MOTORES DE FONDO
2. Es un dispositivo de desplazamiento positivo, en el que el fluido deperforación es bombeado hacia abajo a través de la sarta deperforación, para que suba por las cavidades de la sección de potencia.La presión de fluido reacciona contras las aletas del rotor y las paredesdel estator, ocasionando que el rotor comience a girar. 3. Son generadores de potencia, a medida que los objetivosde la perforación se han hecho mas complejos y difícilesde alcanzar, ha sido necesario generar potenciadirectamente en las mechas, sin necesidad de rotar la sartade perforación. En la actualidad se utilizan dos tipos deellos: 4. Motores de fondo Es una unidad multietapa de alabes accionado por configurados para proporcionar turbinas rotación de la mecha, por defecto del empuje del fluido circulado. Motores de fondo Es el mas utilizado, el movimiento o de giro es logrado bombeando el fluido a desplazamiento cluyendo cluyendo agua, salado, fluido base agua, la sarta aceite, fluido polimerizado y fluidos través de fluido base dentro de las positivo. cavidades progresivas del motor. speciales son disponibles, permitiendo operaciones con temperaturas de circulación por enorque y velocidad de la mecha. Generalmente los motores están clasificados como bajo, meavegación, incluyendo horizontales para optimizar la perforación. Otra aplicación del alton grandes/largos intervalos de penetración. Las aplicaciones incluyen la perforación de hoyobre la mecha. Estos son aplicables para corrección de corridas, sidetrack, toma de núcleos 5. Ensamblaje de la Permite que la sarta se llene o vacié válvula automáticamente cuando se saca o Basculante. mete del hoyo. Esta es la que empuja al pistón haciaEnsamblaje de la abajo, cerrando los orificios sección de potencia. dirigiéndose a través del estator. Transmite la rotación de la mecha, a Ensamblaje de través de un acople universal y de un acople. sustituto giratorio, en el cual va acoplada la mecha. Ensamblaje de Soporta las cargas axiales en la mecha, cojinetes sustituto giratorio y las cargas radiales, se utilizan cojinetes de empuje y radiales. 6. PASO DE ENTRADA ZÁFESE PARA QUITAR VÁLVULA V ÁLVULA CAMISA DE ENSAMBLAJE DE DE DESVÍO Y PARACAMBIAR LA VÁLVULA DE DESVÍO BOQUILLA DEL ROTOR VÁLVULA DE DESVÍO ESTA CONEXIÓN SOLO DEBE SER ZAFADA EN EL TALLER DE LA EMPRESA DE SERVICIO CAMISA DEL ESTATOR CAMISA UNIVERSAL CAMISA DE BALINERAS TUERCA DE FONDO AQUÍ ESTA EL NÚMERO DE EJE DE EMPUJE SERIE DEL MOTOR (CINCO CAJA DE LA MECHA DIGITOS) 7. Ensamblaje de Se mantiene abierta hasta que la la válvula de presión del fluido excede la del muelle desvió. de la válvula, también obstruye los agujeros que van a el espacio anular Sección de Este caballaje generado por el rotor/ fuerza. estator de la sección de fuerza es el Estator producto de un alto empuje torsional y una lenta rotación.Ensamblaje de Este transmite la velocidad y la torsión rotor transmisión. de rotación producida por la sección de fuerza del eje de empuje 8. Ensamblaje de Son capaces de soportar la fuerza que el motor imparte desde arriba y la contraeje de balineras fuerza por el peso sobre la mecha. de empujeMotores de baja se destacan porque generan alto torque, lo cual es ideal para usar en aplicaciones de velocidad navegación, navegación, incluyendo horizontales para optimizar la perforación. 9. Motores a incrementan la tasa de penetración mediana mientras maximizan la vida de la velocidad mecha, principalmente en grandes/largos intervalos de penetración.Motores de alta se
destacan por el bajo torque reactivo, velocidad resultando un preciso control direccional con bajo peso sobre la mecha. 10. La escala de motores en general, puedeFluidos de operar con fluidos de perforación conperforación base de agua o aceite. La mayor parte de la caída de presión en el motor ocurre en la sección de Ejecución fuerza. Los motores están diseñados hidráulica. para mantener la caída de presión en las otras secciones, lo más bajo posible. Esto se obtiene mediante la maximización del área de flujo y su configuración aerodinámica. 11. El uso de esta boquilla aumenta lasEjecución de la características del alcance de fuerza de boquilla del empuje de los motores respectivos y rotor permite una mayor libertad para acoplar la ejecución del motor con la hidráulica u otras condiciones del hoyo. Uso de la Aumentar el flujo a través del boquilla del motor. rotor Reducir la velocidad de la mecha a altas ratas de flujo. 12. •Perforación Dirigible •Reacondicionamiento•Perforación Direccional •Perforaciones horizontales•Perforaciones Óptimas,Tangenciales y Tandas de largaduración •Corazonar•Perforación en tubería e iniciación 13. Cuando se prueba el motor antes de Comprobación bajarse al hoyo, las salidas de las válvulasy chequeo antes de desvío deben ser bajadas por debajo de su uso de la mesa rotatoria antes de arrancar las bombas. El motor debe ser probado en tres ratas de flujo distintas que caigan dentro de la escala de operación y se debe anotar la presión en superficie para cada una de estas pruebas. La válvula de desvío debe ser colocada debajo de la mesa rotaria antes que se paren las bombas Se debe medir la distancia entre el motor de fondo y el tope de la caja de la mecha con el motor colgando
14. Corriendo al Después que el motor sea bajado al hoyo. hoyo y el fluido empiece a fluir, se deben realizar pruebas de presión de flujo similares a las que se realizaron en la superficie, esta vez con el motor rotando libremente sin tocar fondo Cuando la barrena toque fondo, se debe añadir peso paulatinamente y cualquier cambio en la presión debe ser anotado Es necesario dejar correr la mecha libremente hasta que se haya cortado una configuración.
15. Los aumentos de presión enperforando superficie están en proporción directa con los aumentos en la torsión de perforación de acuerdo con la escala normal de funcionamiento de los motores. Durante operación continua, la diferencia en presión citada para cada motor, según la empresa de servicio, en las tablas de especificaciones de ejecución no deben ser excedidas. La rotación de la tubería debe ser limitada a 80 r.p.m. para evitar daños en el estator o a las conexiones muescadas.
16. Cuando la herramienta sale a la superficie se debe examinar el desgaste ocurrido en laSacando el balinera de empuje y el estabilizador motor Antes de volver a “correr el motor”, se debe tomar en consideración la ejecución del motor durante la última “corrida”, el número total de horas de circulación y la condición de las balineras Los orificios de salida de la válvula de desvío deben ser lavados con un chorro de manguera Antes de tumbar el motor en la superficie, se debe quitar el fluido de la sección de empuje mediante chorros de agua, utilizando la mesa rotatoria para voltear el eje del empuje a la derecha mientras que el cuerpo del motor es sujetado con las tenazas de desenrosque.
17. El uso de los motores de fondo en laExtracción de extracción de corazones tienen la gran corazones ventaja de reducir a un mínimo el desgaste del revestimiento en hoyos de ángulos muy agudos y de aumentar la recuperación de corazones debido a la reducción de las vibraciones creadas por la perforación rotativa. Los motores de fondo pueden ser usados muy ventajosamente con inserciones de Perforando a PDC y con escariadores de conos demenor diámetro rodillos, en pozos verticales o de ángulos agudos, cuando resulta conveniente mantener la rotación de la parada de tubería a un mínimo y proporcionar la alta torsión de empuje requerida
18. Introducción deEnsanchamient Hoyos calientes. tubería de o del hoyo. revestimiento.Procedimientos Requerimientos Limpieza de de operación de volumen y residuos. recomendado. presión. Inyección de Perforación con Reacondicionamiento agua. aire y espuma.
Sistemas básicos del equipo de perforación (rotación)
1. 1. SISTEMAS BASICOS DEL EQUIPO DE PERFORACION DIEGO SEBASTIÁN MARTÍNEZ DÍAZ ING. ALFREDO JAVIER GARVIZU NOGALES INSTIPETROL INTRODUCCION AL PETROLEO VILLAVICENCIO-META 2013 2. 2. La perforación rotatoria se utilizó por primera vez en 1901, en el campo deSpindletop cerca de Beaumont, Texas, descubierto por el capitán Anthony F.Lucas, pionero de la industria como explorador y sobresaliente ingeniero de minasy de petróleos. Este nuevo método de perforar trajo innovaciones que difierenradicalmente del sistema de perforación a percusión, que por tantos años habíaservido a la industria. El nuevo equipo de perforación fue recibido con cierto recelopor las viejas cuadrillas de perforación a percusión. Pero a la larga se impuso y,hasta hoy, no obstante los adelantos en sus componentes y nuevas técnicas deperforación, el principio básico de su funcionamiento es el mismo. LOS SISTEMAS MÁS IMPORTANTES EN UN EQUIPO DE PERFORACIÓN SON: 1. Sistema De Levantamiento 2. Sistema De Rotación 3. Sistema De Circulación 4. Sistema De Potencia 5. Sistema De Seguridad 3. 3. SITEMA DE LEVANTAMIENTOSu finalidad es proveer un medio para bajar o levantar sartas de perforación o derevestimiento y otros equipos de subsuelo. Los componentes del sistema delevantamiento 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 delsistema 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. 4. 4. 1) La estructura soportante TORRE DE PERFORACIÓN PISO DEL EQUIPO SUBESTRUTURA2) El equipo para el izaje o levantamiento de cargasLos principales componentes son:Malacate: Ubicado entre las dos patas traseras de la cabria, sirve de centro dedistribución de potencia para el sistema de izaje y el sistema rotatorio.Cable o línea de Perforación: El cable de perforación, que se devana ydesenrolla del carrete del malacate, enlaza los otros componentes del sistema deizaje como son el cuadernal de poleas fijas ubicado en la cornisa de la cabria y elcuadernal del bloque viajero.La cabria de
perforación: Se fabrican varios tipos de cabrias, portátil yautopropulsada, montadas en un vehículo adecuado; telescópicas o trípodes quesirven para la perforación, para el reacondicionamiento o limpieza de pozos.Bloque de Corona: Es un ensamblaje de poleas montado sobre vigas en el topedel taladro.Encuelladero: Es la plataforma de trabajo del encuellador desde donde organizala tubería de perforación, su altura depende del número de tubos conectados quese manejen en el taladro, por lo general tres (90 pies) 5. 5. Bloque viajero: Es un arreglo de poleas a través del cual el cable de perforaciónes manejado y sube o baja en la torre.Dog house: Es un pequeño cuarto ubicado en el piso del taladro, usado cómooficina del perforador y cómo almacén para herramienta pequeñas.Rampa: Rampa angular que sirve para arrastrar y subir la tubería y herramientashasta la plataforma y la mesa rotaria. SISTEMA DE ROTACIONEs el sistema de proporcionar la rotación necesaria a la sarta para que la mechapueda penetrar la corteza terrestre hasta las profundidades donde se encuentranlos yacimientos. Este sistema lo conforman: El ensamblaje rotatorio que puede serconvencional 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 6. 6. 1) La mesa rotatoria o colisa: La colisa va instalada en el centro del piso de lacabria. Descansa sobre una base muy fuerte, constituida por vigas de acero queconforman el armazón del piso, reforzado con puntales adicionales.La junta giratoria: La junta giratoria tiene tres puntos importantes de contacto contres de los sistemas componentes del taladro. Por medio de su asa, cuelga delgancho del bloque viajero. Por medio del tubo conector encorvado, que lleva en suparte superior, se une a la manguera del fluido de perforación, y por medio deltubo conector que se proyecta de su base se enrosca a la junta kelly.La junta kelly: Generalmente tiene configuración cuadrada, hexagonal, o redonday acanalada, y su longitud puede ser de 12, 14 ó 16,5 metros. Su diámetronominal tiene rangos que van de 6 cm hasta 15 cm, y diámetro interno de 4 cm a 9cm. El peso de esta junta varía de 395 kg a 1,6 toneladas.2)La sarta de perforación: Es una columna de tubos de acero, de fabricación yespecificaciones especiales, en cuyo extremo inferior va enroscada la sarta delastrabarrena y en el extremo de ésta está enroscada la barrena, pieza también defabricación y especificaciones especiales, que corta los estratos geológicos parahacer el hoyo que llegará al yacimiento petrolífero.3)La barrena de perforación: Cada barrena tiene un diámetro específico quedetermina la apertura del hoyo que se intente hacer.La tubería lastrabarrena: Durante los comienzos de la perforación rotatoria, paraconectar la barrena a la sarta de perforación se usaba una unión corta, dediámetro externo mucho menor, naturalmente, que el de la barrena, pero algomayor que el de la sarta de perforación. 7. 7. SISTEMA CIRCULACIONESEste sistema es el encargado de mover el fluido de perforación en un circuitocerrado de circulación, succionándolo de los tanques activos y enviándolo pormedio de las líneas de descarga hacia la cabria, y pasando luego a través de lasconexiones superficiales, de la sarta de perforación, de las boquillas de la mecha yde los espacios anulares hasta retornar nuevamente a los tanques activos, pasadopor los equipos separadores de sólidos. Sistema de circulación son: El fluido deperforación, tanques activos, bombas de lodo, conexiones superficiales, sarta deperforación, espacios anulares,
línea de retorno y equipos separadores de sólidos.Los 4 componentes principales de un sistema circulante 1. El fluido de perforación 2. El área de preparación y almacenaje 3. El equipo para bombeo y circulación de fluidos 4. El equipo y área para el acondicionamiento 8. 8. Las bombas de circulación: La función principal de la(s) bomba(s) de circulaciónes mandar determinado volumen del fluido a determinada presión, hasta el fondodel hoyo, vía el circuito descendente formado por la tubería de descarga de labomba, el tubo de paral, la manguera, la junta rotatoria, la junta kelly, la sarta deperforación (compuesta por la tubería de perforación y la sarta lastrabarrena) y labarrena para ascender a la superficie por el espacio anular creado por la pared delhoyo y el perímetro exterior de la sarta de perforación.Bomba de Lodos – Tipo Triplex: La bomba de lodos se considera EL CORAZÓNdel Sistema Circulante.Temblorina (Zaranda): Es el limpiador primario del lodo. Remueve los ripios deperforación de mayor tamaño transportados en el lodo reteniéndolas en mallasvibratorias.Desarenador / Desarcillador: Remueve las partículas más finas Por fuerzacentrífuga cuando se hace pasar el lodo a través de Hidrociclones (sistema deconos interconectados con entrada lateral de flujo y descarga de sólidos por elvértice y lodo limpio por el tope. SISTEMA DE POTENCIA 9. 9. La potencia generada por los motores primarios debe transmitirse a los equipospara proporcionarle movimiento. Si el taladro es mecánico, esta potencia setransmite directamente del motor primario al equipo. Si el taladro es eléctrico, lapotencia mecánica del motor se transforma en potencia eléctrica con losgeneradores. Luego, esta potencia eléctrica se transmite a motores eléctricosacoplados a los equipos, logrando su movimiento.Existen tres formas básicas en las cuales un taladro distribuye o transmitepotencia:a) SISTEMAS DE POTENCIA AC A DC O SCR (SILICIUM CONTROLLER RECTIFIER).En un sistema eléctrico AC a DC el motor diesel alimenta un generador ACtambién llamado alternador. Desde el generador AC la corriente eléctrica esenviada al SCR (Silicon Controller Rectifier). Un SCR es un instrumentoelectrónico de estado sólido de alta tecnología.El SCR convierte AC en DC, accionando equipo como:- Bomba de Lodo.Malacate.- Mesa Rotaria.El equipo auxiliar como las bombas pequeñas y el alumbrado necesitan corrientealterna de menor voltaje, se usa un transformador para reducir el voltaje para elequipo eléctrico auxiliar del taladro.b) SISTEMAS DE POTENCIA DC A DC.En esta clase de sistema, los motores diesel le transmiten potencia a generadoresde corriente directa. Desde el generador, la corriente DC va a un panel de controly a los motores de corriente directa que accionan:-Las Bombas de Lodo.-Malacate.-Rotaria.Un pequeño generador de corriente alterna también es parte del sistema. Se usapara suministrar corriente alterna al equipo que funciona mejor con este tipo decorriente, como la bomba para mezclar químicos. 10. 10. C) SISTEMA DE POTENCIA MECÁNICALos taladros mecánicos usualmente son más pequeños que los taladros eléctricos.Los motores le transmiten energía al compound, y de allí la energía pasa a lasbombas de lodo, malacate y sistema de la rotaria. Los motores accionan unatransmisión mecánica compuesta la cual transmite potencia a:a) El malacate.b) Sistema de la mesa Rotaria.c) Bombas de Lodo.El equipo auxiliar como motores pequeños recibe corriente alterna de unalternador conectado al prime mover o motor principal.Motores DC: Usualmente grandes motores DC le suministran potencia a
lasbombas de lodo, malacate y mesa rotaria o top drive. Algunas veces el malacateacciona mecánicamente la mesa rotaria, pero en algunos equipos la rotaria tienesu propio motor. El perforador puede controlar la velocidad del motor DC conmucha precisión, por ello se prefieren los motores DC sobre los AC.Con un control preciso de la velocidad, el perforador puede manipular mejor elmalacate, la bomba de lodo y la mesa rotaria.Motores AC: Algunos elementos pequeños del taladro también necesitanpotencia. Por ejemplo las bombas centrífugas mueven lodo desde un tanque parasupercargar la entrada de las bombas de lodo. En este caso es más eficiente usarpequeños motores para alimentarlas en lugar de usar los motores principales,fluido hidráulico o aire. Otro motor AC suministra potencia a las aspas de unagitador de lodo en los tanques de mezcla.Los motores AC generalmente le suministran energía al equipo que no requieremucha potencia, por ello usan una potencia de 1 hP (0.75 KW) a 150 hP (100KW). 11. 11. Motor Diesel y Generador AC: Los propietarios de taladros prefieren usar generadores AC porque pueden construirse para ser muy poderosos con respecto a su tamaño, lo cual es una ventaja sobre los generadores DC. El equipo del taladro también puede distribuir la corriente AC más fácil que la DC. Pero la corriente DC tiene ciertas ventajas cuando se accionan grandes equipos; Los motores DC producen mucho torque a bajas RPM y a baja velocidad, lo cual puede controlar fácilmente el perforador. Los generadores AC son muy poderosos para su tamaño. AC es más fácil de distribuir que DC. Usando los controles en su consola para controlar el panel del SCR el perforador puede seleccionar y obtener la potencia desde varios generadores cuando lo requiera. SISTEMA DE SEGURIDAD 1. Conjunto 4. Múltiple de Flujo y De BOPs Estrangulación2. Linea delEstrangulador 3. Unidad de cierre a distancia-Acumulador 12. 12. Es el sistema diseñado para cerrar el pozo en caso de contingencia y para permitirel desalojo de arremetidas ocurridas durante el proceso de perforación oreacondicionamiento. Este sistema está integrado por: Válvulas de seguridad,Carreto de perforación, múltiple de estrangulación, unidad acumuladora depresión, tanques de viajes, separadores de gas y línea de venteo.El sistema para control del pozo tiene 3 funciones: 1. Cerrar el pozo en caso de un influjo imprevisto 2. Colocar suficiente contrapresión sobre la formación 3. Recuperar el control primario del pozoPreventora Anular: Constituido por un elemento de empaque de acero reforzadocon goma especial que cierra y sella la tubería, el cuadrante o el hoyo.Arietes: cierran únicamente sobre tuberías de diámetros específicos o sobre elhueco perforado.-Ariete de tubería-Ariete ciego-Ariete de corteCarretes: son espaciadores entre los preventores, provistos de orificios donde seconecta la línea que va al distribuidor de flujo usado para controlar las arremetidasy la línea de matar.Acumuladores de presión: los preventores se abren o cierran con fluidohidráulico que va almacenando bajo presión en un equipo llamado acumulador.Línea de Matar: cuando se detecta un brote potencial, se bombea lodo por lalínea de matar hasta el conjunto de preventores para restablecer el equilibrio delas presiones en el pozo.Múltiple de estrangulación: el múltiple de estrangulación se forma por unconjunto de válvulas, crucetas y “ts’’, estranguladores y líneas. Se utilizan paracontrolar el flujo de lodo y los fluidos invasores durante la perforación y el procesode control de un pozo.
13. 13. Estrangulador Manual: está compuesto por un vástago (aguja) y asientoscónicos. Su principal mecanismo de funcionamiento es el siguiente: A medida queel vástago se acerca al asiento, disminuye el espació anular entre ellos y serestringe el paso de fluido.Estrangulador hidráulico: los estranguladores ajustables a control remoto tienenla ventaja de permitir monitorear presiones, emboladas y controlar la posiciónrelativa de apertura del estrangulador desde la consola.
