Partes de la sarta de perforación
Tubería de perforación o Drill Pipe
Conjunto de fondo o Bottom Bottom Hole Assembly (BHA):_ (BHA):_ Barra de perforación (Drill Collar) _ Tubería pesada (Heavy Weight), _ Estabilizadores y accesorios.
Trepano, Broca o Bit.
Tubería de perforación o Drill Pipe Se entiende como tubería de perforación a la tubería de acero resistente pero poco pesada que se conecta al ensamblaje de fondo (BHA, Botom Hole Assembly) y termina enroscándose al Kelly o al Top Drive, la cual se usa para tr ansmitir la potencia generada por los equipos de rotación a la mecha y servir como canal de flujo para transportar los fluidos de alta presión desde el taladro hasta los Drill Collars y la mecha. Se clasifican según su diámetro, grado del acero, longitud, peso por pie. La longitud tiene un promedio de 30 pies. Los tubos se conectan por medios de juntas que se encuentran en los extremos denominada Pin (Macho) y Box (Hembra)
Es la que constituye la mayor parte de la l a sarta de perforación y que generalmente esta en tensión, y cuyo peso es sostenido por la torre o castillo. La tubería de perforación de uso común esta laminada en caliente, taladrada sin costura al que luego se suelda las conexiones o tool joints. La tubería de perforación tiene una vida relativamente corta por lo que es importante un adecuado cuidado y selección. La parte más débil de la tubería de perforar es el cuerpo. Por lo que el drill pipe es la parte más débil de la sarta.
Conjunto de fondo o Bottom Hole Assembly (BHA)
El ensamblaje de fondo es la sección de la sarta de perforación que agrupa el conjunto de herramientas entre la mecha y la tubería de perforación. Tiene como funciones proporcionar el peso requerido sobre la mecha para maximizar la tasa de penetración, producir hoyos en calibre, evitar la formación de desviaciones tipo pata de perros y ojos de llaves y minimizar vibraciones y pegamentos de la sarta de perforación. Está compuesto por: Barra de perforación (Drill Collar) Tubería pesada (Heavy Weight) Estabilizadores y accesorios.
El BHA también puede contener otros componentes, como un motor de fondo orientable sistema rotatorio, la medición durante la perforación (MWD), y mientras que la tala de perforación (LWD) herramientas
Barra de perforación o Drill Collar (o Porta mechas) Es un conjunto de tubos de acero o metal no magnético de espesores significativos, colocados en el fondo de la sarta de perforación, encima de la mecha, lo cual proporciona la rigidez y peso suficiente para producir la carga axial requerida por la mecha para una penetración más efectiva de la formación
Las funciones de las barras son: Proporcionar peso sobre la mecha para la perforación, manteniendo peso en la sección inferior de la sarta para hacer tensión en la misma. Soportar y dar rigidez a la parte inferior de la sarta de perforación. Servir de apoyo y estabilizador de la mecha para mantener el nuevo hoyo alineado con el hoyo anterior.
Para efectos de diseños del ensamblaje de fondo, lo más importante será analizar la localización del punto neutro, que es la región por encima de la cual la sarta no sufre pandeo. El peso que se aplicará sobre la mecha debe determinarse de acuerdo con la longitud de las barras, para ubicar el punto neutro en ell as y evitar fallas en la sarta durante las operaciones de perforación.
Tubería pesada o Heavy Weight
La tubería pesada constituye el componente intermedio del ensamblaje de fondo. Constituyen el componente intermedio del ensamblaje de fondo, es un tubular de gran espesor de pared similar a los Drill Collars pero menos rígidos y de menor diámetro, cuya conexión posee las mismas características de la tubería de per foración, pero mucho más pesadas y ligeramente más largas sus uniones o conexiones; es bastante flexibles y sirve de zona de transición entre los Drill Collars y la tubería de perforación (Drill Pipe) para minimizar cambios e n rigidez entre estos componentes, así como también para reducir la alta tensión y las fallas originadas por la concentración deflexión cíclica en la conexión de la tubería de perforación. Se conoce también con los nombres de Heavy Wall Drill Pipe y Heavy Weight Drill Pipe. .La función más importante de la tubería pesada es servir de zona de transición entre las barras y la tubería de perforación, para minimizar los cambios de rigidez entr e los componentes de la sarta, con el objeto de reducir las fallas originadas por la concentración de flexión cíclica en la conexión de la tubería de perforación
Por lo tanto a grandes rasgos la sarta queda compuesta en este orden: 1. Tubería de Perforación o Drill Pipes (DP) 2. Tubería pesada o Heavy Weight (HW) 3. Barras de Perforación o Drill Collars (DC) 4. Trepano Pudiendo estar los estabilizadores y los accesorios en distintas zonas según el diseño que se requiera.
Estabilizadores
Los estabilizadores como su nombre lo indica, dan firmeza y seguridad al ensamblaje de fondo o sarta de perforación, cuidándola del contacto con las paredes del hoyo y controlando la desviación, tanto en hoyos verticales como direccionales. Además Incrementan la t asa de penetración al propiciar que la dirección de la fuerza resultante sobre la mecha coincida con e l eje del hoyo. Además: Reducen la fatiga en las conexiones de las barras al reducir el pandeo de la sar ta. Reduce la pega de la sarta al mantener las barras alejadas de las paredes del hoyo. Previene cambios bruscos de ángulo del hoyo al aumentar la rigidez del ensamblaje de fondo. Mantienen las barras centradas en el hoyo minimizando la desviación del mismo y obteniéndose hoyos mejor alineados. Dentro de los tipos de estabilizadores se e ncuentran: Estabilizadores de camisa rotatoria, de camisa no rotatoria y escariadores La ubicación de los estabilizadores en el ensamblaje de fondo, de pende del desempeño que requiera la sarta en cuanto a trayectoria se refiere
En la perforación de pozos horizontales, se hace uso de los estabilizadores para controlar o modificar el ángulo de inclinación del pozo de acuerdo a lo deseado, los estabilizadores se instalan en la sarta de perforación para aumentar, reducir o mantener el ángulo, ellos constituyen el componente del ensamblaje de fondo que permite tener el contacto adecuado con la pared del hoyo para proporcionar estabilidad de la sarta, así como prolongar la vida de la mecha, obteniendo a su vez hoyos más rectos y más seguros
Trepano, Broca o Bit
Son en general de dos tipos, de conos y de cortadores fijos.
Las brocas poseen un sistema de circulación para su enfriamiento y permitir el paso del fluido, usando su fuerza hidráulica para impactar la roca y facilitar su perforación
CONFIGURACIONES DEL BHA
Tipo "A". Esta configuración usa HW encima de los drill collars como una transición para suavizar el cambio abrupto de sección Sin embargo el peso total sobre la broca se aplica con los drill collars. B. Tipo "B". Esta configuración tiene suficientes drill collars para mantener un control adecuado de la dirección y llegar a un objetivo aplicando peso sobre la broca tanto con los drill collars como con los HW. Este arreglo mejora y facilita el manipuleo en superficie, disminuye la tendencia a atascamientos por diferencial y aparentemente disminuye las fallas de las conexiones de los drill collars. C. Tipo "C". Esta configuración tiene más de un tamaño de drill collars pero sigue usando tanto los drill collars como los HE para peso sobre la broca. También disminuye el riesgo por diferencial a la vez que mantiene una mayor rigidez y concentración para el peso sobre la broca. TIPOS DE BHAs CONVENCIONALES
FULCRUM. También llamado punto de pivoteo. Es importante que la pared del os conjuntos de fondo proporcione longitud de contacto para asegurar el alineamiento del hueco que ya se ha perforado. La experiencia ha confirmado que un solo estabilizador actúa como un Fulcrum o punto de pivoteo. Esto hace que el ángulo del pozo crezca debido a las fuerzas laterales de los drill collars no estabilizados Pueden ser: 1. Simple (Slick assembly). Está conformado por broca, drill collars, y Heavy Weight. Este tipo de BHA tuvo muchos problemas de desviación de pozos y de atasques por diferencial 2. Multi componentes. Es aquel que además de los componentes básicos tienen alguna otra herramienta tales como STB, reamers, Jars, amortiguadores, que ayudan a controlar la dirección.
CALCULO DEL PESO DISPONIBLE DEL CONJUNTO DE FONDO
Para calcular el peso disponible del conjunto de fondo se necesita los siguientes datos: 1. Peso máximo sobre la broca que se planea utilizar (Lbs) 2. Peso del lodo (ppg) 3. Dimensiones de los drill collars 4. Inclinación del pozo. 5. Factor de seguridad que asegure que el punto neutro esté por debajo del tope del conjunto de fondo. Punto Neutro: es el punto en la sarta de perforación en donde se pasa del estado de compresión al de tensión. Tal punto debería estar siempre dentro de los collares de perforación. La tubería de perforación debería estar siempre en condiciones de tensión.
Para determinar este peso se puede utilizar 3 métodos los cuales están basados generalmente en: a. Consideraciones de pandeo en la sección baja de la sarta cuando se asienta peso sobre la broca. b. Usar una suficiente cantidad de drill collars o Heavy Weight para evitar correr el drill pipe en compresión.
Accesorios:
Motores de Fondo
En la perforación de pozos se utilizan motores especialmente diseñados para perforar una curva predecible desde vertical a horizontal y mantener una geometría constante, este motor t iene la particularidad de eliminar la rotación de la tubería mediante una fuerza de torsión pozo abajo, impulsada por el fluido de perforación, los motores traen incorporado un cuerpo de desvío (Bent Housing) ajustable de 0.5 a 3º, con la finalidad de permitirle a la mecha, construir inclinación y/o cambiar la dirección del hoyo sin rotación en la tubería y de perforar en forma recta cuando la sarta es rotada. Rectificadores o Reamer
Son herramientas que son corridas mientras se per fora en formaciones muy duras y abrasivas, cuando la estructura cortante externa de la mecha se desgasta gradualmente si no está protegida, de esta forma cada pie adicional de hoyo per forado es ligeramente de diámetro más pequeño que el anterior y de esta forma rectificar la pared y el diámetro del hoyo. Conexión (Tool Joint)
Son fracciones de tuberías que tienen por objetivo convertir un tipo de rosca en o tro a fin de empalmar tubos incompatibles en unión. Cross Over
Son tubulares que posen roscas especiales macho y hembra, se utilizan para conectar componentes de la sarta de perforación que tienen roscas diferentes.
Martillo
Es una herramienta diseñada para dar un impacto en la sarta o en el BHA, cuyo objetivo principal es de lograr que la misma sea liberada en el caso de atascamiento o pe ga de tubería. Los martillos pueden ser mecánicos, hidráulicos o hidromecánicos; teniendo los hidráulicos la particularidad de permitir martillar con gran variedad de impactos y se r insensible al torque, por lo cual no afecta la orientación de la herramienta cuando sé está desviando el hoyo.
