Sistemas de Perforación Rotaria
El sistema rotatorio es uno de los componentes más importantes del taladro de perforación. Su función principal es hacer girar la sarta de perforación y que la mecha perfore el hoyo hasta la medida dada. Está localizado en la parte central del sistema de perforación. Se pueden utilizar dos sistemas muy importantes de la perforación las cuales son la Mesa Rotatoria o el TopDrive.Los equipos básicos en un taladro para perforar un pozo de petróleo, pueden ser divididos en sistemas, cada cual encargado de una función diferente y que en conjunto logran la puesta en marcha del taladro.
Sistema de Potencia
Sistema encargado de generar energía aprovechable por el taladro, especialmente para las operaciones de levantamiento y circulación. Su medida de referencia es el caballo de fuerza"horse-power"
Transmisión mecánica de la fuerza
La fuerza que sale de los motores se une, a través de uniones hidráulicas o convertidores de torsión y con cadenas o poleas. Las uniones hidráulicas y convertidores de torsión igualan la fuerza desarrollada por cada motor (la fuerza del motor se transmite a través del fluido hidráulico, casi siempre un aceite liviano) para girar un eje que sale de la unión o convertidor. Los ejes de transmisión se unen mecánicamente con poleas y cadenas, (central de distribución) para utilizar conjuntamente la fuerza generada.
Transmisión de energía eléctrica
Sistema de Levantamiento
Su finalidad es proveer un medio para bajar o levantar sartas de perforación o de revestimiento y otros equipos de subsuelo. Los componentes del sistema de levantamiento se dividen en componentes estructurales y equipos y accesorios. Dentro de los compontes estructurales se encuentran: Cabria, subestructura, bloque corona, Encuelladero y planchada. Dentro de los equipos y accesorios del sistema de levantamiento tenemos: malacate, bloque viajero, gancho, elevadores, cable de perforación (guaya), llaves de potencia y cuñas. Proporciona tanto el equipo necesario, como las áreas de trabajo.
El equipo para el izaje o levantamiento de cargas
Los principales componentes son:
- Torre (Derrick): La parte principal del sistema es la torre, definida por la cantidad de carga vertical que pueden aguantar, además de la fuerza del viento horizontal que aguanta, su altura indica su poder, una torre de perforación moderna puede ser capaz de soportar 1.5 millones de libras y resistir vientos de hasta 130 millas por hora con su tarima llena de tubería. Una torre regular tiene cuatro patas que bajan por las esquinas de la subestructura y llegan hasta el bloque corona.
- Subestructura Es el cimiento sobre el cual el mástil o la torre descansan y donde usualmente el malacate va montado. La infraestructura contiene espacio para almacenaje y equipo de prevención de reventones.
- Malalacate: Ubicado entre las dos patas traseras de la cabria, sirve de centro de distribución de potencia para el sistema de izaje y el sistema rotatorio.
- Cable o línea de perforación: El cable de perforación, que se devana y desenrolla del carrete del malacate, enlaza los otros componentes del sistema de izaje como son el cuadernal de poleas fijas ubicado en la cornisa de la cabria y el cuadernal del bloque viaje viajero
- Gancho (HOOK)
La función del gancho es sostener el conjunto la Swivel y la Kelly. El Gancho es un artefacto largo para ensamblar, éste se suspende del bloque viajero.
- La cabria de perforación: Se fabrican varios tipos de cabrias, portátil y autopropulsada, montadas en un vehículo adecuado; telescópicas o trípodes que sirven para la perforación, para el re acondicionamiento o limpieza de pozos
- Bloque corona: Es un ensamblaje de poleas montado sobre vigas en el tope del taladro.
- Encuelladero: Es la plataforma de trabajo del encuellador desde donde organiza la tubería de perforación, su altura depende del número de tubos conectados que se manejen en el taladro, por lo general 3.
- Bloque viajero: Es un arreglo de poleas a través del cual el cable de perforación es manejado y sube o baja en la torre.
- Dog house: Es un pequeño cuarto ubicado en el piso del taladro, usado como oficina del perforador y como almacén para herramientas pequeñas.
Sistema de Rotación
El sistema de proporcionar la rotación necesaria a la sarta para que la mecha pueda penetrar la corteza terrestre hasta las profundidades donde se encuentren los yacimientos. Este sistema lo conforman: El ensamblaje rotatorio que puede ser convencional o top drive, la sarta de perforación y las mechas de perforación. Tiene 3 Sub-Componentes Mayores:
1. Ensamblaje de mesa rotaria o top drive
2. La sarta de perforación
3. La barrena
Sarta de perforación
• Transmite el sentido de rotación a la broca.
• Permite la circulación de los fluidos.
• Le da el peso necesario a la broca.
Unión Rotaria (SWIVEL)
Tubería de perforación (DRILL PIPE)
Hechas de acero o aluminio, el diámetro exterior de estos tubos se encuentra en general entre 3½ y 5 pulgadas y su longitud promedio es de 9,45m. Se conectan a la Kelly y se ubican sobre el drill collar, son tubos huecos para permitir el paso del lodo y dan el giro de rotación a la columna.
Collares (DRILL COLLAR)
También llamados botellas, es la tubería más pesada y menos flexible de la sarta, son tubos de acero de diámetro eterior casi similar al de la broca usada y su longitud promedio es de 9,45 m.
Buje de transmisión (KELLY BUSHING)
Es un aparato que va sentado dentro del buje maestro; transmite rotación a la Kelly y simultáneamente permite su movimiento vertical. Tiene un rodillos en el interior que permiten que la Kelly se adapte a el y que ésta se mueva de arriba abajo y que rote para transmitirle la rotación proporcionada por la mesa rotaria.
Buje maestro (MASTER BUSHING)
Es un aparato que va sentado dentro de la mesa rotaria para proveer un adaptador que acomoda el buje de transmisión. Este buje también achica la apertura de la mesa rotaria para acomodar las cuñas
Mesa Rotaria (ROTARY TABLE)
Es el componente principal de un equipo rotario de perforación, utilizada ara girar y soportar la sarta de perforación. Tiene una abertura dentro de la cual se asientan bujes para girar y soportar el ensamble de perforación. Su energía proviene de su propio motor de un sistema eléctrico fuera de la torre.
Cuñas (SLIPS)
Se colocan alrededor del buje maestro, para poder suspender la sarta dentro del hueco perforado.
Brocas (BIT)
La broca es el dispositivo encargado de raspar, romper, triturar... en fin, de realizar la acción de perforar propiamente, dicho de este modo, el equipo de perforación siempre trabajará con el fin de que la broca funcione eficazmente.
Brocas de acero: Se utilizan al comienzo de la perforación y en formaciones blandas. A medida que la superficie cortante de una broca con dientes de acero se desgasta, es recomendable aumentar el peso para mantener la mejor tasa de penetración.
Brocas con dientes de carburos: Se combinan las incrustaciones de carburo de tungsteno con las aleaciones de acero forjado. Estructura cortante con alta resistencia al desgaste por la abrasión y una alta resistencia a las cargas de compresión. Los insertos cilíndricos se introducen a presión dentro de los orificios receptores para formar los dientes.
Brocas de diamante: Brocas cuyas superficies de contacto están dotadas de diamantes relativamente gruesos dispuestos en una capa, Garantizan la desagregación eficiente de rocas no
abrasivas y poco abrasivas de dureza media y duras, especialmente a grandes profundidades.
Formas de superficies: espiral, radial y radial-escalonada. Partes: una cabeza moldeada portadora de diamantes y de un cuerpo de acero con rosca para uniones. Las cabezas se fabrican, aglomerando en caliente y prensando una mezcla pulverulenta de aleaciones duras especialmente seleccionadas.
Sistema de Circulación
Sistema
por donde circula el fluido de perforación. Se ubica su inicio en el lugar del
almacenamiento de materiales para el fluido de perforación; continúa a través
de las bombas y equipos mezcladores de lodo, hasta llegar al extremo final que
serán los tanques de lodo. Así la trayectoria del lodo comienza en el tanque de
lodo y se conduce a la tolva donde se mezcla con las arcillas y otros ingredientes
que vienen en sacos. De ahí pasa por las bombas que lo envían por el tubo
conductor y la manguera de la Kelly hasta la unión giratoria; luego se lo
bombea a través de la broca, el lodo retorna con los cortes de la formación por
el espacio anular, cuando llega a la superficie, pasa por los preventores; la
línea de retorno de lodo lo lleva a la zaranda ubicada por encima del tanque
asentador. La porción de lodo que se puede usar de nuevo será la filtrada a
través de la zaranda, después pasará al tanque para su reciclaje. Los ripios
(lutita) se llevan a través de la bandeja de lutita hacia el tanque de reserva
que se utiliza para almacenar los desechos. Los agitadores en los tanques de
lodo mantendrán una mezcla uniforme de líquidos y sólidos; además el sistema
incorpora un des-arenador y un eliminador de lodo para remover las partículas
finas que no se registraran en el tanque asentador, y un desgasificador al
vacío para sacar rápidamente el gas atrapado. También hace alusión a las
piscinas de cortes o depósitos de lodo, donde se le limpia y elimina el agua,
proceso llamado drywatering, para verterla o usarla según las especificaciones
ambientales del área.
Tanques de lodo (MUD TANK)
A través
de los tanques el lodo de perforación se circula para permitir que la arena y
sedimentos se asienten. Permite la mezcla de aditivos con el lodo. El fluido se
guarda temporalmente allí antes de bombearse nuevamente al pozo
Bombas de
lodo (MUD PUMPS)
Es una bomba recíproca grande utilizada para
circular el lodo en una instalación de perforación.
Tubería parada (STAND PIPE)
Luego de salir de la bomba, el lodo viaja por una
tubería, a nivel del piso, hasta que llega a la base de la torre de
perforación. Allí, la tubería se inclina y lleva el lodo hacia arriba de la torre,
a través de la tubería parada, la cual se encuentra fija a una de las bases o
"patas" de la torre de perforación.
Cuello de cisne:Permite introducir el lodo de perforación en la swivel, para iniciar su descenso
Swivel: Otra de las funciones de este versátil elemento es la de añadir el fluido de perforación al pozo, por medio de la sarta.
Sarta de perforación: Esta conduce el lodo hacia abajo, hasta la broca en el fondo del pozo
.
Boquillas
El lodo sale de la broca a través de unos pequeños
orificios, llamados boquillas, que le dan al lodo una gran velocidad, la cual
se traduce en potencia hidráulica
Línea de retorno del lodo
Este es un tubo inclinado que se encuentra en
superficie y al que el lodo debe llega con una presión cero.
Zaranda del lodo
Una serie de bandejas o pantallas que vibran para
quitar los cortes del fluido circulante
Eliminador del lodo
Un dispositivo centrífugo, similar a un desander,
quita las partículas muy finas de los fluidos de perforación
Desarenador
Un dispositivo centrífugo pata quitar arena del
fluido de perforación para prevenir la abrasión de las bombas. Puede operarse
mecánicamente o por centrifugación de fluido dentro de un vaso cónico especial
Depósito de lodos
Es una caseta encerrada. Normalmente se encuentra
al lado de los tanques de succión y los depósitos grandes. Se almacenan los
sacos de aditivos secos ordenadamente.
Sistema de Control
Sistema
encargado del control de presión, procura un período de tiempo para controlar
las presiones, que guardan las formaciones atravesadas, transmitidas a los fluidos
que contienen y los amagos de reventón que se generen. Obteniendo su potencia
de la Unidad acumuladora, con la posibilidad de eliminar el gas indeseado por
el separador de gas.
Se usa
principalmente para prevenir el flujo descontrolado de los fluidos de formación
hacia el wellbore. Cuando se desplaza fluido de la formación hacia el wellbore,
mezclado con el lodo se define como amago de reventón. El sistema de control
permite:
· Detectar amagos de reventón
· Cerrar el pozo en superficie
· Circular el pozo presionando para
desalojar estos fluidos e incrementar la densidad del lodo
Mover la
sarta de perforación bajo condiciones de presión
Desviar
el flujo fuera del equipo y del personal de perforación
El equipo
de control de pozo o preventores, proceden a cerrar el pozo, para evitar la
salida de fluidos a superficie, una vez exista amago de reventón. Se encuentran
en superficie, en el borde mismo del pozo, bajo el piso de la torre
Las
preventoras son válvulas gigantescas para contener presión, capaces de ser
abiertas o cerradas por controles localizados en un lugar separado de la torre.
Cuando se cierra producen un sello alrededor del pozo y no permiten escape de
fluidos. En operaciones marinas, las preventoras se encuentran en el fondo del
mar.
Ok
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