen cargas que requieren un máximo cuidado por que involucran un gran riesgo (como en el caso de los ascensores de pasajeros que se aumenta a 8:1 y aún hasta 12:1) Sin embargo, hay que tomar en cuenta que es necesario aumentar el factor de seguridad cuando hay vidas en juego, un ambiente muy corrosivo y si no se tiene una inspección frecuente. Los factores de seguridad más recomendable en las operaciones de perforación se encuentran entre 3.0 y 5.0, para el cálculo de la carga máxima permisible en las lineas

El concepto de este cálculo, significa que se puede manejar en las líneas guarnidas en el aparejo una carga o peso hasta de 350 tons., con cierta seguridad ya que nuestras líneas tendrán una resistencia de 2 ½ veces de la carga máxima

Tabla 7.11 Datos del cable acero - Alma de fibraClasificación de 6 x 37 alma de fibraAcero de arado mejorado y extra mejorado tipo SUPERFLEX.

Ejemplo:Se tiene un mástil T-126 (38.4 m de altura) que requiere un guarnido de cable de 370 m. para esto utilizamos un carrete con cable de 11/8 pulg. y longitud de 2,460 pies (750 m.) construido con acero de arado mejorado preformado serie 6 x 19. Con la gráfica (Fig. 7.14) se hace lo siguiente:Se localiza horizontalmente el valor de la longitud inicial del cable 2,460 pies (750 m).Trazar una vertical que intercepte la curva que indica un guarnido de cable de 366 m. (valor más cercano a 370m).Se traza una horizontal hacia la izquierda y se localiza la vida relativa del cable en servicio el cual para este ejemplo es de 6.8 x 10,000 = 68,000 ton–km aproximadamente.

GRÁFICA 2 PARA CALCULAR META DE SERVICIO

Relación entre ton-km, altura del mástil y diámetro del cable-1315 ton x kmDe acuerdo al API, los cortes posteriores al inicial para cables de 11/8 pg. y diámetros menores serán de 160 ton-km menos, o sea 1,315-160 = 1,154. ton-km. Y para cables de 1¼” o mayores será de 322ton-km menos.

Una milla = 1.609 km.

GRAFICA 3 PARA ESTIMAR EL FACTOR DE SERVICIO DE TON-KM

En el ejemplo anterior los resultados obtenidos son para un factor de seguridad 5, pero suponiendo que el equipo operara en condiciones severas, hay que corregir las ton-km disminuyendo el factor a un valor de 3. Para lograrlo se requiere utilizar la grafica número (Fig. 7.16) como sigue:Partiendo de la intersección, trazar una horizontal a la izquierda, donde se localiza el factor de servicio nuevo, que da un valor adimensional de 0.58, el cual se multiplica por las ton-km. iniciales indicadas para este equipo, obteniéndose los valores corregidos como se señalan a continuación.Con factor de servicio de 1 El 1ro corte = 1,315 x 1= 1,315 ton-km El 2do corte = 1,315 - 160 = 1,154 ton-kmCon factor de servicio de 0.58 El corte = 1,315 x 0.58 = 763 ton-km

DESLIZAMIENTO Y CORTE

El Término Puntos Críticos se refiere a aquellos lugares a lo largo del cable de perforación que son sometidos a esfuerzos adicionales mientras se introduce o se extrae la tubería del agujero. Estas áreas incluyen los puntos de levante mientras se está entrando al agujero y saliendo de él, y los puntos de cruzamiento en las bridas del tambor donde el cable pega para regresar a formar la siguiente capa de enrollamiento.

Cuando la carga no está soportándose con las cuñas, los puntos críticos sufren enorme tensión. Estos puntos están en la parte superior de las poleas del bloque de corona y en la base de las poleas del Polea viajera.

El punto critico en la polea de la línea muerta nunca varía. Es constante durante el levantamiento de cargas, ya sea elevando tubería fuera del agujero o depositándola en el.

Todos los demás puntos críticos de desgaste cambian, dependiendo si la carga sale del agujero o baja dentro de él.


Puntos críticos de desgaste en el cable de perforación, en las dos posiciones de

levante del bloque (sacando o metiendo la sarta)

7.5.8. Deslizamiento y corte del cable de perforaciónEl concepto de deslizamiento del cable está basado en el propósito de que:

1. El desgaste del cable es mayor en los puntos críticos.

2. Deslizando el cable, los puntos críticos serán cambiados a un lugar diferente en el cable.

3. Deslizando el cable, los puntos menos desgastados se colocarán en el lugar de los puntos críticos

tan pronto como sean movidos.La vida útil del cable de perforación puede aumentarse si se utiliza un programa efectivo para efectuar los deslizamientos y cortes basándose en el incremento del servicio. Si se dependiera únicamente de la inspección a simple vista para estimar cuándo se debe deslizar y cortar, se obtendría como resultado cortes excesivos y desgastes no uniformes, disminuyendo con esto, la vida en servicio del cable.Una regla práctica para los deslizamientos y corte del cable, sería:4. Deslice el menor número posible de metros, mientras están en movimiento todos los puntos

críticos de desgaste en el cable, para que ninguno sea expuesto al mismo desgaste por segunda ocasión, también es recomendable que se deslice el cable más seguido cuando las operaciones que se efectúan son severas o cuando el cable sufra tensiones intermitentes.

5. Corte el cable deslizado siempre y cuando:a) Una inspección visual muestre desgaste bien definido, entonces deberá cambiarse.b) Se acumule mucho cable en el tambor.c) Las ton-km. acumulada desde el último corte alcancen el número predeterminado para un corte.

Debemos seleccionar una meta de servicio entre cada corte en valores de ton x km. Este valor puede determinarse mediante gráfica, ajustándose de acuerdo con la experiencia. El trabajo realizado por el cable en cada una de las operaciones, se calculan y se lleva un control para aplicar el programa de deslizamientos y cortes.

Tabla 7.15 Número de vueltas por cortar de cable

Longitud de una vuelta del cable en el tambor L = ∏X DL= 3.1416 x 18” = 56.54 pg. x 0.0254= 1.43 mNumero de vueltas = 22/1.43 = 15.5 Vueltas

7.5.9. Cálculo del trabajo realizado del cable en diferentes operaciones

1.- FÓRMULA PARA TRABAJO DEL CABLE EFECTUANDO VIAJE REDONDO

Sustituyendo valores

GUARNIDO DE APAREJOS PARA MASTILES

GUARNIDO

Guarnido: Es el ensarte de la línea desde el tambor del malacate hasta el ancla de la línea muerta, pasando alternativamente por una polea del bloque de corona y una del Polea viajera.

El orden en que se guarne la línea alternativamente a través del bloque y polea viajera produce lo que se llama el guarnido patrón, o modelo como se presenta enseguida.

ANCLA DE LA LINEA MUERTA

SISTEMA ROTATORIO

TOP DRIVE

LA SARTA DE PERFORACION YHERRAMIENTAS DE OPERACION

LA SARTA DE PERFORACION

LA SARTA DE PRFORACION Y SUS COMPONENTES

COMBINACIONES ROTARIA, Y LLAVES DE FUERZA

BARRENAS

SISTEMA CIRCULATORIO

1. Presas

2. Líneas de succión

3. Bombas

4. Conexiones superficiales

5. Tubería de perforación

6. Barrena

7. Espacio anular

8. Línea de descarga

9. Vibradores y/o control de sólidos

10. Recuperación de recortes10

6

7

1

2

3

4

5

9

8

SISTEMA CIRCULATORIO Y BOMBAS DE LODO

COMPONENTES TIPO DEL EQUIPO DE SUPERFICIE

BOMBAS DE LODO LINEAS DE DESCARGA , PRESAS DE LODOSY CENTRIFUGAS .

BOMBAS DE LODO Y VALVULAS DE SUCCION,DESCARGA Y DE SEGURIDAD

Para la eficacia de funcionamiento máxima, la presión de la precarga debe ser 75 por ciento de la presión mínima del sistema operativo o de 2,000 psi como mínimaPara las condiciones de funcionamiento normales, la presión de la precarga debe ser de 50 a 60 por ciento de la presión media del sistema operativo o de 2,000 psi.Para las condiciones de funcionamiento del límite, la presión de la precarga se debe mantener entre 30 y 75 por ciento de una presión de funcionamiento media del sistema o 2,000 psi, mínimo. Para verificar si tienen la presión adecuada de precarga, se debe medir sin la presión de funcionamiento del sistema.

PRESAS DE LODOS

PARTES INTERCAMBIABLES

CLASIFICACION DE LOS SOLIDOS

DESARENADOR

MALLAS Y SOLIDOS SEPARADOS POR TAMAÑO EN MICRONES

SISTEMA DE POTENCIA

EL SISTEMA DE POTENCIA ES EL NUCLEO QUE IMPULSAAL EQUIPO DE PERFORACION CUANDO SE REQUIERE REALIZAR UN TRABAJO.SU MAQUINARIA GENERA LA POTENCIA REQUERIDA PARA MOVER TODOS LOS ELEMENTOS DE CADA UNO DE LOS SISTEMAS ANALISADOS.

SISTEMA DE POTENCIA

TRANSMICION DE ENERGIA

MOTORES CATERPILLAR

CORTE TRANSVERSAL DEL MOTOR

CORTE TRANSVERSAL DEL SISTEMA DE ADMISIÓN DE ESCAPE

SISTEMA DE SEGURIDAD (PREVENCION DE REVENTONES)

ARREGLO DE PREVENTORES

PREVENTORES ESFERICOS

PREVENTORE SENCILLO DE ARIETES

PREVENTOR DOBLE CON SALIDAS LATERALES

RAMS DE PREVENTORES

MULTIPLE DE ESTRANGULACION Y CONSOLA DE OPERACIÓN

SISTEMAS

http://www.solarnavigator.net/petroleum.htm

CONJUNTO DE PREVENTORES

01 Sistemas y Componentes de Los Equipos de Perforacion

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