INTRODUCCIÓN
La perforación de pozos data de épocas remotas, donde en Asia se perforaban pozos someros para la obtención de agua salada y sal común. En esta época se utilizaban métodos como la percusión o golpeteo de un sistema de tuberías introducidas en el pozo mediante golpes en la parte superior de la misma. A través del tiempo, estas técnicas han sufrido modificaciones sustanciales, haciendo de la Perforación de Pozos un cúmulo de técnicas dinámicamente evolutivas y a la par de otras tecnologías.
En el año de 1859, en el Campo Oil Creek cerca de Titusville Pensylvania, Estados Unidos, se perfora el primer pozo utilizando el sistema de percusión. El pozo Drake, nombre dado a este primer pozo, llego a una profundidad de 69.5 pies (21.1 mts.). En Venezuela, 19 años después (1878), se perforo bajo el sistema de percusión el primer pozo en el estado Táchira, hacienda La Alquitrana a una profundidad de 27 mts.
En el año de 1901, el Ingeniero Antony Lucas introduce el uso de una mecha colocada en la punta de la sarta de perforación y a la profundidad de 700 pies (213.4 mts), el pozo comenzó a emanar lodo de perforación que luego de ser desplazado, daría paso al petróleo, originándose el primer Reventón de petróleo (+- 84.000 BlS/día), causando gran revuelo, ya que 50 Bls de producción en aquella época eran considerados muy buenos. Este pozo estableció la utilización de la perforación rotatoria como un medio de perforación de pozos. En este método se utiliza una maquina que gira llamada mesa rotatoria, a través de la cual se inserta tubería; la mecha se conecta a la sarta de perforación y a través de la mesa rotatoria se transmite rotación y se procede de esta manera a la construcción del pozo.
La perforación rotatoria se inicio en Venezuela en el año 1928 en el campo Quiriquire, Estado Monagas. A través del tiempo la perforación de pozos a sufrido grandes modificaciones producto de una serie de innovaciones en equipos y accesorios, mejora de la calidad del acero utilizado en la fabricación de tuberías, mejor manejo de los volúmenes de lodo y la incorporación de maquinas y equipos de perforación operados eléctricamente
Todas estas innovaciones se traducen en la obtención de grandes profundidades (hasta 35000´), altas tasas de penetración hasta 3000 pies/día. El uso de trépanos policristalinas (PDC), nuevos sistemas de fluidos de perforación, pozos horizontales, turboperforación, perforación bajo balance, con aire y gas, etc. son ejemplos de estas innovaciones que hacen de la perforación de pozos una ciencia precisa confiable y que realizada de forma segura, permite la obtención de los hidrocarburos de la manera más económica y confiable posible.
Es de notar, que la capacitación del personal involucrado en la construcción de pozos es indispensable para poder aplicar la tecnología actual. Desde cualquiera de los centros de capacitación existentes en el país, se debe formar a las personas que manejaran el negocio medular de nuestra industria petrolera como lo es la Perforación de Pozos
¿que se necesita para arrancar esta gran estructura?
Sistema de Potencia:
Constituido por motores de combustión interna, los cuales generan la fuerza o energía requerida para la operación de todos los componentes de un equipo de perforación. En un equipo de perforación se necesitan varios motores para proveer esta energía, estos en su mayoría son del tipo Diesel por la facilidad de conseguir el combustible; dependerá del tamaño y capacidad de la torre, él numero de motores a utilizar. La energía producida es distribuida en el equipo, de dos formas: mecánica o eléctrica.
Transmisión de Potencia Mecánica:
Hasta hace pocos años, la mayoría de los equipos eran mecánicos, o sea que la fuerza del motor se transmitía a los componentes (malacate, mesa Rotary) a través de elementos mecánicos. La fuerza que sale de los motores se unen; o sea que los motores se juntan a través de uniones hidráulicas o convertidores de torsión y con cadenas y poleas, las cuales ecualizan la fuerza desarrollada por cada motor y transmitida por un fluido hidráulico para girar un eje que sale de la unión o convertidor.
Los ejes de transmisión se unen mecánicamente con poleas y cadenas, las cuales tienen la misma función que una correa de goma entre dos poleas. A este arreglo de cadena y polea se le conoce como central de distribución, permitiendo que la fuerza generada por cada motor se pueda utilizar.
- La central de distribución a su vez transmite la fuerza de los motores hasta la mesa rotatoria y el malacate
malacate
Transmisión de Energía o Potencia Eléctrica:
En la actualidad se utilizan motores Diesel para generar energía eléctrica en los equiposde perforación, los cuales dan energía a grandes generadores eléctricos.
Los generadores producen electricidad que es transmitida a través de cables al engranaje eléctrico de conmutadores y control. Desde este punto de electricidad fluye a través de cables adicionales hasta motores eléctricos que están directamente conectados a diversos equipos como el malacate, bombas de lodo y la mesa rotatoria.
Existen ventajas entre el sistema eléctrico y el sistema mecánico, ya que elimina la
transmisión por cadenas que es altamente complicada
por motivos economicos,esta energia se abastece de combustibles como el diesel o gas-oil, ya que son de facil combustion ,accesibles y tranquilamente abastecen a muchos equipos.
equipo perforador
Sistema de Elevación o Levantamiento:
La función de un equipo de perforación es perforar y para ello debe tener un sistema que permita elevar otros componentes y a la vez bajar y mantengan en suspensión
grandes pesos requeridos, como lo es el caso de las sartas de perforación o revestimiento.
Dentro de los componentes del sistema de levantamiento se encuentran:
Torre de PerforaciónEs una estructura grande que soporta mucho peso, tiene cuatro patas que se apoyan en las esquinas de la sub-estructura. Esta soporta el piso de trabajo y además provee un espacio debajo del piso para la instalación de válvulas especiales llamadas BOP que describirermos mas adelante. Además, la sub-estructura soporta el peso de la sarta de perforación cuando está suspendida en las cuñas. El piso de la torre soporta y sostiene al malacate, la consola del perforador y el resto de los equipos relacionados con la perforación rotatoria. Los equipos se clasifican de acuerdo a su capacidad para soportar cargas verticales y velocidades del viento. Las capacidades de carga pueden variar desde 250.000 Lbs hasta 1.500.000 Lbs . Una torre de perforación puede soportar vientos aproximados de 100 a 130 millas por hora con el piso del enganchador lleno de tubería
La altura de la torre no influye en la capacidad de carga del equipo, pero si influye en las secciones de tubería (TIROS) que se pueden sacar del pozo. Esto se debe a que el Bloque Corona debe estar a suficiente altura de la sección para permitir sacar la sarta del pozo y almacenarla temporalmente en los peines del piso del enganchador cuando se saca para cambiar el trepano o realizar otra operación. La altura de la torre es variable pueden ir de los 30 metros hasta mas y con un futuro prometedor en su altura quizas.
elementos de la torre de perforacion : bloque corona
Constituye la parte superior del equipo de perforación, donde el peso de la sarta de perforación es transmitido a la torre a través de un sistema de poleas (Bloque Corona, el cual sostiene y da movilidad al Bloque Viajero
corona y sistema de poleas
bloque viajero
sabemos que en algun momento,interfiere la accion humana en esta torre,para esto tenemos un sitio muy importante,para esto contamos con la plataforma:
Encuelladero o Enganchador:
Constituye una plataforma de trabajo ubicada en la torre a una altura aproximada entre 80’ y 90’ y permite que el enganchador coloque los tubos,cañerias como se les llame, mientras se realizan operaciones como cambio de trépanos, bajada de revestidores, etc. Para ello, este accesorio consta de una serie de espacios semejando un peine donde el enganchador coloca la tubería
aca algunas fotos
para que este hombre pueda llevar su trabajo riesgoso a un metodo seguro,se necesita de otro ayudante,en este caso,un maquinista,que esta supervisando en conjunto en un lugar cercano al enganchador,este lugar se llama :
Consola del Perforador o Maquinista:
Constituye un accesorio que permite que el perforador tenga una visión general de todo lo que esta ocurriendo en cada uno de los componentes del sistema: presión de bomba, revoluciones por minuto de la mesa, torque, peso de la sarta de perforación, ganancia o perdida en el nivel de los tanques, etc.
Dentro del conjunto de toda esta torre y sus partes ya nombradas,vemos otro elemento que constituye la seguridad de un equipo,este elemento se encuentra posicionado cerca la plataforma de trabajo,puede estar cerca de la cabina del maquinista,es accesible al igual que los demas componentes del equipo perforador. tenemos entonces el malacate.
Malacate:
Consiste en un cilindro alrededor del cual el cable de perforación se enrolla permitiendo el movimiento de la sarta hacia arriba o hacia abajo, dependiendo del tipo de operación a realizar. Además, el malacate transmite la potencia para hacer girar la mesa rotatoria, los tambores auxiliares y sistemas de enrosque y desenrosque de tubería. Dentro de los accesorios encontrados en el malacate están:
A ambos lados del malacate se extiende un eje en cuyos extremos se encuentran dos tipos de cabezales: el de fricción, que utiliza una soga que se enrosca varias veces alrededor del carreto para levantar el equipo que tiene que moverse en el piso de la torre. Otro tipo de cabezal es mecánico utilizado para enroscar y desenroscar tubería de perforación cuando se esta sacando o metiendo en el pozo o cuando se requiere fuerza adicional mientras se esta perforando.
otro uso que se le da al malacate,es un frenado,consideracion importante.
El sistema de frenos, constituido por un freno principal cuya función es parar el tambor y aguantarlo; además, se tiene el freno auxiliar que sirve de soporte al freno principal en casos de emergencia, ayudando a absorber la inercia creada por la carga pesada Otro de los accesorios o equipos del malacate es el sistema de transmisión que provee un sistema de cambios de velocidad que el perforador puede utilizar para levantar la tubería.
parte superior de la torre
Bloque Viajero y Bloque Corona:
El Bloque Corona esta ubicado en la parte superior de la torre, constituido por una serie
de poleas. El cable de perforación pasa a través de estas poleas y llega al Bloque Viajero,
el cual esta compuesto de un conjunto de poleas múltiples por dentro de las cuales pasa el
cable de perforación y sube nuevamente hasta el Bloque Corona. Su función es la de
proporcionar los medios de soporte para suspender las herramientas. Durante las
operaciones de perforación se suspenden el Gancho, la Unión Giratoria , el Kelly, la
Sarta de Perforación y el Trepano.
Durante las operaciones de cementación del
pozo, soportara el peso de la tubería de
revestimiento. Aunque hay un solo cable, da la
impresión de haber mas, esto debido a que el
cable de perforación sube y baja tantas veces
entre los bloques, a este procedimiento se le
llama Guarnear el Bloque. Una vez que se a
realizado el guarneo completo del bloque, el
extremo del cable se baja hasta el piso del del
taladro y se conecta al tambor del malacate. La
parte del cable que sale del malacate hacia el
bloque corona, se llama línea viva ya que se
mueve mientras se sube o se baja el Bloque
Viajero.
El extremo del cable que corre del bloque corona
al tambor alimentador también se asegura. A
esta parte del cable se le conoce como línea
muerta, ya que no se mueve.
Gancho:
Es una herramienta localizada debajo del Bloque Viajero al cual se conectan equipos para soportar la sarta de perforación, se conecta a una barra cilíndrica llamada asa que soporta la Unión Giratoria. Los elevadores constituyen un juego de abrazaderas que agarran la sarta de perforación para permitirle al perforador bajar o subir la sarta hacia y desde el pozo.
a todo esto se observa que depende que las grandes operaciones de estos elementos penden de un cable,bueno no es cualquier cable, lo llamamos
Cable de Perforación:
Esta constituido de acero de 1 1/8” a 1 3/4” de diámetro. Esta hecho de alambres de acero y es bastante complejo. Ha sido diseñado para cargas pesadas, por lo cual debe serseleccionado según el peso que tendrá que soportar.
El diseño de las poleas del Bloque Corona a través
de las cuales tendrá que pasar el cable de
perforación es de suma importancia. Debe ser
inspeccionado con frecuencia para asegurar que
este en buenas condiciones
Se debe tomar en cuenta el tiempo de trabajo y
uso rendido por el mismo para proceder a
cambiarlo. El desgaste del cable es determinado
por el peso, distancia y movimiento
De allí que deben llevarse estadísticas en taladro
sobre el uso del cable de perforación.
otro elemento importante. para tener en cuenta en la "jerga" petrolera,son las cuñas que es destacable saber su descripciones y su importancia en las uniones de un equipo.
Cuñas :
Son piezas de metal ahusado y flexibles con dientes y otros dispositivos de agarre,
empleadas para sostener la tubería en la mesa rotatoria alternativamente durante un
viaje y evitar que se resbale hacia adentro del pozo cuando se esta conectando o
desconectando la tubería. Las cuñas encajan alrededor de la tubería y se calzan contra el
buje maestro.
Las cuñas rotatorias se utilizan exclusivamente con tubería de perforación; para el
manejo de portamechas y tubería de revestimiento se utilizan otro tipo de cuñas.
La acción presionadora de las cuñas en el buje maestro, cambia la dirección de la fuerza
vertical (hacia abajo), ejercida por la sarta de perforación y la convierte en fuerza
lateral o transversal contra la tubería.
El tamaño de las cuñas debe ser siempre adecuado para la tubería que se este manejando,
ya que del buen contacto de ellas con la tubería de perforación, portamechas o
revestimiento, dependerá el agarre efectivo de las mismas sin crear problemas
operacionales. Igualmente, el manejo óptimo de las cuñas por parte de la cuadrilla, influirá
en el desgaste de los insertos de agarre.
ahora mas bien con que objeto pequeño,un operador podra acuñar,ensamblar,reparar,etc,esta pesada maquinaria,bueno para esto contamos con llaves,o pinzas para poder operar.
Llaves de Potencia :
Comúnmente llamadas tenazas, se usan conjuntamente con las cuñas para hacer las conexiones de tubería y para realizar viajes. Permitiendo enroscar y desenroscar la tubería de perforación.
Dos juegos de tenazas son necesarios para conectar o desconectar la tubería y su nombre variara según el modo en que sean usadas; para hacer una conexión mientras se esta metiendo tubería en el pozo, a las llaves que quedan a la derecha del perforador se les denomina de
enrosque o apriete y a las de la izquierda se les de
denomina de contra fuerza o de aguante, ya que
impiden que la tubería gire. Al sacar tubería,
cambiara el nombre de las llaves
Las llaves o tenazas constan de mandíbulas o
quijadas que se pueden graduar dependiendo del
tamaño de la tubería con la que se este trabajando
enrosque o apriete
otros elementos de enrosque...
Cadena de Enroscar:
Es una cadena de acero utilizada para enroscar una unión de tubería cuando se esta introduciendo tubería al pozo, enrollando un extremo de la cadena alrededor de la unión de tubería en las cuñas y el otro extremo se sujeta al tambor de enroscar del malacate. Se lanza la cadena por encima del tubo a enroscar y se procede a realizar la conexión; se levantan las cuñas y se introduce la tubería en el pozo
Existen otras herramientas giratorias y de torsión de potencia, las cuales van reemplazando a la cadena de enroscar y a las tenazas, eliminando en algunos casos los peligros asociados con las cadenas de enroscar.Entre estas herramientas se tienen:
El Rotador Neumático del Vastago que es una herramienta de potencia empleada para hacer girar el vastago cuando se esta haciendo una conexión Se colocan en el extremo inferior de la Unión Giratoria y pueden ser accionados con motores neumáticos o hidráulicos. Hace girar al vastago sin necesidad que la cuadrilla trabaje, permitiendo un enrosque rápido del
mismo con la tubería de perforación
para seguir enroscando...
Las Tenazas Giratorias operadas con presión neumática o hidráulica, pueden emplearse
tanto para desenroscar como para enroscar tubería, pero necesitan tenazas de contra
fuerza convencionales para sujetar la tubería inferior.
Las tenazas de potencia se fabrican en diferentes tamaños y se construyen para el uso
con potencia hidráulica o neumática. Algunas tenazas de potencia se pueden regular para
volver a dar automáticamente la torsión requerida en cada unión de tubería que entra al
pozo.
ya sabiendo con que energía se dispone,cual es la estructura de un equipo,cuales son sus componentes principales,ahora conoceremos otro sistema importante que produzca ese movimiento,este esSistema de Rotación:
Es aquel que hace girar la sarta de perforación y permite el avance del trepano desde la superficie a la profundidad programada. Dentro de los componentes de este sistema se tienen:
Sarta de Perforación:
Esta compuesta de tubería de perforación (TP) o barras de sondeo (BS) y una tubería especial de paredes gruesas llamada Portamechas o Lastrabarrenas (PM). El lodo circula a través de los portamechas al igual que a través de la tubería de perforación. Transmite la potencia rotatoria a la mecha para poder perforar
Tubería de perforación (TP):
Constituye la mayor parte de la sarta de perforación, esta soportada en la parte superior por el vastago, el cual le transmite la rotación a través de la mesa rotatoria. Un tubo de perforación mide aproximadamente 30 pies , cada tubo tiene dos roscas, una interna denominada caja y otra externa conocida como espiga o pin. Cuando se conecta un tubo a otro, la espiga se inserta en la caja y la conexión se enrosca.
La tubería de perforación puede sufrir fallasoriginadas por corrosión, la cual comienza
generalmente en el interior de la tubería.
esto no es todo...¿donde esta el peso? que se imparte en un pozo.
gran parte esta aca
Portamechas o Lastrabarrenas (PM):
Son cuerpos de acero mas pesados que la tubería de perforación y se utilizan en la parte
más profunda del pozo para darle peso al trepano y permitir que este avance y se perfore
un pozo lo más vertical posible, bajo el principio del péndulo.
El peso de los portamechas depende de su longitud, diámetro interno y externo; su
longitud API es de 30’ , aun cuando los hay mas cortos o más largos
Al diseñar la cantidad de portamechas a utilizar, debe conocerse el diámetro del trepano,
y el diámetro interno debe ser lo suficientemente grande para evitar caídas altas de
presión durante la circulación del lodo.
Al igual que la tubería de perforación, poseen un extremo hembra (caja) y otro macho
(pín).
Trepanos:
El trepano es uno de los componentes del sistema de rotación de mayor importancia durante la perforación de un pozo. Mientras está en el fondo perforando, esta ganando dinero. Para continuar su labor, el trepano debe desempeñarse adecuadamente, dependiendo su eficiencia de varios factores como: estado físico, el peso sobre el trepano y la velocidad de rotación aplicados sobre el mismo. La acción del fluido de perforación, cumpliendo sus funciones de limpieza, enfriamiento y lubricación de forma excelente.
En perforación se requieren trépanos capaces de perforar con la mayor rapidez posible, o sea, que se obtengan altas tasas de penetración.
Un trepano debe tener la capacidad de perforar un pozo de diámetro completo (en calibre), mientras este en el fondo del pozo; si se desgastan los lados del trepano, este perforara un pozo de diámetro reducido, el cual ocasionará problemas operacionales cuando entre el nuevo trepano.
Para la elección del tipo de trepano, que debe usarse, se tiene que tomar en cuenta varios factores como el tipo de formación a perforar y la profundidad. Existen varios tipos detrépanos y entre ellos están: de rodillos o conos, de diamantes naturales, diamantes sintéticos y de arrastre o fricción. Hay una relación inversa entre el rendimiento de un trepano y los costos de perforación; es decir, que a mayor rendimiento, menores serán los costos, ya que la cantidad de viajes de tubería para el cambio de trépanos será menor.En formaciones superficiales, generalmente se utilizan entre uno o dos trépanos para perforar el pozo de superficie, ya que son formaciones blandas, sueltas y poco compactadas A medida que se avanza en profundidad, las formaciones se hacen mas compactas y por ende mas duras,entonces se requerirán trépanos con distinto diseño, resistentes a la abrasión. El costo de perforación en este intervalo tiende a incrementarse ya que los cambios de trépano (viajes), son mayores y el tiempo de taladro es igualmente alto  algunos tipos... Los trépanos de cono o rodillo pueden ser de dientes de acero y de insertos de Carburo de Tungsteno. Los de dientes de acero tienen conos los cuales están alineados excéntricamente, lo que origina que los dientes raspen y excaven a la formaciónEs el llamado efecto de paleo. Son utilizadas en formaciones blandas, mientras los dientes estén menos separados, cortos y fuertes, se emplearan en formaciones duras. El trépano con insertos de Carburo de Tungsteno y cojinetes sellados, han sufrido una serie de modificaciones; en el pasado, estos trépanos tenían solamente pequeñas extensiones de Carburo de Tungsteno, ya que las tasas de penetración eran bajas.  |
Los trépanos modernas con insertos de Carburo de Tungsteno son capaces de alcanzar altas velocidades de rotación (hasta 180 RPM o más) comparados con 45 RPM de las anteriores. Estas mechas presentan grandes ventajas debido a su alta durabilidad, su buena penetración de los insertos en formaciones blandas Existen muchos tipos de trépanos de dientes de acero y de Carburo de Tungsteno. Es posible conseguir mechas de insertos capaces de perforar una amplia gama de formaciones que varían entre las blandas y las semiduras con alta fuerza de compresión; las medias duras con alta fuerza de compresión y las formaciones duras abrasivas:
Los trépanos de diamante tienen un cuerpo de acero con incrustaciones de diamantes industriales. Perforan físicamente arando los cortes del fondo del pozo, muy parecido al 
Los trépanos de Diamantes Policristalinos (PDC), aparecieron a mediados de los años 70, mediante la introducción de un disco de perforación Policristalino aglomerado como elemento cortante de la mecha. Contiene muchos cristales de diamantes pequeños pegados en conjunto. Los planos de cibaje de los cristales de diamante tienen orientación aleatoria que evita rotura por golpes o choques de un cristal de diamante. El compacto de diamante policristalino es adherido bien a una matriz del cuerpo de la mecha de Carburo de Tungsteno o a un perno prisionero de Carburo de Tungsteno que es montado en el cuerpo de acero de la mecha. Los trépanos PDC presentan buenos comportamientos en secciones uniformes de Carbonatos o Evaporitas y también en Areniscas, Limolitas y Lutitas.
La hidráulica es importante en el diseño de la mecha,acción de limpieza hidráulica se lleva a cabo generalmente usando jets para el cuerpo de acero de los trépanos PDC . El tamaño, forma y numero de los cortadores usados y el ángulo de ataque del cortador son importantes en el diseño de los trépanos PDC. Actualmente, un ángulo de ataque negativo de 20” es usado normalmente en mechas PDC de cuerpo de acero; para formaciones blandas se utilizan ángulos menores de ataque. El ángulo de arrastre ayuda a empujar los cortes formados hacia los lados del pozo, muy parecido a la accion de un arado,La orientación de los cortadores debe adaptarse aproximadamente a la dureza de la formación que esta siendo perforado. La orientación de los cortadores también depende de la velocidad esperada de los cortadores que a su vez depende de la distancia de la localización de los cortadores al centro del pozo.
maniobra de la coneccion de la tuberia...
como ya sabemos,este trepano debe ser junto con toda la barra de sondeo introducido a un pozo, en la boca del pozo hay un una caja hexagonal,llamada
Vastago o Kelly:
Es un tramo de la tubería de forma cuadrada hexagonal o triangular, generalmente de 40 pies de largo, cuyo objetivo es transmitir el movimiento de rotación de la mesa rotatoria a la sarta de perforación. A medida que el buje maestro de la mesa rotatoria gira, este hace girar el buje del vastago; como la tubería de perforación esta conectada a la base del vastago, esta también tiene que girar. Igualmente, el vastago es parte del sistema de circulación del fluido de perforación.
Un pozo de petróleo o gas es perforado en tramos cuya longitud es igual al tamaño del vastago; tan pronto el vastago haya perforado toda su longitud, o sea, cuando la unión giratoria queda cerca de la mesa rotatoria se sube la sarta de perforación para desconectar el vastago de la junta superior de tubería
La mecha quedara fuera del fondo en una distancia equivalente a la longitud del vastago, luego se conecta una nueva junta de tubería al vastago, se levanta y se hace la conexión a la sarta de perforación.
Esta conectada directamente a la válvula de seguridad y al vastago, permitiendo que la sarta de perforación gire. Además de sostener la sarta, sirve de conducto para que el lodo de perforación circule. Puede girar a mas de 200 revoluciones por minuto, sostener cargas de cientos de toneladas y soportar presiones hidráulicas mayores a 3000 libras por pulgada cuadrada.
Esta construida de acero de alto grado ya que debe soportar grandes esfuerzos, lo cual garantiza una alta durabilidad.Además, la cabeza de Inyección proporciona una conexión para la manguera de rotatoria por donde circulara el fluido de perforación.
la entrada...
Es una maquinaria sumamente fuerte y resistente que hace girar el vastago y a la sarta
de perforación. Cuando la perforación avanza, la mesa rotatoria gira hacia la derecha;
luego, cuando se extrae la tubería del pozo, la mesa sostiene la sarta de perforación con
las cuñas durante los intervalos cuando la tubería no esta suspendida del gancho.
Cuando la mecha llega al fondo del pozo, la mesa rotatoria vuelve a girar variando su
velocidad entre 40 a 200 RPM. A medida que el pozo se va profundizando, el vastago
baja a través de los bujes que van montados en las aberturas de la mesa.
La mesa rotatoria tiene una superficie relativamente plana y limpia con una sección
antiresbalante para mejor seguridad de la cuadrilla de trabajo.
Los accesorios de la mesa rotatoria permitirán hacer girar las herramientas en el pozo y
sostener la sarta de perforación mientras se hacen las conexiones o viajes. Entre ellos
están: el Buje de Transimisión del Vastago, el cual es un dispositivo que va colocado
directamente sobre la mesa rotatoria y por medio de la cual pasa el vastago. Esta acoplado al buje maestro, permitiendo que la mesa rotatoria al girar, haga girar al buje del vástago y este a su vez hace girar al vástago y a la sarta de perforación. El Buje Maestro es un dispositivo que va colocado directamente en la mesa rotatoria y sirve para acoplar el buje de transmisión del vástago con la mesa rotatoria, de tal manera que el impulso de rotación o torsión de la mesa, pueda ser transmitido al vástago y así pueda hacer girar a la sarta de perforación. También proporciona la superficie ahusada o cónica, necesaria para sostener las cuñas cuando estas sostienen la tubería.
Sistema Top DriveConsiste en que la sarta de perforación y el ensamblaje de fondo reciben la energía para su rotación, desde un motor que va colgado del Bloque Viajero. El equipo cuenta con un Swibel integrado, un manejador de tubería, el cual posee un sistema para enroscar y desenroscar tubería, una cabeza rotatoria y válvulas de seguridad
Ventajas y Beneficios en la utilización de Top Drive en los equipos
Operaciones de viajes de tubería y conexiones mas seguras y rápidas.
o Transmisión directa de la potencia reduce la oscilación y falla de las sartas de perforación.
o Perforación mas rápida al utilizar parejas de 90 pies , menor número de conexiones. No se utiliza engnchador . Menor accidentalidad.
o Minimiza los problemas de atascamiento de tubería por presión diferencial.
o Habilidad para realizar repasos o rectificaciones, hacia arriba y hacia abajo (back and forward reaming), en casos extremos de inestabilidad, o ampliaciones del pozo.
o Facilidades para maniobrar la tubería en casos de atascamientos.
o Rápida respuesta en caso de influjo durante la perforación o viajes de la tubería.
o Elimina el desperdicio de lodo durante las conexiones.
o Torque uniforme y adecuado a cada conexión, lo cual alarga la vida útil de la sarta.
o Habilidad para rotar y circular en la corrida de revestidores en zonas apre tadas.
o Corte de hasta 93 pies de núcleos continuo.
demasiado importante para todos..
Sistemas de Seguridad:
El evento menos deseado durante la perforación de un pozo son las arremetidas y los reventones. La arremetida es la intrusión de hidrocarburos (gas o Petróleo) o agua salada, una vez que se pierden los controles primarios conformados por el mantenimiento óptimo de las condiciones del fluido de perforación como lo son: densidad, reología, etc. Estas condiciones del lodo deben ser monitoreadas por el Ingeniero de Lodos y por unidades especializadas (Mud logging), con la finalidad de detectar anomalías rápidamente y poder atacarlas sin perdida de tiempo. Una vez perdidos estos controles primarios, se tendrá en el pozo un reventón que no es mas que una manifestación incontrolada de fluidos a alta presión.
Para solucionar en parte estos problemas, se tienen en los equipos, equipos especiales que permiten cerrar el pozo y evitar que el fluido invasor salga a superficie. Estos equipos son las Válvulas Impide-reventones (Blow Out Preventor). Dentro de las funciones principales de este equipo están: permitir un sello del pozo cuando ocurra una arremetida, mantener suficiente contrapresión en el pozo, prevenir que siga la entrada de fluidos desde la formación al pozo, mientras se esta realizando la restauración del pozo a sus condiciones normales.. Los Preventores de Reventones son equipos que se utilizan para cerrar el pozo y permitir que la cuadrilla controle una arremetida antes de que ocurra un reventón. Existen dos tipos básicos de preventores: anular y de ariete. Los Preventores Anulares poseen un elemento de goma que sella al vastago, la sarta de perforación, los portamechas o al pozo
mismo si no existiere sarta en el pozo.
Los Preventores de Ariete consisten de grandes válvulas de acero (arietes) que tienen elementos de goma que sirven de sello. Existe un tipo de preventor de ariete que se conoce como Preventor de Ariete de Tubería porque cierra la tubería de perforación mas no puede sellar el pozo abierto. El Preventor de Ariete Ciego se utiliza para sellar el un pozo abierto. Además, existe un tipo de ariete llamado de Corte o Cizallamiento que permite cortar la tubería de perforación en el caso de que los otros preventores fallen, y así poder cerrar el pozo en el caso de una arremetida.
Generalmente, en los pozos se instalan una serie de preventores apilados uno encima del otro; la distribución de los mismos dependerá de las condiciones de cada pozo, profundidad y categoría (alto riesgo). Sin embargo, el preventor anular debe colocarse siempre en la parte superior y los preventores de arietes, de tubería y ciegos en la parte inferior.
El primer paso una vez que se cierra un pozo es la utilización de los preventores. Para comenzar la perforación nuevamente, hay que circular el fluido para sacar la arremetida y reemplazarlo con lodo con la densidad adecuada; para esto se utilizan los Estranguladores que son válvulas cuya apertura puede ser cerrada, puede abrirse o cerrarse completamente y hay muchísimas posiciones entre los dos extremos. Para circular la arremetida hacia fuera y bombeara lodo nuevo hacia el pozo, el estrangulador se abre completamente y se inicia el bombeo del lodo. A medida que el influjo va saliendo del pozo.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 formación.
Los preventores se abren o cierran con fluido hidráulico que va almacenando bajo presión en un equipo llamado Acumulador. 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 hidráulica a los preventores y cuando las válvulas de control 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 1500 a 3000 psi de presión utilizando el gas de nitrógeno contenido en los recipientes.
El 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 se puede separar el gas y quemarlo a una distancia segura de la instalación.
Separador de Lodo y Gas |
Interiormente esta constituido por deflectores que hacen que cantidades de lodo y gas se muevan mas despacio y un arreglo en forma de S en el fondo permite 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 contra el lodo
Las Líneas de Matar van desde la bomba de lodo al conjunto de válvulas de seguridad, conectándose a estas en el lado opuesto a las líneas de estrangulación.. A través de esta 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 pozo para prevenir cualquier irrupción de lfluido al pozo.
El Tanque de Viaje es una estructura metálica utilizada con la finalidad de contabilizar el volumen de lodo en el pozo durante los viajes de tubería; permite detectar si la sarta de perforación esta desplazando o manteniendo el volumen dentro del pozo 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 Circulación:
Esta constituido por una serie de equipos y accesorios que permiten el movimiento continuo del lodo de perforación. Este es preparado en superficie utilizando equipos especiales que faciliten la mezcla y tratamiento del mismo
El equipo del sistema de circulación consta de gran numero de equipos y estructuras como lo son: Las Bombas de Lodo, las cuales recogen lodo de los tanques y lo envían a través de una Línea de Descarga hasta un tubo colocado paralelo al equipo llamado Tubería Parada o Stand Pipe.
De allí el lodo sube y pasa por una manguera flexible de alta resistencia llamada Manguerote la cual esta conectada a la cabeza de inyección o Unión Giratoria, pasa a través de ella y se dirige al interior del vástago para luego seguir su recorrido a través de la barras de sondeo, los portamechas y sale por el trépano, subiendo por el espacio anular y sale a la superficie a través de la línea de descarga, cayendo sobre un equipo constituido por la zaranda vibratoria, en la cual se separan los recortes generados por el trépano y contenidos en el lodo.
En su recorrido en los tanques de superficie, el lodo es sometido a limpieza de sólidos indeseables que de no ser removidos del sistema, ocasionaran problemas operacionales. El sistema de circulación del lodo es un sistema cerrado ya que el lodo circula todo el tiempo, siguiendo el mismo recorrido, a excepción de cuando se presentan problemas de perdida de circulación.
El área de preparación del lodo en superficie consta de una serie de equipos especiales que facilitan la mezcla y tratamiento del mismo; esta área esta conformada por: La Casa de Química que es el sitio donde se almacenan los aditivos que se utilizan en la preparación del lodo. El Embudo de Mezcla, equipo utilizado para agregar al lodo los aditivos en forma rápida. El tanque o barril químico es un equipo utilizado para agregar químicos líquidos al lodo de perforación.
Los depósitos a granel permiten almacenar grandes cantidades de aditivos como la Barita y que pueden ser agregados al lodo en forma rápida y en grandes cantidades a la vez. Los tanques de lodo facilitan el manejo del lodo en superficie; de acuerdo a su posición en el área de preparación pueden ser: de asentamiento (sin agitación), en el cual los sólidos remanentes en el lodo luego de pasar a través de la zaranda, son decantados por gravedad y separados del resto del sistema
Equipos de Circulación:
Movilizan el lodo de perforación a través del sistema de circulación. Las Bombas de Lodo son los componentes primarios de cualquier sistema de circulación de fluido; funcionan con motores eléctricos conectados directamente a ellas o con energía transmitida por la central de distribución. Tiene mucha potencia y son capaces de mover grandes volúmenes de fluidos a presiones altísimas. Existen varios tipos de bombas y entre ellas están: Duplex, Triplex y Centrifugas; la diferencia entre ellas es él numero de pistones. Las mas usadas son las Triplex, las cuales permiten altas presiones en menos tiempos. Las centrifugas son utilizadas en los agitadores para la transferencia de lodo entre tanques y tienen potencia hasta de 100 HP
Otro de los equipos que permiten la circulación del lodo, lo constituyen las Líneas de Descarga, las cuales transportan el lodo bajo presión. Las de descarga se encargan de llevar el lodo tratado a la sarta de perforación y al pozo. Las Líneas de Retorno traen el lodo que sale del pozo conteniendo ripios y gases, desde la boca del pozo hasta los tanques de acondicionamiento
El Tubo Vertical (Stand Pipe), esta ubicado paralelo a una de las patas de la torre y conecta la línea de descarga de las bombas de lodo con la manguera de lodo, la cual se conecta con la cabeza de inyección y permite el paso del lodo a través de la misma. Tanto la manguera de lodo como la cabeza de inyección se pueden mover verticalmente hacia arriba o hacia abajo cuando así se requiera
manguera y cabeza de inyeccion
manguera de lodos
Equipos Limpiadores del Lodo:
Una vez que el lodo sale del pozo, hay que proceder a separarle los ripios producto de la perforación. La zaranda vibradora, separa estos ripios utilizando una malla o tamiz vibradora, accionado por motores eléctricos.
Los Vibradores constituyen el primer y más importante dispositivo para el control mecánico de los sólidos. Utiliza mallas de diferentes tamaños que permiten remover recortes de pequeño tamaño, dependiendo del tamaño de las mallas, las cuales dependen de las condiciones que se observen en el pozo. El vibrador es la primera línea de defensa contra el aumento de sólidos en el lodo. Los Hidrociclones son recipientes en forma cónica en los cuales la energía de presión es transformada en fuerza centrifuga: El tamaño de los conos y la presión de bomba, determinan el tamaño de la partícula que se separa. ; menores presiones darán como resultado una separación más segura
Los Desarenadores son utilizados con el propósito de separar la arena, utilizando generalmente un cono de 6” o más de diámetro interno. Estos conos manejan grandes volúmenes de lodo pero tienen la desventaja de seleccionar tamaños grandes de partículas, de allí que debe ser instalado adecuadamente.
El Desarcillador consiste en una batería de conos colocados por encima de un tamiz de malla fina y alta vibración. Este proceso remueve los sólidos perforados de tamaño de arena, aplicando primero el Hidrociclón al lodo y haciendo caer luego la descarga de los Hidrociclones sobre el tamiz vibratorio de malla fina.
El lodo y los sólidos que atraviesan el tamiz, son recuperados y los sólidos retenidos sobre el tamiz se descartan; el tamaño de la malla varia entre 100 y 325
Los Degasificadores son equipos que permiten la separación continua de pequeñas cantidades de gas presentes en el lodo. El gas al entrar en contacto con el lodo de perforación, provoca una reducción en su densidad, cuestión indeseable durante el proceso de perforación, ya que puede dar origen a una arremetida por la disminución de la presión hidrostática. Igualmente, el gas en el lodo reduce la eficiencia de las bombas de lodo; por estas razones es necesaria la presencia de degasificadores en todos los equipos de perforación.
Muchas gracias aprendi mucho en extraccion de petroleo
ResponderEliminarbueno gracias.
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