INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS

Tema:Principales componentes del equipo de perforación

Alumnos:Basurto López Sarahi

Cruz García Omar AlejandroGarcés Santos Luis Mauricio

García Reyna Francisco AzaelGonzales León Diana Gabriela

Gutiérrez López Judith del CarmenMartínez Bartolo Marcelino

Rodríguez Alfonzo Luis Fernando Sánchez Caballero DaniaUnamuno Dichi Demetrio

Grado y Grupo: Carrera: 6° “C” Ing. petrolera

Asignatura:Ingeniería de perforación de Pozos

Docente:Ing. Karla Castan del Moral

Coatzacoalcos, Ver. A 14 de Febrero de 2013

Principales componentes del equipo de perforación

La ingeniería de la perforación de pozos, al igual que cualquier otra ingeniería, se moderniza con el incremento y avance tecnológico, por lo que la información debe a su vez ser actualizada en forma continua, ya que prácticas convencionales dejan de serlo y tecnologías que en años anteriores eran innovación, ahora se convierten en prácticas cotidianas.

El sistema circulatorio utilizado para el proceso de extracción del crudo es un sistema complejo que consta de diversos componentes, ya sean superficiales o sub superficiales, todos muy importantes para dicho fin.

Sistema circulatorio

La principal función del sistema de circulación es de hacer circular el fluido de perforación hacia el interior y fuera del pozo con el propósito de remover los recortes de roca del fondo del pozo a medida que se perfora, además de proveer un medio para controlar el pozo y las presiones de formación mediante el fluido de perforación. Los fluidos de perforación o lodo se lo asocian con la perforación rotaria, ya que no se puede concebir la perforación de un pozo por rotación si no interviene un fluido. El sistema de circulación esencialmente es un sistema cerrado donde el mismo lodo circula una y otra vez durante la perforación (ciclo de perforación).

El sistema está compuesto por equipo superficial y sub superficial como se muestra en la siguiente figura:

El equipo superficial está compuesto:

Las bombasLas presas de lodo (descarga, de asentamiento y la de succión)El stand Pipe, swivel y flechaEl equipo de control de sólidosEl desgasificador Temblorina Preventores

El equipo sub superficial está compuesto:

Tubería de perforaciónHerramientasBarrenaEl pozo mismo

Partes de una bomba

Camisa

Vástago

Cámara de pulsaciones

Pistón

Válvulas

Entrada

Salida

Componentes del sistema circulatorio Bombas de lodo

El componente más importante en el sistema de circulación es la bomba de lodos y la potencia hidráulica suministrada por ésta, ya que de esto dependerá el gasto y la presión requeridas para una buena limpieza del pozo. Estas bombas son el corazón del sistema de circulación. Su función principal es el de mover grandes volúmenes de lodo a bajas y a altas presiones, funcionan con energía mecánica o energía del equipo de perforación. Además deben proveer suficiente potencia para superar la fuerza de fricción y ejercer la fuerza en el trepano.

En la industria petrolera se utilizan dos tipos de bombas:

Bomba dúplex (doble acción)Bomba triplex (triple acción)

BOMBAS DUPLEX: Son de doble acción se caracterizan por que llevan dos pistones y desplazan al lodo en dos sentidos o sea el movimiento del fluido se lleva a cabo en ambos lados del pistón de la bomba. A medida que el fluido es succionado en un lado es descargado al otro lado.

Están definidas por el diámetro del vástago, longitud y diámetro de la camisa. La longitud de la camisa equivale a la longitud de la embolada y el diámetro de la camisa equivale al diámetro del pistón. Las bombas duplex son generalmente de doble efecto, pues los dos cilindros descargan tanto en el movimiento hacia delante de los pistones como en el movimiento hacia atrás. La presión máxima recomendada de trabajo para estas bombas es de 3,000 lb/pg2.

BOMBAS TRIPLEX: Son de triple acción y se caracterizan por que llevan tres pistones y desplazan el lodo en un solo sentido o sea que el movimiento del fluido se lleva a cabo en un solo lado del pistón de la bomba. Estas bombas proporcionan altas presiones a precio más barato (20 a 50% menos) también son más livianas, lo que hace más fácil su transportación. Este tipo de bomba está definido por la longitud y el diámetro de la camisa. Las bombas triplex son generalmente de efecto único, ya que los tres cilindros descargan solamente en el movimiento del pistón hacia delante.

Las bombas triplex presentan algunas ventajas sobre las duplex:

Pesan un 30% menos que las duplex.Manejan alta presión y alto volumen.Son de fácil mantenimiento.Resultan menos costosas

Presas 32

1

Existe otro tipo de bombas en los equipos de perforación, comúnmente llamadas centrifugas, estas bombas son mucho más pequeñas que las anteriores, la presión de trabajo es de solo unas cuantas libras aunque el gasto puede llegar a los 100 gal/min.

Estas bombas son utilizadas para:

Preparar el lodo en el pozo.Distribuir el agua en el equipo.Como precarga de las bombas de lodo.En la preparación de baches.Abasteciendo de agua en las cementaciones.Para la limpieza del equipo.

Si las bombas no trabajan de forma eficiente proporcionando el gasto de lodo y la presión adecuada se pueden presentar los siguientes problemas:

Limpieza inadecuada del pozo.Disminución en la velocidad de penetración.Atrapamiento de la sarta de perforación.Incremento en el costo del pozo.

Presas de lodo

En la actualidad las presas de lodo son recipientes metálicos utilizados para el almacenamiento y tratamiento del lodo de perforación. Generalmente se utilizan tres presas conectadas entre sí, con la capacidad suficiente para almacenar cuando menos 1.5 veces el volumen total del pozo.

Presa 1.- Es conocida como presa de descarga ya que en ella es donde descarga el pozo, es aquí donde se instala la temblorina para eliminar los recortes de mayor tamaño (40 micras).Presa 2.- Es conocida como presa de asentamiento, es aquí donde se le da tratamiento al lodo y se instala el equipo de control de sólidos para eliminar los sólidos de menor tamaño.Presa 3.- Es conocida como presa de succión porque de aquí la bomba de lodos succiona el lodo para enviarlo al pozo.

Manguera flexible

Manguera

Cuello de ganso

Swivel

Además de las presas reglamentarias existen otras presas.

Presa de reserva.- Presa utilizada para almacenar lodo cuando se ha presentado una pérdida de circulación y para mantener lodo de baja o alta densidad.

Presa de baches .- Como su nombre lo indica es una presa utilizada para preparar pequeños volúmenes de baches como:

Bache despegador Bache de lodo pesado Bache de lodo viscoso Bache testigo Bache con obturante

Stand pipe (tubo vertical)

Es una pieza tubular fijada a una pierna del mástil, en el extremo inferior se conecta con la descarga de la bomba y en el extremo superior se conecta a una manguera flexible de alta presión. Está ubicado paralelo a una de las patas de la torre y conecta la línea de descarga de las bombas de lodo con la manguera de lodo, la cual se conecta con la unión giratoria y permite el paso del lodo a través de la misma. Tanto la manguera de lodo como la unión giratoria se pueden mover verticalmente hacia arriba o hacia abajo cuando así se requiere.

Manguera de inyección

Es una manguera de goma reforzada, flexible y extremadamente fuerte que conecta la tubería vertical con la unión giratoria. Es flexible porque permite a la unión giratoria moverse libremente en un sentido vertical. Debe ser también extremadamente durable, ya que está sujeta a un trabajo físico severo, transportando fluido de perforación extremadamente abrasivo bajo presión. La característica de flexibilidad permite bajar y elevar la tubería de perforación durante las operaciones de perforación. Las mangueras de inyección son por lo general de 7.62mm o más de diámetro interior para que no se tengan en ella caída de presión apreciable, y están disponibles en largos mayores de 75 pies.

Cuello de ganzo

Es un extremo de la manguera de inyección que tiene forma de (S) como el cuello de un ganso está conectado a la unión giratoria. El cuello de ganso es una pieza tubular que une a la manguera flexible con el swivel.

Swivel

El swivel se conecta en su parte inferior con la flecha o kelly y nos permite girar la sarta de perforación mientras se circula.

Centrifuga

Temblorina

La temblorina es el primer equipo utilizado para el control de los sólidos producto de la perforación, se instala sobre la presa de descarga, consta de una malla que es vibrada mediante un motor. El tamaño de las partículas retenidas depende del tamaño de la mal la utilizada, generalmente retiene partículas mayores de 40 micras. Para la eliminación de partículas más pequeñas se utilizan los hidrociclones y centrifugadoras. Si los sólidos no son eliminados conectividad pueden ocasionar los siguientes problemas:

Aumento en la densidad del lodo. Reducción en la velocidad de penetración.Daño al equipo superficial de circulación. Pegaduras por presión diferencial.Aumento de viscosidad.Perdidas de circulación.

Para el control de sólidos existe una variedad de equipos que se clasifican en base al tamaño de partícula que pueden eliminar o retener. Estos equipos son instalados inmediatamente después de la presa de descarga o de la de asentamiento.

Desgasificador

El equipo desgasificador es de suma importancia, ya que a menudo se perforan formaciones con algún contenido de gas, el cual al ser incorporado al lodo disminuye la densidad del mismo ocasionando inestabilidad y reventones en el pozo.

Hay dos tipos de Desgasificadores:Desgasificadores Atmosféricos: Aceptable en Fluidos sin peso y   baja viscosidad.Desgasificadores de Aspiracion (Vacio): Son superiores a los Atmosféricos y muy usados en Fluidos pesados y alta viscosidad.

Los problemas principales ocasionados por una ineficiente eliminación del gas en el lodo son:

Disminución en la densidad del lodo de perforación.Aportación de fluidos de la formación perforada.Reventones.Contaminación del lodo de perforación.Inestabilidad del agujero perforado.

SARTA DE PERFORACIÓNEstá compuesta de la tubería de perforación y la tubería de paredes gruesas. Cada junta de tubería de perforación mide 30 ft (9 m). Cada extremo de la junta contiene roscas. El extremo con las roscas interiores se conoce como la caja y el extremo con las roscas exteriores se conoce como piñón. Cuando se conecta la tubería, el piñón se centra dentro de la caja y la conexión se ajusta, los extremos enroscados de la tubería se conoce como las uniones de tubería o uniones de maniobra y realmente son piezas separadas que el fabricante solda a la parte exterior de la junta del tubo. Luego, el fabricante corta roscas en estas piezas a medidas especificadas por la industria.La sarta de perforación se compone de los siguientes componentes:

Amortiguador:Nuestros amortiguadores de doble vía son un tipo de equipo de extracción de petróleos usado para disminuir o eliminar simultáneamente descargas verticales u horizontales de la columna de tubería. Puede reducir enormemente los daños (causados por las descargas) en la broca de perforación, herramientas de perforación y herramientas de perforación superficiales, aumentando la velocidad de perforación y ahorrando el costo de la misma.

Adaptador:Los adaptadores o empalmes para perforación son usados para conectar e intercambiar distintas piezas con la columna de perforación. Estos son repuestos importantes y cotidianos en la perforación para extracción de núcleo (testigo) por cable.

Barra: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.

Adaptador de broca:

El adaptador espiga para brocas es utilizado para transmitir potencia entre máquina taladradora y barra de perforación. Un terminal se conecta con la máquina taladradora, y otro terminal se conecta con la barra de perforación. De esta manera, la potencia se transmite desde la máquina a la broca.

Broca:La clasificación de las mechas va a depender de otros factores, como esta va ligada con el fluido de perforación y se dispone para descargarse por los orificios de salida de la mecha, de modo que se pueden llamar” mechas de arrastre o de conos, cada una de ellas posee características específicas que permiten subdividirla en tipos.

El largo de la sarta va aumentando cuando cada vez vamos agregando barras a nuestra sarta de perforación. Para una perforación eficiente siempre debemos tener una sarta de perforación lo mas vertical posible para evitar vibraciones que provoquen fatigas de material en los componentes.

Espacio anular

El espacio anular o anillo anular es la diferencia de diámetro que existe entre la broca y la barra. Ejemplo si la broca es de 12” y la barra de 10” el espacio anular o anillo anular es de 2”, una pulgada por lado

La gran importancia del espacio anular es que  es el lugar por  donde es evacuado el detritus,  además es uno de los factores que influyen directamente en la velocidad en que se evacuará el detritus desde el fondo del pozo.

Desarenador

El desarenador consiste de un numero de conos superpuestos cilíndricos estos remueven pequeñas partículas sólidas que pasaron por las mallas de la zaranda vibratoria.El fluido es forzado a pasar por el cilindro bajo presión con las partículas, después es removido y descargado por las fuerzas centrifugas.La posición correcta de estas unidades es colocarlas después de la zaranda y su función principal es eliminar las arenas.

Líneas de flotes descargas y retornos

Estas conectan las líneas que transportan el lodo bajo presión. Las líneas de descarga llevan el lodo fresco y tratado a la sarta de perforación. La línea de retorno lleva al lodo contenido y gases por gravedad, desde la boca del pozo, al área de acondicionamiento. Son generalmente tubería de 4 a 6 pulgadas en diámetro, son extra reforzadas. Se acostumbra tener una cámara de amortiguación con un poco de aire comprimido en la parte superior, cerca de la descarga de la bomba.

Proceso para llegar a la línea de descarga

El lodo es bombeado desde la presa de succión, a través del tubo vertical que es una sección de tubo de acero montado verticalmente en una pata del mástil o de la torre. El lodo es bombeado por el tubo vertical hasta una manguera de lodo, ésta va conectada a la unión giratoria, el lodo entra a la unión giratoria, luego baja por la flecha o kelly, por la tubería de perforación, por el portabarrenas y sale por la barrena. Aquí vira hacia arriba por el espacio anular, (espacio entre la tubería de perforación y la pared del pozo).Finalmente el lodo sale del pozo a través de un tubo de acero llamada línea de descarga y cae sobre un aparato de tela metálica vibratoria llamada la zaranda vibratoria.

La zaranda separa los recortes del lodo y los echa a una presa de desechos y el lodo pasa a la presa de asentamiento, luego a la de mezcla y por fin a la presa de succión para volver a circular el lodo impulsado por la bomba

CONCLUSIÓN

El sistema circulatorio es de suma importancia, al igual que los demás ya que funcionan en conjunto, pero su importancia reside en que regula la presión que pueda tener el pozo, al momento en que se está realizando el proceso de perforación. De esta manera se evitan accidentes por medio de re-circular el fluido de perforación, y remover los recortes de roca para evitar problemas o desperfectos de la maquinaria durante el proceso.

BIBLIOGRAFIA

Perforación, Veas Jaime, Chile, viernes 2 de septiembre de 2011

Perforación, Veas Jaime, Chile, viernes 9 de septiembre de 2011

Sistema de Circulación, Venezuela, domingo 17 de julio de 2011

Perforación de Pozos petroleros, Calle Hildebrando