06 Equipos de Perf

7/27/2019 06 Equipos de Perf.

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1.- Equipos de perforacin y sus componentes

Tipos de equipos de perforacin

Clasificacin de los equipos de perforacin

Especificaciones y caractersticas de equipos de perforacin

Sistemas que integran un equipo de perforacin

a. Sistema de Potencia

b. Sistema de Levantamiento de cargas

c. Sistema de Rotacind. Sistema de circulacin de los fluidos

e. Sistema de control superficial


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EQUIPOS DE PERFORACIN TERRESTRES

(Onshore)

AUTOTRANSPORTABLES CONVENCIONALES


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CLASIFICACIN PROFUNDIDAD

PESO PIES METROS

LIGERO 3.000-5.000 1.000-1.500

MEDIO 5.000-10.000 1.500-3.000

PESADO 10.000-16.000 3.000-5.000

ULTRAPESADO 16.000-25.000 5.000-7.500


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Tpicamente se fabrican en configuraciones liviana, mediana ypesada. Se movilizan empleando camiones de carga pesada ygras. Los equipos livianos slo pueden perforar unos pocos milesde metros. Los grandes son capaces de perforar por encima de los6500 metros.


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ARMABLES

Los componentes de estos equipos van montados en patines, detal forma, que el equipo puede moverse en unidades en paquetesque pueden ser acopladas fcilmente.El mstil es ensamblada por partes, con pasadores, en el terrenode la localizacin, y luego se levanta como una unidad integral

usando el sistema de levantamiento del equipo (malacate).


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Los equipos modernos, se fabrican de tal manera que el mstil y loselementos que constituyen el equipo, puedan movilizarse fcilmente einstalarse fcilmente.

Se utilizan para perforar todo tipo de pozos en tierra firme, desde pozossomeros hasta ultra profundos.


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Autotransportables

Autotransportables son aquellos

equipos MONTADOS SOBREUNIDADES MOVILES y son utilizadospara la perforacin de pozosverticales o direccionales, con elmstil en posicin fija (vertical) .


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SemiSumergibles

EQUIPOS PARA PERFORACIN MARINA

(Offshore)

APOYADOS ENFONDO FLOTANTE

Plataformas fijas Jackups, A/E

Barcos

Barcazas


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BARCAZA SUMERGIBLE

BARCAZA FLOTANTE


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El cantiliver permite acercarse a

las plataformas fijas


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TLP Tension Leg Platform

Mini-TLP Mini Tension Leg Platform

SPAR Cylindrical Floating Vessels

Semi-sub Semi-submersible Floater

FPS Floating Production System

FPSO Floating Production Storage and Offloading


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RECORDS DE PROFUNDIDADES(TIRANTES DE AGUA)


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Sec02_FieldDevelopmentPlanning_All.ppt

TLP Tension Leg Platform Mini-TLP Mini Tension Leg Platform

ETLP Extended Tension Leg Platform

SPAR Cylindrical Floating Vessels

SCF Single column Floater Semi-sub Semi-submersible Floater

FPS Floating Production System

FPSO Floating Production Storage and Offloading

GBS Concrete Gravity Based Structure

EQUIPOS


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TIPOS A B C D E

Profundidad (pies) 8000 10000-12000

15000 20000 25000

Capacidad demstil/torre (mil lbs)

500 750 1200 1600 2000

Potencia delmalacate (HP) 400 600-750 1500 2000 3000

Potencia de labomba (HP) 800 800-1000 1300 1400 1600

Capacidad deAlmacenamiento(Bls)

Menor 500 500-800 1200-1500 1200-1500 1200-1500

Mltiple deestrangulacin (psi)

5000 5000 10000 10000 10000-15000


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El cable de perforacin sostiene todo el ensamble deperforacin por medio de un sistema de poleas yvarios dispositivos de agarre. Las poleas y losdispositivos de agarre son llamados, herramientas de

elevacin, entre ellas estn incluidas:

1. Bloque de corona2. Polea viajera3. El gancho4. Los elevadores


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SISTEMA DE IZAJE


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LINEA RAPIDALINEA MUERTA

CABLE DE perforacin

ANCLA O BECERRO

CORONA


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Consola del perforador:

El panel de control principal enpiso del equipo de la plataforma

se utiliza para el control de

muchos parmetros de

perforacin.

El perforador utiliza este paneloperar el equipo tales como Top

Drive, las bombas de lodo,Bomba

Koomey, malacate, etc los

perforadores tambin utilizan el

panel para control de la

operacin sobre el piso de la torrey observar los eventos anormales

como brotes, la prdida de fluidos

torsin aumento de niveles en

presas, etc


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Es un arreglo de poleas montado envigas, en el tope de la de la torre o mstilde perforacin, donde se pasa el cable deperforacin en forma alternada, arriba en

l mismo y abajo en el Polea viajera, paraque el sistema de levantamiento seaoperacional.La mayora de las coronas tienen decuatro a siete poleas que puedan serhasta de 6 pies de dimetro y estnmontadas en fila en un pasador central.

Su funcin es la de proporcionar los medios de soporte para

suspender la sarta en el pozo o colocarla a una elevacin

conveniente durante las operaciones de perforacin sobre el piso

de la torre.

CORONA

Polea viajera


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Diseo: la distribucin del pesode un Polea viajera afecta su

funcionamiento.

Un buen diseo mantiene lamayor parte del peso ms abajodel pasador central, esto haceque el bloque quede derecho, es

decir en posicin vertical, auncuando no est cargado,ejemplo, cuando sale delagujero.

POLEA

COJINETES DE RODILLOS

PROTECTOR DEPOLEA

RANURA DEPOLEA

CAJA PROTECTORAAEREODINAMICA

PLACA DE GRILLETE

GRILLETE

VISTA EN CORTE DE UNA POLEA VIAJERA

GRASERAS

PASADORCENTRAL

PASADOR DE SEGURIDAD DELASA


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EL RADIO DE LA RANURA.

Si la ranura de la polea es demasiado angosta para el cable,habr desgaste excesivo tanto en ste como en los lados de lapolea.Si la ranura es demasiado ancha, el cable carecer del soporte

lateral necesario y tendr la tendencia de achatarse al pasarpor la polea.A medida que las ranuras se desgastan con el uso, poco a pocovan cambiando sus dimensiones, hasta el punto de volverse

ineficaces: por lo tanto, es importante que el radio de lasranuras sea inspeccionado con regularidad (tabla 1).Se emplean lminas calibradoras especiales en la inspeccinde las ranuras para determinar cuando debernreacondicionarse.


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Dimetro del Cable deAcero, d Tolerancia*

Radio Fondo de Ranura, R**

Mnimo Mximo

3/8 (9.5) +1/32,-0 (+0.8,-0) 0.205 (5.20) 0.215 (5.46)7/16 (11.1) +

1/32,-0 (+0.8,-0) 0.235 (5.97) 0.245 (6.22)

1/2 (12.7) +1/32,-0 (+0.8,-0) 0.265 (6.73) 0.275 (6.99)

9/16 (14.3) +1/32,-0 (+0.8,-0) 0.300 (7.62) 0.310 (7.87)

5/8 (15.9) +1/32,-0 (+0.8,-0) 0.330 (8.38) 0.340 (8.64)

3

/4 (19.0) +1

/32,-0 (+0.8,-0) 0.390 (9.91) 0.400 (10.16)7/8 (22.2) +

3/64,-0 (+1.2,-0) 0.460 (11.68) 0.475 (12.07)

1 (25.4) +3/64,-0 (+1.2,-0) 0.525 (13.34) 0.540 (13.72)

1 1/8 (28.6) +3/64,-0 (+1.2,-0) 0.585 (14.86) 0.600 (15.24)

1 1/4 (31.8) +1/16,-0 (+1.6,-0) 0.655 (16.64) 0.670 (17.02)

1 3/8 (34.9) +1/16,-0 (+1.6,-0) 0.720 (18.29) 0.735 (18.67)

1 1/2 (38.1) +1/16,-0 (+1.6,-0) 0.780 (19.81) 0.795 (20.19)

1 5/8 (41.3) +3/32,-0 (+2.4,-0) 0.860 (21.84) 0.875 (22.23)

1 3/4 (44.4) +3/32,-0 (+2.4,-0) 0.925 (23.50) 0.940 (23.88)

FUENTE: American Petroleum Institute*Tolerancia segn se especifica en la tabla 2.

**Radio mnimo de fondo de ranura R es igual al radio nominal del cable de acero, ms la mitad de la toleranciapositiva con la suma redondeada al 0.005 de pulgada (0.127mm) ms cercano.


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EL DIMETRO DE LA SUPERFICIE DE RODAMIENTO

Es importante porque el hecho mismo de plegar una lneade acero alrededor de una polea ocasiona ya bastante

desgaste en la misma. Los cables de acero de dimetrosgrandes como 1 1/2 pulgadas o ms no son tan flexiblescomo los de dimetros menores.

Cuando los cables de mayor dimetro estnconstantemente trabajando alrededor de las poleas, lafriccin de alambre contra alambre y torn contra tornes bastante severa. Cuanto ms pequea es la polea mssevero es el desgaste.


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Es una pieza localizada debajo del Polea viajera al la que vaunido y del cual van suspendidos la unin giratoria, la flecha y lasarta de tubera hasta la barrena durante las operaciones deperforacin.Sostiene el elevador durante el ascenso y descenso de la sarta.Estn diseados segn el peso mximo que pueden levantar.

El rango de diseo vara entre 50 y ms de 600 toneladas.

RANGO DE CARGA:350 a 1.000 Ton (300 a 900 TM)


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DIAMETRO DE LAS POLEAS:24 a 72 (61 a 183 cm)

RANGO DE CARGA:175 a 650 Ton(160 a 590 TM)

RANGO DE CARGA:100 a 1.250 Ton(90 a 1.125 TM)

COMBINACIN POLEA-GANCHO GANCHO Y POLEASEPARADOS


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Son abrazaderas extremadamente resistentes que sujetan lasarta de tubera, ya sea de perforacin, de revestimiento o deproduccin, de tal manera que la sarta de tubera pueda ser

descendida dentro del agujero o sacada de l.

Los elevadores de tubera usados especficamente paratubera de perforacin estn asegurados al gancho por medio

de eslabones, o asas.


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Elevador tipo Cuello de Botella: Este tipo de elevador puedelevantar tuberas de perforacin que tienen un ahusamiento de18 grados en el hombro de la unin de tubera, justo donde seune con la tubera.

TIPO CUELLO DE BOTELLA DECIERRE CENTRAL


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Tanto los elevadores de cuello levadizo como los del tipo cuello de botella, sepueden conseguir en dos modelos distintos:

1. Con un cerrojo central con abertura en el centro.2. Con una pequea abertura lateral para acomodar la tubera de perforacin.

Un modelo de elevador con cerrojo central tiene un pasador de bisagra angulado queobliga que el elevador se cierre cuando est cargado.

ELEVADOR DE TUBO DE TIPO DESLIZANTE

PESO-LIVIANO PESO-PESADO


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AHUSAMIENTO DE18 GRADOS

UNIN DE TUBERA ENEXTREMOS CAJA

CUERPO

UNIN DE TUBERA ENEXTREMO ESPIGA

TUBERA DE PERFORACIN CONAHUSAMIENTO DE 18 GRADOS

ELEVADOR TIPO CUELLODE BOTELLA

Un elevador diseado paracorresponder con elahusamiento de 18 grados esconocido en el campo comoelevador cuello de botella o de18 grados.


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ELEVADOR TIPO CUELLO LEVADIZO

El elevador tipo cuello levadizo es el que se utiliza con un tipo de tuberaque tiene un hombro cuadrangular en la caja de la unin de tubera; lasuperficie maquinada del elevador levanta contra el hombro cuadrado dela unin de tubera.

Este tipo de elevador tambin se usa con portabarrenas y tubera de

perforacin para agujeros de dimetro reducido que no tienen hombrosdonde el elevador pueda agarrar. En este caso, hay que atornillar unsustituto de izaje o una unin sustituta al portabarrenas o a la tubera,para as proporcionar una superficie de agarre al elevador.


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EL MALACATE


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TRANSMISION DE POTENCIA


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CABALLOS REQUERIDOS EN EL MALACATE


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Caractersticas y especificaciones del malacate.Es la unidad de potencia ms importante de un equipo. Por lo tanto, su seleccin requiere de unmayor cuidado al adquirir los equipos o, en su caso, al utilizarlos en un programa especifico.

Los malacates han tenido algunos cambios evolutivos, pero sus funciones son las mismas. Es unsistema de levantamiento en el que se puede aumentar o disminuir la capacidad de carga, atravs de un cable enrollado sobre un carrete.


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POTENCIA NOMINAL EN LOS MALACATES

LBS X1000


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POTENCIA

TIEMPO


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CALCULO DE LA LONGITUDDEL CARRETE


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Bloque Corona

Un bloque localizado en el tope de la torre mstil1. Contiene un nmero de poleas donde se enrolla lacable de perforacin.

2. El bloque corona provee los medios para llevar la cablede perforacin desde el tambor hasta la polea viajera.

3. El bloque o corona es estacionario y esta firmementemontado sobre el tope de la torre mstil.

4. Cada polea dentro del bloque corona acta como unapolea individual.


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POLEA VIAJERA Y CABLE DE perforacin


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POLEA VIAJERA Y CABLE DE perforacin


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EL EQUIPO ROTATORIO

EL EQUIPO ROTATORIO CONSISTEEN UNA UNION GIRATORIA, FLECHA,MESA ROTATORIA, Y LA SARTA DEPERFORACIN .


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TOP DRIVE


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TOP DRIVE Needed for

Drilling with Casing

Drilling rotation and torque

Hoisting

Circulating

Pipe Make-up

Drilling Automation


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Casing Drive SystemTransfers pipe from V door.

Applies connection and drilling

torque to casing. Supports weight of casing string.

Protects the casing threads.

Makes circulation seal.

Fast connections.

Not absolutely necessary but normallyused.

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1. Pick Up CDS.2. Make up CDS to top drive.

3. Place joint in V-door with crane.

4. Hoist Joint with CDS.

4

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Surface Equipment Drilling(Conventional Rig)

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5. Tail in joint.

6. Stab joint.7. Stab CDS.

8. MU & Tq connection.

9. Drill Joint down.

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Unobstructed Floor when Drilling with Casing


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Wh = Peso en el gancho

Wc =Peso de la corona

Wt =Peso de las herramientasSuspendidas en la torre.

J= N de lineas.

eh= eficiencia dinamica perdidapor friccion


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Su funcin es resistir el peso de la sarta deperforacin durante las operaciones delevantamiento y descenso de la misma, ascomo el de las tuberas de revestimiento.

El cable de perforacin es una de las partesms costosas en las operaciones deperforacin, por lo tanto requiere de uncuidadoso manejo y un mantenimiento

adecuado para prolongar su uso.


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El Cable de Perforacin:Los cables difieren en el nmero de torones y en el arreglo

patrn de los hilos en cada uno de ellos. La mayora de los Cables dePerforacin se clasifican en 4 grupos, basados en el nmero de toronesy el nmero de hilos por Torn como se muestra en la tabla inferiorextrada del manual IADC:

torones HILOS torn


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PREFORMADOEl preformado de los torones es para que encajen

apretadamente unas con otras, sin necesidad desometerlos a una tirantez excesiva.

El cable preformado corre menos riesgo de enroscarse

o retorcerse cuando se afloja la tensin de la lnea(hacer cocas), y se desliza por las poleas con mssuavidad, adems de tener una vida til ms larga.

El cable preformado es, en cierto sentido, cable

muerto, lo que significa que es menos propenso adesprenderse o saltar al ser cortado, como sucederacon un cable que no lo est.


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CONSTRUCCIN

El alma o ncleo, soporta los toronesexteriores del cable y determina suflexibilidad. La mayora de los cablesutilizados en los campos petrolerostienen un alma de acero denominadancleo de cable de acero independiente(NCAI).

Los cables con NCAI tienen mayorfuerza y resistencia al aplastamiento

que los cables con alma de fibra; perostos ltimos son menos costosos y msflexibles, por lo que a menudo se usanpara operaciones de limpieza de pozo.

ALMA ONCLEO

CABLE DEACERO

CONSTRUCCIN DEL CABLE DEACERO


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CONSTRUCCIN

El alma de un cable es una torn de hilos de acero que van en espiral endireccin contraria a la torcedura de las torones exteriores. Este arreglo delas torceduras en direccin opuesta equilibra la resistencia del cable y

neutraliza el tremendo esfuerzo de torsin que el cable tendr que resistircuando est soportando cargas.

Calidad del acero. La calidad, o grado, delacero que se usa en los cables de perforacines generalmente acero de arado mejorado.

Trama. La envoltura espiral de las torones enun cable de acero, hacia la derecha o hacia laizquierda, visto desde arriba, se llama latrama del cable.

TRAMA DERECHA TRAMA REGULAR

TRAMA IZQUIERDA TRAMA REGULAR

TRAMA IZQUIERDA TRAMA LANG

TRAMA DERECHA TRAMA LANG


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TRAMA DEL CABLE La trama derecha, indica que la direccin delespiral es hacia la derecha.

La trama izquierda, indica que la direccin delespiral es hacia la izquierda.

La trama REGULAR, seala que los hilos en cada

torn estn torcidos en direccin contraria a ladireccin del espiral de los torones; esta torsin endirecciones opuestas fortalece el cable y reduce latendencia a desenroscarse.

Los cables con trama LANG, tienen las torones y los

hilos de cada torn torcidos en la misma direccin.

Estos cables de trama LANG son usados enoperaciones industriales ms que en los campospetroleros.

TRAMA DERECHA TRAMA REGULAR

TRAMA IZQUIERDA TRAMA REGULAR

TRAMA IZQUIERDA TRAMA LANG

TRAMA DERECHA TRAMA LANG


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DISEO

Un diseo comn es el diseo 6 x 19 Seale.

El nmero 6 se refiere al nmero de torones querodean al ncleo de cable de acero independiente.

El nmero 19 indica que cada torn tiene 19 hilos:un alambre central rodeado por nueve hilos delgados,

y stos a su vez, rodeados por nueve hilos msgruesos. En el diseo SEALE, el nmero de hilosinternos de cada torn es el mismo que el nmero dehilos externos.


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DISEO


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El Trenzado y su construccin

2. Hilos de Rellenos (Filler) Consiste en dos capas de hilosdel mismo tamao trenzados alrededor de un hilocentral. La capa interna tiene la mitad de los hilos dela capa externa y entre las dos capas se colocan hilosde relleno ms delgados.

Tipo Filler


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3. Sellado (Seale) Dos capas alrededor de un hilo central con el mismonmero de hilos en cada una. Los hilos en la capa exterior sonms gruesos que los de la capa interior y descansan en losvalles que se forman entre los hilos interiores, haciendo eltrenzado hermtico o sellado

Tipo Seale


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4. Warrington Dos capas de hilos, la capa exterior tiene hilosde dos tamaos que se alternan entre grande y pequeo. Loshilos grandes descansan en los valles que se forman entre loshilos de la capa interna y los pequeos en la coronas o crestasdel trenzado de la capa interior.

Tipo Warrinton


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5.-Patrones combinados(Seale-Warrinton)

El Trenzado y su construccinNormalmente las trenzas estn preformadas para que tomen laforma helicoidal que van a tener una vez que estn envolviendo

el cable central. Estas se denomina Trenzas Preformadas oPRF de sus siglas en ingles (Preformed strands)Patrones utilizados en los cables de perforacin:1) Hilos de Relleno2) Sellado (Seale)3) Combinado


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DISEO

Una descripcin completa de un cable de acero incluye:

1. Longitud2. Dimetro3. Nmero de torones4. Nmero de hilos de cada torn

5. Diseo de construccin6. Tipo, direccin y longitud de su trama7. Calidad del acero8. Preformado y tipo de alma

Por lo tanto, una descripcin de un cable que especifique 5,000 pies (1500 m),1 1/8 (29 mm), 6 x 19, Seale, regular, acero de arado mejorado, preformadoy NCAI, designa un cable de acero de 5,000 pies (1500 m) de longitud, de undimetro de 1 1/8 (29 mm), con seis torones de 19 hilos cada uno, de diseoSEALE, con trama regular derecha, de acero de arado mejorado, preformado ycon ncleo de cable de acero independiente.


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SELECCIN

La medicin del dimetro de cables se efectamediante el uso de un calibrador lineal capaz demedir incrementos hasta de 1/64 de pulgada (0.4mm). El calibrador se coloca de manera que mida elmximo espesor del cable, o sea, la distancia desde

el punto ms saliente de una de sus torones hasta elpunto ms saliente del torn opuesto.

Una medicin correcta del cable permitir que stesiente perfectamente en las ranuras de las poleas.

Si cabe demasiado ajustado, la ranura apretarexcesivamente la parte exterior del cable ydistorsionar el alma. Si queda demasiado flojo, elcable se aplastar, y desgastar la superficie derodamiento de la ranura. Cualquiera de estas dossituaciones limitar sustancialmente la vida til del

cable.

CORRECTO INCORRECTOUso del calibrador para determinar eldimetro del cable de acero

Apareamiento del cable del acero conlas ranuras de las poleas


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LONGITUD

Antes se acostumbraba cortar el cable de perforacin lalongitud precisa para guarnir en los bloques el nmero exacto de

lneas que se requeria para realizar un trabajo determinado.Hoy, se acostumbra tener una longitud de cable adicional comolnea de reserva en el tambor, lista para ser usada en el programade deslizamiento y corte.

El hecho comprobado de que cable ms largo rinde ms servicio

por cada pie (metro) adicional de longitud.Una cantidad excesiva de cable en el carrete de abastecimientopuede resultar un estorbo si se estn perforando pozos someros,con traslados frecuentes de la instalacin de perforacin.


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LONGITUD

El costo de trasladar elcable varias veces puede

anular la economaresultante delrendimiento mayor de uncable ms largo.La lnea de reservafacilita un programa de

deslizamiento y corte queresultar en una vida mslarga para el cable, si lasdems condiciones semantienen constantes.

Altura de laTorre o Mstilen Pies

(Metros)

LneasEnsartadas

Longitud Mnimaen Pies (Metros)

Longitud Sugerida enPies (Metros)

180 (54.86) 6 1,550 (472) 3,500 (1 067)

8 2,000 (610) 5,000 (1 524)

10 2,250 (686) a

12 2,600 (792) 7,500 (2 286)

150 (45.72) 6 1,300 (396) 3,500 (1 067)

8 1,600 (488) 5,000 (1 524)

10 1,900 (579) a

12 2,200 (671) 7,500 (2 286)

125 (38.10) 6 1,100 (335) 3,500 (1 067)

8 1,350 (411) a

10 1,600 (488) 5,000 (1 524)

90 (27.43) 6 800 (244) 1,350 (411)

8 1,000 (305) 1,550 (472)


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NGULO DE DESVIACIN

Es importante para controlar el desgaste delcable. Cuando un cable est guenido entre eltambor y la polea de la lnea viva, quedaparalelo a la ranura de la polea nicamente ensu punto especfico del tambor, generalmenteen el centro.A medida que el cable se mueve desde estepunto hacia uno u otro extremo del tambor,se va formando un ngulo que causa desgaste

al pegar en los flanges o en los lados deltambor la lnea viva a alta velocidad.El ngulo de desviacin es inevitable, pero sepuede mantener a un mnimo menos de 1.5grados para tambores ranurados.

Angulo de desviacin

Polea viva

Lnea central dela polea viva

Angulo dedesviacin

Angulo dedesviacinincorrecto

1.5


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DIAMETRO DE LA POLEA:7/8 a 2 (22 a 51 mm)


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VIDA TIL

De todos los accesorios reemplazables es decir, artculos que sedesgastan ms por el uso en las operaciones de perforacin el cable deperforacin es la unidad de mayor costo para el contratista deperforacin, con la posible excepcin del combustible y las barrenas.

Por lo tanto, es econmicamente degran importancia prestar atencin alas diferentes maneras de prolongarla vida til del cable de perforacin.

Estos cuidados incluyen:1. Comprar el cable adecuado para el trabajo especifico2. Usar poleas y tambor de tamao apropiado3. Mantener registros de servicio en toneladas-millas o km4. Tener un programa de deslizamiento y corte bien planificado y

mantener cuidadosamente el cable.


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DESLIZAMIENTO Y CORTE

Para planificar un programa de deslizamiento y corte es necesario tomarnota de factores tales como:

1. Altura de Ia torre o mstil2. Nmero de lneas ensartadas y dimetro de las poleas3. Registro de las toneladas-km que el cable rinde y debera rendir (segnoperaciones).

El concepto del deslizamiento de una lnea est basado en la idea de que,

puesto que la lnea se desgasta ms en ciertos puntos crticos, stos debenser cambiados frecuentemente a diferentes posiciones, para evitar que sedeteriore prematuramente en los puntos crticos de trabajo durante lasoperaciones.


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Las rupturas del cable de perforacin pueden derivar en:

Lesiones a la tripulacin del equipoDaos a la torre o mstil.Cada de la sarta de perforacin al agujero perforado.


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Cada vez que sube o baja la polea viajera el cable realiza un trabajo.Este Trabajo se puede cuantificar en Toneladas-Kilmetro (T-K)

que es la carga al gancho en toneladas que se multiplica por ladistancia recorrida en km.Por lo tanto mientras se perfore, se haga un viaje de tubera ose introduzca TR al pozo el cable realiza Trabajo.

La cuantificacin y registro continuo del Trabajo del cable esindispensable durante la perforacin, ya que la seguridad delpersonal estar en juego si se descuida este control.Aunque en la primera impresin parece muy complicado elclculo de Trabajo del cable en realidad no lo es, y en cambio,

es una forma efectiva de vigilar su vida til .


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Se le denomina factor de seguridad del cable a la relacin que existe entre la resistenciareal de cable y la carga de trabajo. En cada trabajo especfico se recomienda utilizar unfactor de seguridad. Al elegir un cable para una carga determinada ya que de esto

depende su rendimiento. Dicho factor de seguridad (o coeficiente de seguridad) sepuede expresar en forma matemtica como:

Donde:F.S. = Factor de seguridad, adimensional.Rr = Resistencia a la ruptura del cable, en Tons. o kg o lbs.

Ce = Cargas esttica (o carga de trabajo), en Tons. o kg o lbs.Los factores mnimos de seguridad, para los cables de acero aprobadopor el API son los siguientes:CABLES DE TAMBOR PRINCIPAL. = 3CABLES DEL TAMBOR DE SONDEO.... = 3EN OPERACIN DE PESCA.. = 2

CORRIENDO TUBERAS DE REVESTIMIENTO.= 2

Dependiendo de la aplicacin se podr variar el F.S. cuando se manejen cargas querequieren un mximo cuidado por que involucran un gran riesgo (como en el caso de


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requieren un mximo cuidado por que involucran un gran riesgo (como en el caso delos ascensores de pasajeros que se aumenta a 8:1 y an hasta 12:1) Sin embargo, hayque tomar en cuenta que es necesario aumentar el factor de seguridad cuando hay

vidas en juego, un ambiente muy corrosivo y si no se tiene una inspeccin frecuente.Los factores de seguridad ms recomendable en las operaciones de perforacin seencuentran entre 3.0 y 5.0, para el clculo de la carga mxima permisible en las lneas


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El concepto de este clculo, significa que se puede manejar en las lneasguarnidas en el aparejo una carga o peso hasta de 350 tons., con ciertaseguridad ya que nuestras lneas tendrn una resistencia de 2 veces de lacarga mxima

Tabla 7.11 Datos del cable acero - Alma de fibraClasificacin de 6 x 37 alma de fibra


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Clasificacin de 6 x 37 alma de fibraAcero de arado mejorado y extra mejorado tipo SUPERFLEX.


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DESLIZAMIENTO Y CORTEEl Trmino Puntos Crticos se refiere a aquellos lugares a lo largodel cable de perforacin que son sometidos a esfuerzosadicionales mientras se introduce o se extrae la tubera delagujero. Estas reas incluyen los puntos de levante mientras seest entrando al agujero y saliendo de l, y los puntos de

cruzamiento en las bridas del tambor donde el cable pega pararegresar a formar la siguiente capa de enrollamiento.

Cuando la carga no est soportndose con las cuas, los puntoscrticos sufren enorme tensin. Estos puntos estn en la partesuperior de las poleas del bloque de corona y en la base de laspoleas del Polea viajera.

El punto critico en la polea de la lnea muerta nunca vara. Esconstante durante el levantamiento de cargas, ya sea elevandotubera fuera del agujero o depositndola en el.

Todos los dems puntos crticos de desgaste cambian,dependiendo si la carga sale del agujero o baja dentro de l.

Puntos crticos de desgaste en el cable deperforacin, en las dos posiciones de

levante del bloque (sacando o metiendola sarta)

Ejemplo:


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Se tiene un mstil T-126 (38.4 m de altura) querequiere un guarnido de cable de 370 m. para estoutilizamos un carrete con cable de 1 1/8 pulg. y

longitud de 2,460 pies (750 m.) construido conacero de arado mejorado preformado serie 6 x 19.Con la grfica (Fig. 7.14) se hace lo siguiente:Se localiza horizontalmente el valor de la longitudinicial del cable 2,460 pies (750 m).Trazar una vertical que intercepte la curva queindica un guarnido de cable de 366 m. (valor ms

cercano a 370m).Se traza una horizontal hacia la izquierda y selocaliza la vida relativa del cable en servicio el cualpara este ejemplo es de 6.8 x 10,000 = 68,000 tonkm aproximadamente.

GRFICA 2 PARA CALCULARS C O

730


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META DE SERVICIO

Relacin entre ton-km, altura de la torre mstil y dimetro del cable-1315 ton xkmDe acuerdo al API, los cortes posterioresal inicial para cables de 1 1/8 y

dimetros menores sern de 160 ton-kmmenos, o sea 1,315-160 = 1,155. ton-km.Y para cables de 1 o mayores ser de322 ton-km menos.

Una milla = 1.609 km.

1 ton corta 2000 lbs500 ton-millas*1.609*.908=730 Ton-km(segn grafica en ton-millas)

GRAFICA 3 PARA ESTIMAR ELFACTOR DE SERVICIO DE TON-KM


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En el ejemplo anterior los resultadosobtenidos son para un factor deseguridad 5, pero suponiendo que elequipo operara en condiciones severas,hay que corregir las ton-kmdisminuyendo el factor a un valor de 3.Para lograrlo se requiere utilizar lagrafica nmero (Fig. 7.16) como sigue:

Partiendo de la interseccin, trazar unahorizontal a la izquierda, donde selocaliza el factor de servicio nuevo, queda un valor adimensional de 0.58, el cualse multiplica por las ton-km. inicialesindicadas para este equipo,

obtenindose los valores corregidoscomo se sealan a continuacin.Con factor de servicio de 1 El 1ro corte =1,315 x 1= 1,315 ton-kmEl 2do corte = 1,315 - 160 = 1,155 ton-kmCon factor de servicio 3 de 0.58 El corte =

1155 x 0.58 = 669 ton-km

7.5.8. Deslizamiento y corte del cable de perforacinEl concepto de deslizamiento del cable est basado en el propsito de que:

l d d l bl l


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1. El desgaste del cable es mayor en los puntos crticos.

2. Deslizando el cable, los puntos crticos sern cambiados a un lugar diferente en el cable.

3. Deslizando el cable, los puntos menos desgastados se colocarn en el lugar de los puntos crticostan pronto como sean movidos.

La vida til del cable de perforacin puede aumentarse si se utiliza un programa efectivo para efectuarlos deslizamientos y cortes basndose en el incremento del servicio. Si se dependiera nicamente de lainspeccin a simple vista para estimar cundo se debe deslizar y cortar, se obtendra como resultadocortes excesivos y desgastes no uniformes, disminuyendo con esto, la vida en servicio del cable.

Una regla prctica para los deslizamientos y corte del cable, sera:1. Deslice el menor nmero posible de metros, mientras estn en movimiento todos los puntoscrticos de desgaste en el cable, para que ninguno sea expuesto al mismo desgaste por segundaocasin, tambin es recomendable que se deslice el cable ms seguido cuando las operaciones quese efectan son severas o cuando el cable sufra tensiones intermitentes.

2. Corte el cable deslizado siempre y cuando:a) Una inspeccin visual muestre desgaste bien definido, entonces deber cambiarse.

b) Se acumule mucho cable en el tambor.c) Las ton-km. acumuladas desde el ltimo corte alcance el nmero predeterminado para un corte.

Debemos seleccionar una meta de servicio entre cada corte en valores de ton x km. Este valor puede

determinarse mediante grfica, ajustndose de acuerdo con la experiencia. El trabajo realizado por el

cable en cada una de las operaciones, se calculan y se lleva un control para aplicar el programa de

deslizamientos y cortes.

Tabla 7.15 Nmero de vueltas por cortar de cable


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Longitud de una vuelta del cable en el tambor L = X DL= 3.1416 x 18 = 56.54 pg. x 0.0254= 1.43 m Numero de vueltas = 22/1.43 = 15.5 Vueltas

7.5.9. Clculo del trabajo realizado del cable en diferentes operaciones


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1.- FRMULA PARA TRABAJO DEL CABLE EFECTUANDO VIAJE REDONDO


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GUARNIDO DE APAREJOS PARA

TORRES MASTILES


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GUARNIDO

Guarnido: Es el ensarte de la lnea desde el tambor del malacate hasta el

ancla de la lnea muerta, pasando alternativamente por una polea delbloque de corona y una de la Polea viajera.

El orden en que se guarne la lnea alternativamente a travs del bloque ypolea viajera produce lo que se llama el guarnido patrn, o modelo comose presenta enseguida.


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Top Drive:

It is the new powerful rotary system which

is used instead of kelly and rotary table.

Arriba Unidad:

Es el nuevo y poderoso sistema de

rotacin que se utiliza en lugar de kelly y


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y y

The large electric motor can generate tons

of power and can move up and down rails

while rotating the drillstring below.It can drill with 3 joints of drill string and

can run casing/tubing with 2 joints at once.

For this reason, it can help to save rig time

due to reducing connection time.

q g y y

mesa giratoria. El gran motor elctrico

puede generar toneladas de poder y puede

mover arriba y abajo mientras gira elcarriles drillstring a continuacin. Se puede

perforar con 3 articulaciones de la cadena

de perforacin y puede funcionar carcasa /

tubo con 2 juntas a la vez. Por este motivo,

puede ayudar a ahorrar tiempo debido a la

plataforma de la reduccin de tiempo deconexin.


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GrasSe utilizan para levantar el equipo en la cubierta de la


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plataforma


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LA SARTA DE PRFORACION YSUS COMPONENTES


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COMBINACIONES ROTARIA, Y


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LLAVES DE FUERZA


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1. Presas

2. Lneas de succin

3. Bombas

4. Conexiones superficiales

5. Tubera de perforacin

6. Barrena

7. Espacio anular

8. Lnea de descarga9. Vibradores y/o control de slidos

10. Recuperacin de recortes10

6

7

1

2

3

4

5

9

8

SISTEMA CIRCULATORIO Y BOMBAS DE LODO


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COMPONENTES TIPO DEL EQUIPO DE SUPERFICIE


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BOMBAS DE LODO LINEAS DE DESCARGA , PRESAS DE LODOSY CENTRIFUGAS .


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BOMBAS DE LODO Y VALVULAS DE SUCCION,DESCARGA Y DE SEGURIDAD


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BOMBA TRIPLEX DE ACCION SENCILLA


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BOMBAS DUPLEX Y TRIPLEX


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BOMBAS DUPLEX Y TRIPLEX

CURVAS DE PRESION-TIEMPO


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CURVAS DE PRESION TIEMPO


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Para la eficacia de funcionamiento mxima, la presin de la precarga debe ser 75 por ciento dela presin mnima del sistema operativo o de 2,000 psi como mnimaPara las condiciones de funcionamiento normales, la presin de la precarga debe ser de 50 a 60por ciento de la presin media del sistema operativo o de 2,000 psi.Para las condiciones de funcionamiento del lmite, la presin de la precarga se debe mantenerentre 30 y 75 por ciento de una presin de funcionamiento media del sistema o 2,000 psi,mnimo. Para verificar si tienen la presin adecuada de precarga, se debe medir sin la presin de

funcionamiento del sistema


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PRESAS DE LODOS

SUCCIONES EN LAS PRESAS DE LODOS


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Temblorinas: Esun equipo de control deslidos que se utiliza para

separar los cortes al salir

el lodo a superficie. El

concepto es producir

vibracin sobre las mallas

que la componen.Los cortes no puede pasar

a travs de las mallas

finas y permanece en la

malla. Por ltimo, el corte

ser separado por la

vibracin de la mesa en latemblorina.

SEPARACION DE SOLIDOS


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Separador Centrifugo


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Es un dipositivo de alta velocidad y rotacin que se utiliza para separar lquidos

(lodo) y slidos (de baja densidad) mediante la aplicacin del concepto de fuerzacentrfuga. Se utiliza para eliminar los slidos de perforacin, partculas finas y

Barita de lodo con el fin de reducir el peso y limpiar el lodo.

CLASIFICACION DE LOS SOLIDOS


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Presion de operacion: Presin en el desgasificador durante las operaciones de controlfuncionamiento debe ser inferior a hidrosttica proporcionada por el lodo quecontiene en el Tube U. Si la presin en el desgasificador supera la presin hidrosttica,el lodo con gas es capaz de salir a la superficie y ocasionar graves problemas.


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Diagrama del desgasificador

La figura siguiente muestra un diagrama de flujo de lodo que muestra el camino

desde el momento en que deja la presa hasta que vuelve a la presa durante una

operacin de matar el pozo por el Mtodo del perforador. As se puede ver


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operacin de matar el pozo por el Mtodo del perforador. As se puede ver

cuando el desgasificador trabaja en la operacin del control del pozo.

DESGASIFICADORES


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Qumicos Hopper


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Qumicos Hopper

Se utiliza para mezclar sustancias

qumicas en el lodo de perforacin

Compresor de aire

Compresores de aire neumtico generar

energa neumtica para abastecer conuna gran cantidad de aire al equipo de

izaje, pistolas de aire, cuas neumaticas,

etc sobre el piso del equipo.


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FUERZA DEL EQUIPO DE PERFORACIN


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El sistema de fuerza de un equipo de perforacin debe de desempear 3 funcionesfundamentales:

1. Circulacin del fluido de perforacin

2. Manejo de cargas

3. Rotacin de la sarta de perforacin

Adems de estas operaciones fundamentales la planta de fuerza del equipo deperforacin normalmente proporcionar la fuerza para varias funcionesauxiliares.

Para equipos pequeos las funciones auxiliares pueden ser de naturaleza limitada y

bastante sencilla, mientras que en equipos de perforacin grandes y deperforacin costa afuera, pueden ser mas de cien funciones auxiliares.


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ELEMENTOS PARA TRASMISION DE FUERZA


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TIPOS DE POLEAS PARA BANDAS EN V


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Silicon Control Rectifier (SCR) in Drilling Rig

Silicon Control Rectifier(SCR)Es un dispositivo que es usado para convertir CA a CD. El SCR sseha convertido en el grueso de la industria de control industrial. Su evolucin a lo largo de los aosha dado un dispositivo que es menos caro, ms fiable, y de menor tamao como nunca antes.Las aplicaciones tpicas incluyen: control de motor CD generador de regulacin de campo
http://oil-well-drilling.blogspot.com/2009/01/silicon-control-rectifier-scr-in.htmlhttp://oil-well-drilling.blogspot.com/2009/01/silicon-control-rectifier-scr-in.html


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Las aplicaciones tpicas incluyen: control de motor CD, generador de regulacin de campo,unidad de frecuencia variable (Variable Frequency Drive VFD) Bus de control de voltaje de CD,

rel de control del sistema de iluminacin(sand lighting system control).

Las ventajas de CD y CA son listados abajo.Motor CA Menos complicado Menos caro

Ajuste mas eficiente del voltaje

El motor puede ser sellado con material especial a prueba de explosiones en torno a una caja deconexiones hechas de acero grueso. El concepto de sellado con material especial para evitar elcontacto de oxgeno y el motor unos con otros y proteger lo suficiente cuando este explota.

Motor CD

Capacidad de velocidad variable Brindar mximo torque para baja y en alta velocidad del motor .

SCR (Silicon Control Rectifier)

Se trata de un dispositivo elctrico utilizado para convertir corriente alterna (CA) a


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corriente continua (CD).

MCC (Motor Control Center)

Se utiliza para controlar arranque / parada del motor. Un

motor tiene un MCC para su control.


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p


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Maquinas diesel: y generador

Se utiliza para generar electricidad mediante la conversin de la energa


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Se utiliza para generar electricidad mediante la conversin de la energa

mecnica en electricidad.

Motores diesel giran el cigeal interior que esta conectado a un generador

para generar la electricidad utilizada en la plataforma

MOTOR Y GENERADOR


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MOTORESCATERPILLAR

CORTE TRANSVERSAL DEL SISTEMA DEADMISIN DE ESCAPE


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CORTE TRANSVERSAL DEL MOTOR


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SISTEMA DE SEGURIDAD DE LOSPREVENTORES


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EL SISTEMA DE CONTROL DE PREVENTORES DE REVENTONES (BOPs) TIENECOMO FUNCION PRINCIPAL CONTROLAR LOS BROTES O FLUJOS DE LASFORMACIONES PERFORADAS QUE CONTIENEN FLUIDOS A ALTA PRESION YEVITAR TENER UN FLUJO DESCONTROLADO (REVENTON) QUE SECONVIERTA EN UNA PERDIDA TOTAL DEL EQUIPO Y EL POZO.

Conjunto de


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j

preventores(BOP): Este consiste en unaserie de Rams o elementos de

cierre diseados para cerrar el

pozo y proveer el control de los

fluidos a presin del pozo. Losarreglos de preventores

generalmente estn en forma

vertical o stack. Como se muestra

en la foto el stack de preventores

de la parte superior hacia abajo

consta de un preventor anular, ramde tuberas, rams ciegos y rams de

tuberas.

conjunto de BOP (BOP Diagrama)

conjunto de BOP (BOP Diagrama) el dibujo muestra la posicin de

los arietes y las vlvulas en el BOP.

Existen varias configuraciones de Tren de BOPs clases 1 a 5 en


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Existen varias configuraciones de Tren de BOPs clases 1 a 5 en

funcin de la presin de trabajo y de sus aplicaciones. Para la

conveniencia y la coherencia, el conjunto de debe estar apegada a

la norma API RP 53, vase la figura a continuacin.

ARREGLO DE PREVENTORES


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ARREGLOS DE PREVENTORES


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ANILLOS PARA BRIDAS TIPO R, RX Y

BX


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BRIDAS, ANILLOS Y ESPARRAGOS


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PREVENTOR DOBLE CONSALIDAS LATERALES


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Lnea de matar

SISTEMA DE SEGURIDAD


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Lnea de matar

PREVENTORES ESFERICOS


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PREVENTOR SENCILLO DE ARIETES


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RAMS DE PREVENTORES


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Preventor anular Hydril GK



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Placa de

Desgaste

Empaque

Tapa

Cmara deApertura

Pistn

Cmara de

Cierre


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PREVENTOR SENCILLO HYDRILL



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RAMS DE TUBERIA

Rams de tubera



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Volantes de seguridad

Multiple de Estrangulacion :

Es una serie de vlvulas,

manmetros, estranguladores, y las

lneas sobre la plataforma de


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perforacin y que est conectadas alos Preventores y cabezales. Controla

el flujo del pozo cuando se cierran los

preventores. Cuando el pozo se cierra

el brote es circulado hacia las presas

de quemar o del pozo. Estrangulador

de diferentes tamao se puede ajustarcon el fin de controlar el flujo y la

presin del sistema. Tambin es

utilizado para el control volumtrico,

lubricar y fluir el pozo con diferentes

metodos o con el mtodo de regresar

presion contra formacin (bullheading).

Tubo vertical y mltiple :


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Stand de tuberas es una parte del

sistema circulatorio de la plataforma

de perforacin. Es un tubo vertical

de acero y que se fija a una de las

patas de la torre o mstil. El fluido

de perforacin puede fluir a travsdel tubo vertical hacia y a travs del

top drive.

El tubo vertical (stand pipe) es un

grupo de tuberas y vlvulas que se

utiliza para dirigir el fluido deperforacin a la TP, estn alineadas

las bombas y la UAP para circular,

controlar el pozo.

MULTIPLE DE ESTRANGULACIONY CONSOLA DE OPERACIN


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Acumulador (Koomey):

Acumulador se compone de una serie

de acumuladores, de 10 galones el

tamao comn, conectado al mltiple.

Cada mltiple tiene una vlvula


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aisladora y una vlvula de purga. Losacumuladores tienen bolsas que se

llenan de nitrgeno hasta que la

presin interna es de 1000 psi.

Entonces el sistema de bombas

inyecta los lquidos en la parte inferior

de los acumuladores hasta el aumentarla presin en el Acumulador a 3000 psi.

La presin en el Acumulador, 3000 psi,

se regular a 1500 psi (RAM para

poder operar los preventores y vlvulas

hidrulicas) o 750 psi (para operar el

Preventor anular). Es el equipo criticoespecialmente en las plataformas de

perforacin de pozos para mantener el

control de la situacin durante las

operaciones.


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Clculo de presin de pre-carga del sistema de acumuladores.

:

El es un mtodo de clculo de la presin de precarga promedio del sistema de acumuladores con las

bombas de carga de la Koomey apagadas:


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P,psi = (vol. removed, gal total acc. vol., gal) x ((Pf x Ps) (Ps - Pf))

Donde P = media de la presin de pre-carga,

Pf = presin final del sistema de acumulador psi,

Ps = presin inicial del sistema de acumulador, psi

Ejemplo: Determinar el promedio de la presin de precarga usando los siguientes datos:

Presin inicial del sistema de acumulador (Ps) = 3000 psi

Presin final del sistema de Acumulador (Pf) = 2000 psi

Volumen de lquido eliminado = 25 galones

Volumen total del sistema de Acumulador = 200 gal

P, psi = 25 200 x ((2000 x 3000) (3000 - 2000))

P = 750psi

P = 750psi

Calculo de volumen utilizable por acumulador.Ejemplo.:

Volumen por acumulador = 10 gal

Presin de precarga = 1000 psi

Presion maxima = 3000 psi


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Presion minima despues de activacion = 1200 psiGradiente de presion del fluido hidraulico = 0.445 psi/ft

Boyles Law para gases ideales se ajusta de la siguiente forma:

P1 V1 = P2 V2

Calculos del volumen utilizable por acumulador.

Step 1 Determine el fluido hidraulico necesario para incrementar la presion de

precarga al minimo:

P1 V1 = P2 V2

1000 psi x 10 gal = 1200 psi x V2

10,000 1200 = V2V2 = 8.33 entonces el nitrogeno se comprime de 10.0 gal to 8.33 gal.

10.0 - 8.33 = 1.67 gal de fluido hidraulico por acumulador.

NOTA: Este es fluido hidrailico muerto. Ya que la presion no debe de caer por abajo de este valor minimo.

Step 2 Determine hydraulic fluid necessary to increase pressure from

pre-charge to maximum:

Paso 2 Determinar fluido hidrulico necesario para aumentar la presin


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p p

de carga previa a la mxima:P1 V1 = P2 V2

1000 psi x 10 gals = 3000 psi x V2

10,000 3000 = V2

V2 = 3.33. El nitrgeno se ha comprimido de 10 gal a 3,33 gal

10.0 - 3.33 = 6.67. gal de fluido hidrulico por Acumulador

Step 3 :Determine volume disponible por acumulador:

Vol/Disponible /acumulador = fluido hidraulico total por acumulador-

fluido muerto por Ac

Vol disponible/acumulador = 6.67 - 1.67

Vol disponible/acumulador = 5.0 gallons

PONER LOS DIAGRAMAS QUE TIENEN EN CONTROL DE BROTES

Tanque de viaje:

Es el depsito de metal que


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Es el depsito de metal que

contiene y mide pequeos

volmenes de fluido de

perforacin y las ventajas son

las siguientes:

Mantener el pozo lleno de lodo

durante los viajes.

Indica tambin el

comportamiento del pozo

midiendo la cantidad de fluido

en el pozo mientras viaja.

Monitorea el pozo en

operaciones de observacin

registrando su aporte o perdida,

en un viaje en condiciones

normales etc.


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Documents

06 Equipos de Perf