Bombas de Lodo....New

7/28/2019 Bombas de Lodo....New

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BOMBAS DE LODO

ING. LUIS MENDOZA



INTRODUCCIÒN

La bomba de lodo es el componente primario delsistema de circulación, ella provee la fuerza deimpulsión requerida para mover la columna de lododesde la superficie hasta la mecha, y de regreso hasta

la superficie, la bomba de lodo es también uno de loselementos críticos del programa hidráulico.Hay dos razones importantes relacionadas con laaplicación hidráulica de la bomba de lodo, una de ellases la limpieza de la formación por debajo de la mecha, y

la otra es la remoción inmediata de los ripios cortado por la misma. En este manual se tratarán estos aspectos aligual que los relacionados con el sistema deamortiguación, válvulas de alivio.



EVOLUCIÓN DESDE BOMBASDUPLEX HASTA BOMBAS

TRIPLEX A principio de los años cincuenta, la introducción de mechas equipadas conchorros cambió la aplicación de la hidráulica en la perforación. De repente,las exigencias de presiones de circulación aumentaron hasta 3.500 lppc.La repuesta de los fabricantes de bombas de lodo, ante esta situación fuediseñar equipos con más caballaje, los cuales resultaron muy costosos. Lasbombas tenían recorridos de emboladas y vástagos más largos, extremos depotencia más pesados etc.Las bombas duplex se volvieron equipos sumamente incomodos y pesados.Las bombas triplex de pequeño diámetro ya existían desde hace tiempo para

operaciones de reparación y rehabilitación de pozos. Se utilizaban paraoperaciones de fracturamiento. Los fabricantes de bombas vieron en eldiseño de la bomba triplex la repuesta ideal para las necesidades delmomento, ya que estas bombas eran capaces de trabajar hasta con 10.000lppc.




TRIPLEXLas potentes bombas de lodo, toman el fluido de los tanques desucción y lo hacen circular dentro de la sarta de perforación fuera dela mecha y de vuelta a la superficie. Aunque los equipos de

perforación tienen normalmente dos bombas de lodo y algunasveces tres y cuatro, por lo general solo usan una sola bomba a lavez, las otras se usan principalmente como reserva en caso de queuna falle, algunas veces sin embargo, las operaciones del equipo deperforación pueden combinar las bombas o sea, pueden usar dos,tres o cuatro bombas al mismo tiempo para poder mover grandes

volúmenes de lodo cuando se requiera.Las bombas triplex tienen tres pistones que se mueven para atrás ypara adelante en las camisas, las bombas duplex tienen dospistones que se mueven de igual forma. Las bombas triplex tienenmuchas ventajas con respecto a las bombas duplex.




TRIPLEX• Pesan un 30% menos que una duplex con los mismos

caballos de fuerza.

• Las partes de peso más ligero son más fáciles demanejar y por lo tanto más fáciles de mantener.• Cuestan menos utilizarlas.• El lado de fluidos es accesible.• Descargan lodo más suavemente o sea la salida de una

bomba triplex no produce tantas sacudidas como la deuna bomba duplex.• Pueden mover grandes volúmenes de lodo a altas

presiones requeridas en las perforaciones modernas depozos más profundos.



BOMBAS TRIPLEX

Son bombas que tienen tres pistones que descargan lodosolamente cuando los pistones avanzan dentro de la camisa,después de retroceder introducen lodo en el mismo lado delpistón, debido a esto se llaman bombas de acción simple,bombean lodo a una velocidad relativamente alta. Los valores

de potencia de entrada varían de 220 a 2200 HP (caballos defuerza) las bombas grandes pueden tienen una presiónmáxima de trabajo de 7.000 lppc con camisa de 5”.

Las bombas triplex tienen tres pistones moviéndose cadapistón en su propia camisa, también tienen tres válvulas de

entrada y tres de descarga y un amortiguador en el conductode descarga. Los tres pistones trabajan conjuntamente paramantener un flujo continuo del lodo que entra y sale de labomba.



BOMBAS TRIPLEX



Funcionamiento de una BombaTriplex



BOMBAS TRIPLEX

Los operarios pueden cambiar las camisas y lospistones y no solamente pueden cambiar losinservibles si no también instalarlos de

diferentes tamaños. Normalmente las bombasusan camisas y pistones grandes cuando senecesitan mover grandes volúmenes de lodo apresiones relativamente bajas, usan camisas y

pistones pequeños cuando se necesita mover volúmenes más pequeños de lodo a presionesrelativamente altas.



COMPONENTES DE LA BOMBATRIPLEX

Una bomba de lodo tiene una sección de fluidos, otra defuerza, válvulas de entrada y de descarga. La sección defluidos contiene los pistones con las camisas que introduceny descargan los lodos, los pistones de la bomba aspiran ellodo a través de las válvulas de entrada y lo expulsan a

través de las válvulas de descarga. La sección de fuerza,aloja el cigüeñal y el montaje de engranaje que mueven lospistones que a su vez están montados en la sección defluidos. La potencia de la bomba se alimenta por un motor,los equipos de perforación modernos y grandes utilizanpotentes motores eléctricos para accionar las bombas, los

equipos de perforación mecánicos utilizan la transmisión por cadenas o correas de potencia para accionar las bombas.

Un amortiguador conectado al tubo de descarga del lodosuaviza el vacío formado por los pistones cuando descarganel lodo.



COMPONENTES DE LA BOMBATRIPLEX

AMORTIGUADOR DE PULSACIÓN (DAMPER)

Este es un amortiguador estandar de vejiga, la

vejiga en el cuerpo del amortiguador separa elnitrógeno presurizado de la parte de arriba dellodo en la parte inferior de la vejiga, esta vejigaestá fabricada de fibra sintética la cual la hacemuy flexible, cuando la presión de descarga del

lodo empuja contra la parte inferior de la vejigala presión del nitrógeno en su parte superior loresiste, esta resistencia amortigua las sacudidasdel lodo al salir de la bomba.



AMORTIGUADOR DEPULSACIÓN (DAMPER)



Otro tipo de amortiguador dePulsación (DAMPER)

Otro tipo de amortiguador de pulsación(DAMPER) que no tiene vejiga y es unaesfera de unos 4 pies de diámetro que seencuentra instalado en la línea dedescarga de la bomba de lodo, la grancámara está llena de lodo y no tiene

piezas móviles por lo que no requieremantenimiento, el lodo en esta esfera degran capacidad absorbe las sacudidas dellodo al salir de la bomba.



Otro tipo de amortiguador dePulsación (DAMPER)



Amortiguador en la succión(SUCTION DAMPER)

Un amortiguador en la succión (SUCTIONDAMPER) suaviza el flujo del lodo que entra en labomba, los operarios montan este amortiguador en

la línea de succión de la bomba de lodo triplex,dentro de la cámara de acero hay una vejiga o undiafragma de caucho cargado de aire con unapresión de 10 a 15 lppc. El amortiguador en lasucción absorbe las sacudidas de la línea de

succión de las bombas de lodo, originada por elrápido movimiento de los pistones de la bomba, lospistones inician y detienen constantemente el flujode lodo a través de la bomba.



Damper de Succiòn



BOMBA DE PRECARGA

Al otro extremo de la línea de succión unaBOMBA DE PRECARGA, envía un flujoconstante de lodo a la entrada de la

bomba. Cuando este flujo constante seencuentra con las pulsaciones, el impactolo absorbe el amortiguador.



VÁLVULA DE SEGURIDAD ENLA LÍNEA DE DESCARGA DE

EMERGENCIALos operarios instalan una VÁLVULA DESEGURIDAD EN LA LÍNEA DE DESCARGA DEEMERGENCIA, la instalan en el lado deemergencia de la bomba o junto a la línea dedescarga. Si por alguna razón se producedemasiada presión en la línea de descarga quizáspor obstrucción en la mecha o en el espacioanular del pozo, se abre la válvula de seguridad.Esta válvula protege a la bomba y a los sistemasde lodo contra los daños por sobre presión.



VÁLVULA DE SEGURIDAD ENLA LÍNEA DE DESCARGA DE

EMERGENCIA



BOMBAS DUPLEX



EFICIENCIA VOLUMETRICA DELA BOMBA DE LODO

La eficiencia volumétrica de la bomba de lodo es la relación entre elvolumen teórico que debería bombear y el volumen real quebombea. Esta relación se expresa como un porcentaje.

En general, el porcentaje de eficiencia volumétrica aceptado por PDVSA es de 95% para bombas triplex y 80% para bombas duplex.

¿Cuáles son las situaciones que modifican el factor de eficienciavolumétrica?Dos tipos de situaciones afectan el volumen real bombeado:

*Desgaste interno o mal funcionamiento en uno o varioscomponentes del extremo de fluido.* Lodo cortado por gas o por aire.



EFICIENCIA VOLUMETRICA DELA BOMBA DE LODO

El desgaste interno de válvulas, pistones etc.. es unfenómeno natural, pero es difícil apreciar el valor exactode este desgaste, el cual afecta el rendimiento de labomba.

Cuando el lodo contiene pequeños volúmenes de gas ode aire, esta situación afecta también el rendimiento dela bomba.

¿Cómo puede el lodo de perforación contener aire?El aire entra al sistema activo por los embudos demezcla, por la acción de remolino de los mezcladoresetc.. El gas proviene de las formaciones perforadas.



GOLPETEO HIDRÁULICO

El golpeteo hidráulico es una de las condicionesmás crítica que pueden suceder en las bombasdurante la perforación.

Es imperativo que sea identificado y que seeliminen sus causas antes de que se produzcangraves daños en las bombas de lodo.El golpeteo hidráulico se define como “ el efecto

de martillo producido por el pistón durante suembolada de descarga cuando el modulo desucción y la camisa no están completamentellenos de lodo”.




¿Qué sucede en este momento? Al principio de la embolada de descarga, el pistónacelera rápidamente hacia el extremo de la camisa.Cuando el modulo de succión y la camisa no estántotalmente llenos o están llenos de lodo cortado con gaso con aire, en lugar de hacer contacto con el lodo, yluego bombearlo, el pistón golpea contra el lodo, locomprime a la presión de circulación, y luego lo bombeahacia el modulo de descarga.Este golpe transmite una onda de choque hasta todoslos componentes del extremo de potencia .Cuando el golpeteo hidráulico no es detectado, o no escorregido, sus efectos prolongados suelen ser desastrosos.




¿Cuáles son las causas del golpeteo hidráulico?

Cualquier situación que afecte el llenadocompleto del modulo de succión y de la camisa.

En orden de importancia estas pueden ser:Una bomba de alimentación de succióndeficiente, con empaques o impeler

desgastados.Lodo cortado con gas o con aire.

Línea de succión parcialmente obstruida.




¿Cuáles son las características del golpeteo hidráulico?• Un fuerte ruido intermitente en el modulo de succión.• El ruido ocurre a mitad de la embolada y no al final del

recorrido del pistón.

• No tiene mucho efecto sobre la presión de descarga. Elamortiguador de pulsación (damper) no disminuye elgolpeteo hidráulico.

• Se observan vibraciones en la línea de succión.

• El ruido es más pronunciado con altas velocidades debombeo.



SISTEMA DE CIRCULACIÓN

La circulación comienza en los tanques activos, los operarios preparan ellodo en los tanques. La parte esencial del sistema de circulación es labomba de lodo, a menudo los equipos de perforación tienen dos bombasuna principal y la otra de reserva o si las condiciones de perforación lorequieren, el perforador puede utilizar en forma símultanea o combinar lasdos bombas para la circulación de grandes cantidades de lodo. De hechoen los pozos profundos el equipo de perforación puede tener 3 o 4 bombas

combinadas.

Las potentes bombas toman el lodo de los tanques activos y lo envía a lasarta de perforación y a la mecha, la bomba lleva el lodo por la línea dedescarga al tubo vertical (standpipe) y a las mangueras rotativas(manguerote). El tubo vertical toma el lodo a media altura de la torre deperforación, las manguera rotativas están unidas al tubo vertical(standpipe). Las mangueras son fuertes y flexibles y se mueven arriba yabajo debajo de la torre unidas al cabezal giratorio (swivel), desde lasmangueras rotativas la bomba mueve el lodo a través del cabezal giratorio(swivel) a través del cuadrante y de la sarta de perforación.




En los equipos de perforación con Top Drive el lodo semueve por una línea a través del top drive y a continuación ala sarta de perforación.La bomba baja el lodo por la sarta de perforación hasta lamecha. En la mecha el lodo es expulsado a chorro por los

chorros o jets de la mecha, los chorros o jets de la mechaexpulsan los ripios lejos de la mecha, el lodo entonces subepor el espacio anular del pozo arrastrando con el los ripioscortados por la mecha.Desde el espacio anular el lodo junto a los ripios van a travésde la línea de retorno (flow line) a los equipos de control de

sólidos que extraen los recortes del lodo y a su vezacondicionan el lodo, entonces el lodo cae a los tanques desucción donde la bomba puede recuperarlo para continuar con el proceso de circulación nuevamente.

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