REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR
PARA LAEDUCACIN UNIVERSITARIAINSTITUTO UNIVERSITARIO
POLITCNICOSANTIAGO MARIOEXTENSIN COL-SEDE CABIMAS
EQUIPOS DE LA PERFORACIN ROTATORIA
Realizado por:Br. Darwin Guanipa
Cabimas, Mayo de 2015
INTRODUCCIN
La perforacin de pozos data de pocas remotas, donde en Asia se
perforaban pozos someros para la obtencin de agua salada y sal
comn. En esta poca se utilizaban mtodos como la percusin o golpeteo
de un sistema de tuberas introducidas en el pozo mediante golpes en
la parte superior de la misma. A travs del tiempo, estas tcnicas
han sufrido modificaciones sustanciales, haciendo de la Perforacin
de Pozos un cmulo de tcnicas dinmicamente evolutivas y a la par de
otras tecnologas.En el ao de 1859, en el Campo Oil Creek cerca de
Titusville Pensylvania, Estados Unidos, se perfora el primer pozo
utilizando el sistema de percusin. El pozo Drake, nombre dado a
este primer pozo, llego a una profundidad de 69.5 pies (21.1 mts.).
En Venezuela, 19 aos despus (1878), se perforo bajo el sistema de
percusin el primer pozo en el estado Tchira, hacienda La Alquitrana
a una profundidad de 27 mts.Dado que el petrleo y el gas se
encuentran normalmente a mucha profundidad bajo la superficie, se
deben usar medios especiales para llegar a ellos y traerlos a la
superficie. La perforacin a travs de quizs miles de metros de
tierra, la extraccin de la tierra y roca del pozo durante la
perforacin, mantener el pozo sin derrumbes, encontrar una
determinada capa de tierra donde puede haber petrleo o gas
atrapado, y proporcionar un medio para sacarlo a la superficie
requieren considerable experiencia, trabajo y equipo.
NDICE
1.- Sistema de levantamiento.2.- Torre o cbica de perforacin.3.-
Sub - estructura. 4.- Piso de taladro. 5.- Malacate.6.- Bloque
corona.7.- Bloque viajero.8.- Gancho.9.- Elevadores. 10.- Guaya de
perforacin.
DESARROLLO
1.- Sistema de levantamiento.
Su finalidad es proveer un medio para bajar o levantar sartas de
perforacin o de revestimiento y otros equipos de subsuelo. Los
componentes del sistema de levantamiento se dividen en componentes
estructurales y equipos y accesorios.Soporta todo el sistema de
rotacin, mediante la utilizacin de equipos apropiados capaces de
levantar, bajar y suspender los pesos requeridos por l.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 perforacin (guaya), llaves de
potencia y cuas.
1) La estructura soportante
TORRE DE PERFORACINSUB-ESTRUTURAPISO DEL EQUIPO
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 distribucin de potencia para el sistema de izaje
y el sistema rotatorio.
Cable o lnea de Perforacin: El cable de perforacin, 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 perforacin: Se fabrican varios tipos de cabrias,
porttil y autopropulsada, montadas en un vehculo adecuado;
telescpicas o trpodes que sirven para la perforacin, 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 tubera de perforacin, su altura depende del nmero
de tubos conectados que se manejen en el taladro, por lo general
tres (90 pies)Bloque viajero: Es un arreglo de poleas a travs del
cual el cable de perforacin es manejado y sube o baja en la
torre.
Dog house: Es un pequeo cuarto ubicado en el piso del taladro,
usado cmo oficina del perforador y cmo almacn para herramienta
pequeas.Rampa: Rampa angular que sirve para arrastrar y subir la
tubera y herramientas hasta la plataforma y la mesa rotaria.
2.- Torre o cbica de perforacin.Las torres de perforacin son
utilizadas para realizar perforaciones de entre 800 y 6000 metros
de profundidad en el subsuelo, tanto de pozos de gas, agua o
petrleo, as como sondeos de exploracin para analizar la geologa y
buscar nuevos yacimientos.Cuando las perforaciones se realizan en
el mar estas torres estn montadas sobre barcazas con patas o buques
con control activo de su posicin respecto del fondo del mar y se
denominan plataformas petrolferas.Para perforar el pozo: La broca
de perforacin o trpano, empujada por el peso de la sarta y las
bridas sobre ella, presiona contra el suelo. Se bombea lodo de
perforacin (mud) dentro del cao de perforacin, que retorna por el
exterior del mismo, permitiendo la refrigeracin y lubricacin de la
broca. Se hace girar el trepano, ya sea mediante el giro de la
sarta de perforacin o mediante un motor de fondo o ambos a la vez.
El lodo de perforacin ayuda a elevar la roca molida a la
superficie. El lodo en superficie es filtrado de impurezas y
escombros para ser rebombeado al pozo. Resulta muy importante
vigilar posibles anormalidades en el fluido de retorno, para evitar
golpes de ariete, producidos cuando la presin sobre la broca
aumenta o disminuye bruscamente. La lnea o sarta de perforacin se
alarga gradualmente incorporando aproximadamente cada 10 metros un
nuevo tramo de cao en la superficie.Todo el proceso se basa en una
torre de perforacin que contiene todo el equipamiento necesario
para bombear el fluido de perforacin, bajar y elevar la lnea,
controlar las presiones bajo tierra, separar las rocas del fluido
que retorna, y generar in situ la energa necesaria elctrica y
mecnica para la operacin, generalmente mediante grandes motores
disel.
Equipamiento de una torre de perforacin
Diagrama simplificado de una torre de perforacin y su
funcionamiento (explicacin en el texto).El equipamiento asociado a
una torre de perforacin depende en parte del tipo de torre pero
incluye al menos las siguientes partes:1. Tanque de lodo o pileta2.
Temblorinas o Zarandas3. Lnea de succin de la bomba de lodo4. Bomba
de lodo5. Motor6. Manguera de la bomba7. Carrete del aparejo8. Lnea
vertical9. Manguera de lodo10. cuello de ganso11. Aparejo12. Cable
del aparejo13. Bloque corona14. Estructura15. Changuera o Piso de
enganche16. Lingadas (3 tramos de tuberia de 9 metros por cada tiro
es lo usual)17. Rack18. Conexin de lodo giratoria (en equipos
modernos se reemplaza por el top drive)19. Barra de perforacin
(rota junto con la mesa, aunque puede moverse hacia arriba y abajo
libremente)20. Mesa rotaria (acciona la barra de perforacin)21.
Piso de perforacin22. Bell nipple23. Vlvula (BOP) anular24. Vlvula
(BOPs) ciega y de caera25. Sarta de perforacin26. Barrena27. Cabeza
del casing28. Lnea de retorno de lodo.
3.- Sub - estructura. La Sub Estructura, la Cabria o torre de
Perforacin, el bloque corona, el winche de la planchada, el winche
de la corredera, los accesorios de la cabria (iluminacin,
escaleras, llaves de tenaza y de Jernimo, y el encuelladero).
EQUIPOS DE LEVANTAMIENTO Y ROTACIN.En esta seccin se encuentran
el Malacate, la guaya de perforacin, el Top Drive, el bloque
viajero, el Gancho, la Mesa Rotaria en la base de la planchada, el
buje maestro y el que se emplea para corrida de revestidor.Otros
accesorios que forman parte de esta seccin de equipos son: las
parrillas (brazos de los elevadores), el sustituto de sacrificio,
el sistema de Soft Torque y la Llave Hidrulica, la cual permite
enroscar y desenroscar la tubera de produccin aplicndole el torque
deseado.
SISTEMA DE BOMBEO Y ALTA PRESIONEst conformada por 2 bombas de
Lodo, 1 bomba sper cargadora, las lneas de alta Presin y el Stand
Pipe de Circulacin.
SISTEMA DE LODO DE BAJA PRESIONEl cual abarca los equipos de
preparacin y tratamiento de lodo de perforacin, entre los cuales
estn el Tanque de Pre-Mezcla con sus respectivas 2 bombas y 2
embudos; agitadores, Tanques activos para Lodo, Tanques de Reserva,
Tanque de Viaje, 1 Desgasificador, Bomba de succin del Cellar y el
Flow Line (Lnea de Flujo) con su respectiva Bandeja
Recolectora.
SISTEMA DE POTENCIA Y TRANSMISIONCompuesto por los Motores
diesel, la casa de fuerza y dos generadores.
AUXILIARESCompuesta por la Casa de Perro, las herramientas y
sistema para trasladar tuberas a la planchada.
SISTEMA DE CONTROL DE POZOS.Est compuesta por las vlvulas Impide
reventones (BOP), las lneas de Matar, Estranguladora y de
Emergencia y el Choke Manifold, cuyas especificaciones sern
presentadas en el tem III de este Reporte.
EQUIPOS DE PERFORACIN.Constituida por herramientas y equipos
necesarios para las labores de perforacin, tales como: 1 elevador y
1 cua para cada revestimiento, llaves de Tenaza, cuas de
porta-mechas, quiebra mechas, entre otros. Otras de las secciones
estn constituidas por el Equipo de seguridad, Campamentos y los
Equipos miscelneos.
4.- Piso de taladro. Estructura colocada debajo de la torre y
encima de la Sub-estructura donde se realizan la mayora de las
operaciones de perforacin.Accesorios: Malacate, Mesa Rotatoria,
Consola del Perforador, Llaves de Tenazas, Hueco ratn, Hueco de
rata, Carreto Hidrulico, entre otros.
5.- Malacate.Es un mecanismo de elevacin necesario en una
plataforma de perforacin. Esencialmente, malacate es un cabrestante
de gran tamao que tiene bobinas apagadas o en lnea de perforacin y
por lo tanto aumenta o reduce el taladro tallo y una barrena.
Caractersticas Todos los rodamientos de rueta y los ejes son de
acero de aleacin. Las cadenas son de presin lubricada. El tambor es
acanalado. El extremo de baja velocidad y el de alta velocidad del
eje del tambor son equipados con el embrague de tubo de aire de
ventilacin. El borde del freno (o disco) es refrigerado por agua y
la superficie es de induccin endurecida de media frecuencia que
proporciona una larga vida til. Los contornos de los dientes del
pin son la induccin endurecida de media frecuencia. Todos los
embragues de transmisin son del tipo de involute spline.
6.- Bloque corona.Medio por el cual se transmite el peso de la
Sarta de Perforacin a la torre. En ella se encuentran una serie de
poleas que forman el Bloque Corona o fijo, el cual sostiene y da
movilidad al Bloque Viajero.El Bloque Corona est ubicado en la
parte superior de la torre, constituido por una serie de poleas. El
cable de perforacin pasa a travs de estas poleas y llega al Bloque
Viajero, el cual est compuesto de un conjunto de poleas mltiples
por dentro de las cuales pasa el cable de perforacin y sube
nuevamente hasta el Bloque Corona. Su funcin es la de proporcionar
los medios de soporte para suspender las herramientas. Durante las
operaciones de perforacin se suspenden el Gancho, la Unin
Giratoria, el Cuadrante, el Top Drive, la Sarta de Perforacin y la
Mecha.
7.- Bloque viajero.El Top Drive (Manejo superior, en ingls)
constituye una herramienta innovadora y de muy alto rendimiento
para la perforacin rotatoria. Este se desplaza enganchado al bloque
viajero, subiendo por rieles. Consiste de un motor elctrico que
transmite la potencia de su eje a una caja de transmisin,
proporcionndole rotacin a la sarta de perforacin al mismo tiempo
que hace circular el fluido de perforacin. El Top Drive de un
taladro de 750 a 1000 HP posee una capacidad de 250 Hp API, motores
de alto torque (20.000 lbs. Pie) con potencia de 350 Hp.El bloque
viajero, como su nombre lo indica, se traslada a travs de la torre,
compuesto de un sistema de poleas que permiten el paso del cable de
perforacin, que baja y vuelve a subir hasta el bloque fijo o
corona, ubicada en la cima de la cabria. Sostiene el gancho, el top
drive que va conectada a este y por ende, toda la sarta de
perforacin. En este taladro el bloque viajero tiene una capacidad
de 250 Toneladas.
8.- Gancho.Herramienta localizada debajo del Bloque Viajero al
cual va unido y del cual est suspendida la Unin Giratoria, el
Cuadrante y la Sarta de Perforacin durante las operaciones de
perforacin. Sostiene al Elevador durante el ascenso y descenso de
la tubera o sarta. Estn diseados de acuerdo al peso mximo que
puedan levantar, vara entre 50 y ms de 600 Toneladas.
9.- Elevadores. El sistema de levantamiento est constituido por
una serie de equipos y herramientas configuradas y diseadas segn el
tipo de maniobra y/o operacin que se ejecute. El taladro dispone de
un malacate de 750 HP continuos de capacidad. Este tiene 2 motores
con potencia entre 750 y 1000 caballos de fuerza (HP), de freno
auxiliar tipo hidromtico. El malacate posee 8 lneas que
proporcionan una capacidad de izamiento equivalente a 350.000
libras como mnimo. Este tiene un tambor en el cual va enrollado el
cable de perforacin, que tiene que resistir el peso de la
sarta.Desde este equipo se brinda una fuerza de tensin para
levantar o bajar el Bloque viajero, que sostiene al Top drive. Este
est suspendido mediante una guaya o cable de perforacin de 1 1/8 de
dimetro, que pasa desde el malacate a travs de una serie de poleas
fijas ubicadas en la cima de la cabria, que forman la corona o el
bloque fijo, cuya funcin es transmitir el peso de la sarta de
perforacin.Otra parte del sistema de levantamiento est constituida
por una plataforma denomina ENCUELLADERO, desde la cual un
trabajador, al que se le llama Encuellador, cumple la funcin de
colocar las parejas de tuberas y portamechas mientras se estn
realizando las operaciones de perforacin y revestimiento. Esta
plataforma comnmente se encuentra a unos 60 pies de altura desde el
suelo.El equipo de levantamiento del taladro tambin es conformado
por la mesa rotaria, que para este sistema es de tipo Pin Drive con
una capacidad de 250 Toneladas de carga esttica y 20- de apertura
mnima. Posee un buje maestro y otro para corrida de revestidor, as
como un juego de brazos para elevadores (parrillas) con capacidad
de 350 toneladas, y adems se cuenta con una llave hidrulica para
enroscar y desenroscar tuberas de perforacin, con torqumetro
incorporado.Para sostener la tubera durante cada viaje de sta, se
dispone de una serie de cuas que permiten unir la sarta de
perforacin a la mesa rotaria y el bloque viajero. Estas cuas tienen
una superficie interior curva y dentada que permiten apretar la
tubera.
10.- Guaya de perforacin.
Cable metlico hecho exteriormente de acero mejorado, unido entre
s, por rotacin. Su funcin es resistir la fuerza o peso de la sarta
durante las operaciones de sacada y metida de tubera. Tiene un
dimetro variable entre 1 pulgada a 1 3/4 de pulgada y esta
enrollado en grandes carreros. Uno de sus extremos va enrollado al
tambor del Malacate y el otro llamado lnea muerta va conectado al
tambor de reserva. Su rendimiento se mide en Ton/ Milla.
CONCLUSIN
La funcin principal de la operacin de perforacin rotaria es
perforar un pozo debajo de la superficie hasta penetrar una
formacin de potencial productivo de petrleo y/o gas. El pozo
perforado, luego de revestido con tubera, conecta la formacin
productora con la superficie y de esta manera es posible recuperar
el petrleo y/o gas. Estas operaciones de perforacin son realizadas
por el uso de un sofisticado complejo de perforacin. Todo diseo de
Ingeniera de perforacin, debe estar basado en optimar costos,
garantizar la seguridad en cada proceso, la prevencin del medio
ambiente, optimar inventario y garantizar el mantenimiento del
mismo.
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
http://achjij.blogspot.com/2009/04/partes-principales-de-un-taladro-de.html
http://www.jereh-oilfield.com/spain/products/Drawworks.shtm
www.seccave.com
