SISTEMAS BASICOS DEL EQUIPO DE PERFORACION

DIEGO SEBASTIÁN MARTÍNEZ DÍAZ

ING. ALFREDO JAVIER GARVIZU NOGALES

INSTIPETROL

INTRODUCCION AL PETROLEO

VILLAVICENCIO-META

2013

La perforación rotatoria se utilizó por primera vez en 1901, en el campo de

Spindletop cerca de Beaumont, Texas, descubierto por el capitán Anthony F.

Lucas, pionero de la industria como explorador y sobresaliente ingeniero de minas

y de petróleos. Este nuevo método de perforar trajo innovaciones que difieren

radicalmente del sistema de perforación a percusión, que por tantos años había

servido a la industria. El nuevo equipo de perforación fue recibido con cierto recelo

por 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 de

perforación, 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

SITEMA 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.

1) La estructura soportante

2) El equipo para el izaje o levantamiento de cargas

Los principales componentes son:

Malacate: 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 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 reacondicionamiento o limpieza de pozos.

Bloque de 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 tres (90 pies)

TORRE DE PERFORACIÓN

SUB-ESTRUTURA

PISO DEL EQUIPO

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 cómo

oficina del perforador y cómo almacén para herramienta pequeñas.

Rampa: Rampa angular que sirve para arrastrar y subir la tubería y herramientas

hasta la plataforma y la mesa rotaria.

SISTEMA DE ROTACION

Es el sistema de proporcionar la rotación necesaria a la sarta para que la mecha

pueda penetrar la corteza terrestre hasta las profundidades donde se encuentran

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

1)

La mesa rotatoria o colisa: La colisa va instalada en el centro del piso de la

cabria. Descansa sobre una base muy fuerte, constituida por vigas de acero que

conforman el armazón del piso, reforzado con puntales adicionales.

La junta giratoria: La junta giratoria tiene tres puntos importantes de contacto con

tres de los sistemas componentes del taladro. Por medio de su asa, cuelga del

gancho del bloque viajero. Por medio del tubo conector encorvado, que lleva en su

parte superior, se une a la manguera del fluido de perforación, y por medio del

tubo conector que se proyecta de su base se enrosca a la junta kelly.

La junta kelly: Generalmente tiene configuración cuadrada, hexagonal, o redonda

y acanalada, y su longitud puede ser de 12, 14 ó 16,5 metros. Su diámetro

nominal tiene rangos que van de 6 cm hasta 15 cm, y diámetro interno de 4 cm a 9

cm. 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 y

especificaciones especiales, en cuyo extremo inferior va enroscada la sarta de

lastrabarrena y en el extremo de ésta está enroscada la barrena, pieza también de

fabricación y especificaciones especiales, que corta los estratos geológicos para

hacer el hoyo que llegará al yacimiento petrolífero.

3)

La barrena de perforación: Cada barrena tiene un diámetro específico que

determina la apertura del hoyo que se intente hacer.

La tubería lastrabarrena: Durante los comienzos de la perforación rotatoria, para

conectar la barrena a la sarta de perforación se usaba una unión corta, de

diámetro externo mucho menor, naturalmente, que el de la barrena, pero algo

mayor que el de la sarta de perforación.

SISTEMA CIRCULACIONES

Este sistema es el encargado de mover el fluido de perforación en un circuito

cerrado de circulación, succionándolo de los tanques activos y enviándolo por

medio de las líneas de descarga hacia la cabria, y pasando luego a través de las

conexiones superficiales, de la sarta de perforación, de las boquillas de la mecha y

de los espacios anulares hasta retornar nuevamente a los tanques activos, pasado

por los equipos separadores de sólidos. Sistema de circulación son: El fluido de

perforación, tanques activos, bombas de lodo, conexiones superficiales, sarta de

perforación, 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

Las bombas de circulación: La función principal de la(s) bomba(s) de circulación

es mandar determinado volumen del fluido a determinada presión, hasta el fondo

del hoyo, vía el circuito descendente formado por la tubería de descarga de la

bomba, el tubo de paral, la manguera, la junta rotatoria, la junta kelly, la sarta de

perforación (compuesta por la tubería de perforación y la sarta lastrabarrena) y la

barrena para ascender a la superficie por el espacio anular creado por la pared del

hoyo y el perímetro exterior de la sarta de perforación.

Bomba de Lodos – Tipo Triplex: La bomba de lodos se considera EL CORAZÓN

del Sistema Circulante.

Temblorina (Zaranda): Es el limpiador primario del lodo. Remueve los ripios de

perforación de mayor tamaño transportados en el lodo reteniéndolas en mallas

vibratorias.

Desarenador / Desarcillador: Remueve las partículas más finas Por fuerza

centrífuga cuando se hace pasar el lodo a través de Hidrociclones (sistema de

conos interconectados con entrada lateral de flujo y descarga de sólidos por el

vértice y lodo limpio por el tope.

SISTEMA DE POTENCIA

La potencia generada por los motores primarios debe transmitirse a los equipos

para proporcionarle movimiento. Si el taladro es mecánico, esta potencia se

transmite directamente del motor primario al equipo. Si el taladro es eléctrico, la

potencia mecánica del motor se transforma en potencia eléctrica con los

generadores. Luego, esta potencia eléctrica se transmite a motores eléctricos

acoplados a los equipos, logrando su movimiento.

Existen tres formas básicas en las cuales un taladro distribuye o transmite

potencia:

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 AC

también llamado alternador. Desde el generador AC la corriente eléctrica es

enviada al SCR (Silicon Controller Rectifier). Un SCR es un instrumento

electrónico 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 corriente

alterna de menor voltaje, se usa un transformador para reducir el voltaje para el

equipo eléctrico auxiliar del taladro.

b) SISTEMAS DE POTENCIA DC A DC.

En esta clase de sistema, los motores diesel le transmiten potencia a generadores

de corriente directa. Desde el generador, la corriente DC va a un panel de control

y 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 usa

para suministrar corriente alterna al equipo que funciona mejor con este tipo de

corriente, como la bomba para mezclar químicos.

C) SISTEMA DE POTENCIA MECÁNICA

Los taladros mecánicos usualmente son más pequeños que los taladros eléctricos.

Los motores le transmiten energía al compound, y de allí la energía pasa a las

bombas de lodo, malacate y sistema de la rotaria. Los motores accionan una

transmisión 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 un

alternador conectado al prime mover o motor principal.

Motores DC: Usualmente grandes motores DC le suministran potencia a las bombas de lodo, malacate y mesa rotaria o top drive. Algunas veces el malacate acciona mecánicamente la mesa rotaria, pero en algunos equipos la rotaria tiene su propio motor. El perforador puede controlar la velocidad del motor DC con mucha precisión, por ello se prefieren los motores DC sobre los AC. Con un control preciso de la velocidad, el perforador puede manipular mejor el malacate, la bomba de lodo y la mesa rotaria. Motores AC: Algunos elementos pequeños del taladro también necesitan

potencia. Por ejemplo las bombas centrífugas mueven lodo desde un tanque para

supercargar la entrada de las bombas de lodo. En este caso es más eficiente usar

pequeños motores para alimentarlas en lugar de usar los motores principales,

fluido hidráulico o aire. Otro motor AC suministra potencia a las aspas de un

agitador de lodo en los tanques de mezcla.

Los motores AC generalmente le suministran energía al equipo que no requiere

mucha potencia, por ello usan una potencia de 1 hP (0.75 KW) a 150 hP (100

KW).

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

De BOPs

2. Linea del

Estrangulador

4. Múltiple de Flujo y

Estrangulación

3. Unidad de cierre a

distancia-Acumulador

Es el sistema diseñado para cerrar el pozo en caso de contingencia y para permitir

el desalojo de arremetidas ocurridas durante el proceso de perforación o

reacondicionamiento. Este sistema está integrado por: Válvulas de seguridad,

Carreto de perforación, múltiple de estrangulación, unidad acumuladora de

presión, 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 contra-presión sobre la formación

3. Recuperar el control primario del pozo

Preventora Anular: Constituido por un elemento de empaque de acero reforzado

con goma especial que cierra y sella la tubería, el cuadrante o el hoyo.

Arietes: cierran únicamente sobre tuberías de diámetros específicos o sobre el

hueco perforado.

-Ariete de tubería

-Ariete ciego

-Ariete de corte

Carretes: son espaciadores entre los preventores, provistos de orificios donde se

conecta la línea que va al distribuidor de flujo usado para controlar las arremetidas

y la línea de matar.

Acumuladores de presión: los preventores se abren o cierran con fluido

hidráulico que va almacenando bajo presión en un equipo llamado acumulador.

Línea de Matar: cuando se detecta un brote potencial, se bombea lodo por la

línea de matar hasta el conjunto de preventores para restablecer el equilibrio de

las presiones en el pozo.

Múltiple de estrangulación: el múltiple de estrangulación se forma por un

conjunto de válvulas, crucetas y “ts’’, estranguladores y líneas. Se utilizan para

controlar el flujo de lodo y los fluidos invasores durante la perforación y el proceso

de control de un pozo.

Estrangulador Manual: está compuesto por un vástago (aguja) y asientos

cónicos. Su principal mecanismo de funcionamiento es el siguiente: A medida que

el vástago se acerca al asiento, disminuye el espació anular entre ellos y se

restringe el paso de fluido.

Estrangulador hidráulico: los estranguladores ajustables a control remoto tienen

la ventaja de permitir monitorear presiones, emboladas y controlar la posición

relativa de apertura del estrangulador desde la consola.