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Tipos y componentes
del taladro
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Objetivo
Describir los diferentes tipos de taladro, sus sistemas y componentes.
Seleccionar el taladro óptimo y sus equipos acorde con el pozo a perforar y/o
a rehabilitar, tomando en cuenta su profundidad y ambiente geográfico, para
garantizar la capacidad operacional requerida y optimizar los costos.
Tipos de taladroArquitectura del PLC © PDVSA CIED
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Contenido
Tema 1: Tipos de Taladros.
Tema 2: Sistema de levantamiento del taladro.
Tema 3: Sistema de rotación del taladro.
Tema 4: Sistema de circulación del taladro.
Tema 5: Sistema de potencia del taladro.
Tema 6: Sistema de seguridad del Taladro.
Tipos de taladroArquitectura del PLC © PDVSA CIED
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Tipos de taladro
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• Clasificación de taladros
• Selección de taladros
Tipos de taladroTipos de taladro © PDVSA CIED
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Tema1
Clasificación de taladro
Tipos de taladroTipos de taladro © PDVSA CIED
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TemaClasificación de taladros
Clasificación de Taladros
Apoyados en el Fondo
Flotantes
Semisumergibles Barcos Gabarras autoportantes
Plataformas Gabarras sumergibles Jackups
AutocontenidosTender
(paquetes)
Convencionales Móviles
Ensamblables Autoportantes
InclinadosNormales
TierraAgua
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TemaClasificación de taladros
Las características principales de los taladros para perforar en tierra firme son su portabilidad y la profundidad máxima de operación.
Taladros para operaciones en tierra
Ensamblables Autoportantes
Móviles
Normales
Tierra
Inclinados
convencionales
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TemaClasificación de taladros
En estos taladros la cabria se construye en la
misma localización.
En algunos casos, la cabria queda sobre el
hoyo después de completarse el pozo.
Se utilizan para la perforación desde pozos
someros hasta profundos pero, debido al alto
costo de la construcción de la cabria, su
utilización ha sido relegada por el uso de
taladros ensamblables y autoportantes.
ConvencionalesTierra
Taladros para operaciones en tierra
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TemaClasificación de taladros
Taladros para operaciones en tierra
Los taladros modernos se fabrican de tal
manera que la cabria y los equipos
constituyentes del taladro, puedan movilizarse
fácilmente y reutilizarse.
Se usan para perforar todo tipo de pozos en
tierra firme, desde someros hasta
extraprofundos.
Móviles
Ensamblables Autoportantes
InclinadosNormales
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TemaClasificación de taladros
Taladros para operaciones en tierra
Los equipos componentes de estos taladros
van montados en “patines”, de tal forma, que
el taladro puede moverse en unidades que
pueden ser acopladas fácilmente.
La cabria es ensamblada por partes, con
pasadores, en el terreno de la localización, y
luego se levanta como una unidad integral
usando el sistema de levantamiento del
taladro (malacate).
EnsamblablesMoviles
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TemaClasificación de taladros
Taladros para operaciones en tierra
EnsamblablesMóviles
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TemaClasificación de taladros
Taladros para operaciones en tierra
Son taladros adecuados para pozos de
profundidades moderadas.
Normalmente van montados sobre camiones
o trailers.
El mástil telescópico portátil se levanta por
medio de los gatos hidráulicos de la unidad.
Inclinados
Normales
Autoportantes
Móviles
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TemaClasificación de taladros
Taladros para operaciones en tierra
Inclinados
Normales
Autoportantes
Móviles
Son aquellos taladros autoportantes
utilizados para la perforación de pozos
verticales o direccionales, con la cabria
en una posición fija (vertical).
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TemaClasificación de taladros
Taladros para operaciones en tierra
Inclinados
Normales
Autoportantes
Móviles
Este tipo de taladros fue diseñado para
optimizar la perforación de pozos inclinados.
Desde una posición vertical (puede operar
como taladro normal), la cabria pivotea, hasta
colocarse en un ángulo de inclinación
adecuado para realizar la perforación en una
trayectoria recta, desde la superficie hasta el
objetivo.
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TemaClasificación de taladros
Taladros para operaciones en tierra
Tabla comparativa
TIPOS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
CONVENCIONALES
• CABRIA FABRICADA EN SITIO
• RESTO DE EQUIPOS
TRANSPORTABLE
AUTOPORTANTES
NORMALES
VENTAJAS DESVENTAJAS
• ENSAMBLADO EN SITIO
• TRANSPORTABLE
• CABRIA / ROTARIA / MALACATE
INTEGRADOS
• AUTOPROPULSADO
• SEMI AUTOMATIZADO
• AUTOPROPULSADO
• PIVOTEO DE CABRIA
• PROFUNDIDAD
ALCANZABLE
• MENOR COSTO QUE LOS
CONVENCIONALES
• PROFUNDIDAD ALCANZABLE
• TIEMPO MUDANZA
• MOVILIZACIÓN
• TIEMPO MUDANZA
• PERF. POZOS INCLINADOS
• MOVILIZACIÓN
• ACCESO A LOCALIZACIONES
• MAYOR COSTO CONST. CABRIA
• LIMIT. PROF. ALCANZABLE
• TIEMPO OPERACIONAL
• LIMIT. PROF. ALCANZABLE
• EQ. PROD. INCLINADOS
SECCIONABLES
AUTOPORTANTES
INCLINADOS
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Tema2
Selección de taladros
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Tema
• Criterios de selección
- Ambiente geográfico
- Ubicación de la localización
- Tipos de pozos
- Fases involucradas
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Selección de taladros
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TemaSelección de taladros
El área donde se encuentre la localización a perforar define, en primera instancia,
que tipo de taladro (tierra, agua) es necesario.
Ambiente geográfico
Criterios de selección
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TemaSelección de taladros
Criterios de selección
• En aguas someras: es mejor utilizar gabarras autoportables o jack-ups.
• En aguas profundas: plataformas, taladros sumergibles y barcos.
• En tierra (si es accesible): taladros autoportables o ensamblables.
• En localizaciones inaccesibles: taladros ensamblables ultralivianos.
• En localizaciones pobladas: se utilizan taladros inclinados, para
perforar múltiples pozos inclinados, desde una misma localización
(macolla) fuera de la zona poblada.
Ubicación de la localización
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TemaSelección de taladros
Criterios de selección
El requerimiento de un taladro de perforación dependerá, principalmente, del tipo de
pozo a perforar (somero, mediano, vertical, direccional, reentrada).
Tipos de pozos
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TemaSelección de taladros
Criterios de selección
La selección del taladro es función del número de fases requeridas en el proceso
de perforación, ya que implica un conjunto de requisitos del taladro (capacidad de
la cabria, potencia del malacate, potencia de la bomba, capacidad de
almacenamiento, presión de trabajo del múltiple de estranguladores), para
completar las diferentes fases de la perforación de un pozo.
Fases involucradas
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TemaSelección de taladros
Criterios de selección
TABLA DE CLASIFICACIÓN DE TALADROS
TIPOS A B C D E
PROF. (Pies)
CAP. CABRIA (Mlbs)
POT. MALACATE (HP)
POT. BOMBA (HP)
8000
500
400
800
< 500
5000
10000 - 12000
750
600 - 750
800 - 100
500 - 800
5000
CAP. ALMACENAMIENTO (Bls)
MÚLTIPLE ESTRANG. (LPC)
15000
1200
1500
1300
1200 - 1500
10000
20000
1600
2000
1400
1200 - 1500
10000
25000
2000
3000
1600
1200 - 1500
10000 - 15000
Fases involucradas
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TemaSelección de taladros
Criterios de selección
Fases involucradas
La perforación de estas fases está relacionada con:
Profundidad
Cargas manejadas
Presiones esperadas
Equipos requeridos
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TemaSelección de taladros
Criterios de selección
Fases involucradas
Pozos someros: Pozos hasta 8000 pies de profundidad.
Pozos medianos: Pozos de mas de 8000 pies y hasta 12000 pies de profundidad.
Pozos profundos: Pozos de mas de 12000 pies hasta 20000 pies.
Pozos extraprofundos: Pozos perforados a mas de 20000 pies.
Profundidad
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TemaSelección de taladros
Criterios de selección
Fases involucradas
Cargas manejadas
Las cargas a manejar por el taladro conllevan al diseño de la capacidad de carga
según la cabria, potencia mínima requerida por el malacate, capacidad de carga
de bloques de corona y viajero, y de la mesa rotatoria.
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TemaSelección de taladros
Criterios de selección
Fases involucradas
Presiones esperadas
Las presiones inherentes a los yacimientos a perforar definen el diseño
de los equipos de seguridad (válvulas impiderreventones “VIR´S” y
múltiple de estranguladores), en lo referente a presiones de trabajo
requeridas.
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TemaSelección de taladros
Criterios de selección
Fases involucradas
Equipos requeridos
Los equipos adicionales (tanques de lodo, bombas de lodo, separadores de
sólidos, top-drive), también influyen en la selección del taladro de perforación
adecuado para perforar en áreas determinadas.
Tipos de taladro © PDVSA CIED
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Sistema delevantamiento del taladro
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Componentes del sistema delevantamiento
Sistema de levantamiento del taladro © PDVSA CIED
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
• Componentes estructurales
• Equipos y accesorios
Sistema de circulación del taladroSistema se seguridad del taladroSistema de levantamiento del taladro © PDVSA CIED
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Los componentes del sistema de levantamiento se dividen en:
• Estructurales
• Equipos y accesorios.
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Son los componentes integrados a la
estructura de la cabria.
Bloquede corona
Encuelladero
Pisode la
cabria
Subestructura
Cabria
Rampade tubería
Componentes estructurales
Equipos y accesorios
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Las cargas del viento permitidas, se especifican normalmente cuando la tubería
se encuentra en el hoyo o cuando se encuentra parada en el piso de la cabria.
Cuando la tubería está parada, sobre el piso de la cabria, aplica un momento de
giro a la cabria en este punto.
Deben hacerse mediciones del viento asumiendo que la carga del mismo actúa
en la misma dirección que este momento de giro.
Cabria
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
• El peso máximo de tubería que pueda
pararse en la cabria.
• El máximo peso de tubería que pueda
colgarse en la mesa rotatoria, sin
considerar la tubería parada.
• Peso de los equipos y motores.
• Espacio requerido.
Subestructura
Se recomienda que la subestructura tenga un rango de capacidad de
soporte de cargas de acuerdo a:
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Es un conjunto de poleas, instaladas en
la cornisa (tope) de la cabria.
En conjunto con el bloque viajero,
proveen el medio para bajar o levantar
las sartas de tuberías utilizadas durante
el proceso de perforación.
Bloque de corona
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Es el sitio de trabajo de la persona
encargada de abrir el elevador y
acomodar la tubería en los “peines”
(“racks”), durante la sacada y de
encuellar (cerrar el elevador sobre el
tubo), para levantarla e introducirla al
pozo, durante la bajada.
Encuelladero
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
La plataforma, también conocida
como planchada o piso de la cabria,
es la parte superior de la
subestructura. Aloja la mesa
rotatoria, el malacate, la consola del
perforador y la caseta del
perforador.
Plataforma
Sirve de base para las paradas de la tubería de perforación y portamechas.
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Es la rampa utilizada para subir los
tubos de perforación, los portamechas,
los revestidores y cualquier
herramienta necesaria para realizar el
proceso de perforación.
Rampa de tubería
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Equipos y accesoriosMalacate
Bloque viajero
Gancho
Elevadores
Guaya
Llavesde potencia
Cuñas
Consoladel perforadorEslabones
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Las partes principales del
malacate son:
• El tambor
• Los frenos
• La transmisión
• Los carretos auxiliares
Malacate
Es el equipo encargado de proveer la potencia requerida para
el izamiento de las cargas que están colgando del gancho.
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Es un conjunto de poleas integradas en
una unidad compacta, de gran peso y
solidez, lo cual garantiza rápidas
velocidades de caída libre.
Su capacidad de carga varía a un rango
muy amplio: desde 40 toneladas
(taladros autoportantes en tierra),hasta
1200 toneladas (taladros
extraprofundos).
Bloque viajero
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Va instalado en el extremo inferior del
bloque viajero y debe poseer la misma
capacidad de carga de éste.
Internamente posee un mecanismo de
amortiguación para compensar las
altas cargas impuestas en el.
Gancho
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Son las herramientas de enlace entre el gancho
y los elevadores
Eslabones
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
En combinación con los eslabones, proveen el medio para asir los tubos y poder introducir o sacar del pozo las sartas de tuberías utilizadas.
Están fabricados con materiales ultraresistentes y con cierre tipo cerrojo, el cual evita la apertura del elevador con cargas suspendidas y, al mismo tiempo, de fácil apertura cuando no existen cargas impuestas.
Elevadores
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Es el eslabón mas débil del sistema de
levantamiento. El cable de perforación
debe poseer características muy definidas
para poder desempeñar el trabajo para el
cual se diseña.
Está constituido por diferentes
componentes con funciones específicas:
• Centro (alma)• Cordón
Cable o Guaya de perforación
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Llaves de potencia
Son las herramientas utilizadas para
dar el torque necesario en función del
tipo de tubulares acoplados.
Son fabricadas de material
ultraresistente y están compuestos por
dos partes principales: el brazo de la
llave y las “quijadas”.
La longitud del brazo de la llave es
función del rango de torque que se
desee aplicar.
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Llaves de potencia
Las quijadas son intercambiables en función del
diámetro de los tubulares donde van a ser
utilizadas.
Existen dos tipos fundamentales:
Mecánicas: El torque es aplicado por la acción
de una tensión actuando en el extremo del brazo
Hidráulicas: El torque es aplicado por un
mecanismo hidro-mecánico en el interior de las
mismas.
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Cuñas
Esta herramienta permite mantener colgadas
las sartas de tubería en la mesa rotatoria.
Su diseño es ahusado y se fabrican para cada
tamaño especifico de tuberías a ser utilizado.
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Sistema de circulación del taladroSistema se seguridad del taladroSistema de levantamiento del taladro © PDVSA CIED
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Es un conjunto de paneles donde
van instalados los instrumentos de
medición de las variables
involucradas en la perforación y los
controles para accionar los equipos
utilizados durante la perforación.
Consola del perforador
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TemaComponentes del sistema de levantamiento
Consola del perforador
En los taladros automatizados, ésta
consola se convierte en una cabina
con paredes de vidrio y sofisticados
sistemas de computadora, que
permiten realizar las actividades de
perforación, sin necesidad de
cuadrillas.
El “perforador” y su “ayudante”
manejan los equipos sentados
frente a sus controles y
computadoras.
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Sistema derotación del taladro
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• Componentes del sistema de rotación
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TemaComponentes del sistema de rotación
• Ensamblaje rotatorio
• Sarta de perforación
• Herramientas de corte y fractura
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TemaComponentes del sistema de rotación
El sistema de rotación del taladro de perforación tiene como función primordial
hacer girar al elemento cortante situado en el extremo de la sarta, para poder lograr
penetrar la corteza terrestre.
Función
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TemaComponentes del sistema de rotación
Componentes
Comprende los siguientes:
Ensamblaje rotatorio
Es el encargado de transmitir el movimiento a la sarta de perforación.
Sarta de perforación
Es el enlace entre el ensamblaje rotatorio y la mecha.
Herramientas de corte y/o fractura
Son las encargadas de romper las formaciones mediante la aplicación de peso y rotación sobre ellas.
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TemaComponentes del sistema de rotación
Ensamblaje rotatorio
Es aquel formado por:
• La mesa rotatoria
• El buje maestro
• El buje del cuadrante
Ensamblaje rotatorio convencional
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TemaComponentes del sistema de rotación
Ensamblaje rotatorio
Mesa rotatoria
Es el equipo generador del movimiento rotatorio. Este movimiento puede ser obtenido mediante transmisión desde el malacate o con motores individuales.
Las principales características para una mesa rotatoria son:
• Diámetro libre
• Máxima velocidad de rotación
• Máxima carga estática.
Ensamblaje rotatorio convencional
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TemaComponentes del sistema de rotación
Ensamblaje rotatorio
Ensamblaje rotatorio convencional
Es un buje seccionado (2 mitades) que se
insertan en el espacio interior de la mesa
rotatoria.
Tanto los bujes, como el interior de la
mesa, son ahusados y su finalidad es
permitir el acople de la mesa rotatoria con
el buje del cuadrante.
Buje Maestro (Conchas)
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TemaComponentes del sistema de rotación
Ensamblaje rotatorio
Ensamblaje rotatorio
Es un equipo instalado justamente debajo de
la unión giratoria y se usa para reemplazar el
cuadrante, buje del cuadrante y la mesa
rotatoria.
La rotación de la sarta de perforación se
logra a través de motores eléctricos o
hidráulicos incorporados al top drive.
Top Drive
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Es el conjunto de tuberías y herramientas que permiten:
Hacer girar la mecha
Proveer peso suficiente para penetrar la corteza terrestre
Proporcionar un conducto para la circulación del fluido de perforación.
Permitir perforar un pozo con una dirección e inclinación preestablecidas.
Función
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Unión giratoria
Cuadrante
Tubería de perforación
Tubería de transición
Portamechas
Herramientas especiales
Componentes de la sarta
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Forma parte, tanto del sistema de rotación, como
del sistema de circulación del taladro, en aplicación
a sus funciones principales:
permitir el pase de fluido a través de ella, mediante
un conducto interno empacado y absorber la
rotación de la sarta mediante un sistema de
engranajes.
Soporta el peso de la sarta de perforación y va
colgada en el gancho del bloque viajero.
Unión giratoria
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
El cuadrante es la primera porción de la tubería por
debajo de la unión giratoria.
La sección transversal exterior puede ser cuadrada o
hexagonal, para permitir un acople adecuado al buje y
poder girar.
El torque se trasmite al cuadrante a través del buje, el
cual encaja en el buje maestro de la mesa rotatoria.
Cuadrante (Junta Kelly)
Sistema de rotación del taladro © PDVSA CIED
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
La tubería de perforación se fabrica en los rangos de longitudes API siguientes:
Tubería de perforación
Rango Longitud (pies)
1 18 a 22
2 27 a 30
3 38 a 45
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Tubería de perforación
La sección del tubo soldada a la unión tiene una pared más
gruesa para proporcionar una unión resistente.
Esta porción más gruesa del tubo se llama recalcado (upset).
Si el espesor extra del tubo es obtenido disminuyendo su
diámetro interno, la tubería tiene recalcado interno (IU en los
manuales API).
Un tubo de perforación puede ser con recalcado externo (EU)
o con recalcado externo/interno (IEU).
Sistema de rotación del taladro © PDVSA CIED
© COPYRIGHT PDVSA CIEDUC 70 - 000
TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Tubería de transición
Más pesada que la tubería de perforación normal.
Punto de contacto (recalque) central, para
estabilización.
Más resistentes al pandeo.
Características
Sistema de rotación del taladro © PDVSA CIED
© COPYRIGHT PDVSA CIEDUC 71 - 000
TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
La sección inferior de la sarta de perforación está
compuesta por los portamechas y herramientas especiales.
Los portamechas son tubulares fabricados con acero
pesado y de pared gruesa usados para aplicar peso sobre
la mecha.
Portamechas
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© COPYRIGHT PDVSA CIEDUC 72 - 000
TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Son aquellas herramientas y equipos que se colocan en la sarta de perforación con
algún fin específico.
Entre estas herramientas especiales se tienen las siguientes:
Estabilizadores
Martillos (Percusores)
Motores de fondo
MWD (Measurement while drilling)
LWD (Logging while drilling)
Herramientas especiales
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Permiten darle estabilidad a la sarta, centralizando
los portamechas para minimizar la tendencia a la
desviación del pozo, por efecto del peso aplicado
para perforar y por la rotación de la mecha en un
sentido determinado.
Existen, fundamentalmente, dos tipos de
estabilizadores:
• Integrales.
Estabilizadores
Herramientas especiales
Formaciones blandas
Formacionesduras/abrasivas
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Herramientas especiales
• De elementos reemplazables Camisas reemplazables
Camisa no rotatoria
Estabilizadores
RWP
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Herramientas especiales
Ayudan a la liberación de las sartas atascadas, mediante el movimiento brusco ascendente o descendente de la herramienta.
Pueden ser:
• Mecánicos
• Hidráulicos
• De funcionamiento combinado.
Martillos (percusores)
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Herramientas especiales
Martillo mecánico
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Herramientas especiales
Martillo hidráulico
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Herramientas especiales
Permiten generar potencia directamente en la mecha, sin la necesidad de rotar la
sarta de perforación.
Se utilizan dos tipos de ellos:
Motores de fondo accionados por turbinas
Motores de desplazamiento positivo.
Motores de fondo
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Herramientas especiales: Motores de fondo
Motor tipo turbina
Es una unidad multietapas, de álabes configurados para proporcionar rotación de la mecha por efecto del empuje del fluido circulado.
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Motor de desplazamiento positivo (PDM)
Esta basado en el principio de Moineau y compuesto, fundamentalmente, por
un estator y un rotor excéntrico.
El movimiento es logrado bombeando fluido a través de la sarta y dentro de las
cavidades progresivas del motor.
La presión del fluido a través del motor origina la rotación de este,
transmitiendo un torque rotativo a la mecha.
Herramientas especiales: Motores de fondo
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Motor de desplazamiento positivo (PDM).
El motor de desplazamiento positivo tiene cuatro componentes básicos:
Ensamblaje de la válvula basculante (flotadora).
Ensamblaje de la sección de potencia.
Ensamblaje de acople.
Ensamblaje de cojinetes.
Herramientas especiales: Motores de fondo
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Herramientas especiales
MWD (Measurement while drilling)
Permite medir en tiempo real, la inclinación y dirección de la trayectoria de un pozo
mientras se perfora.
Su aplicación directa es en la perforación direccional controlada.
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Componentes de la herramienta
Equipos de apoyo
Ensamblaje del MWD
Sistema de superficie.
Herramientas especiales: MWD (Measurement while drilling)
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Equipos de apoyo
Normalmente, es un portamechas antimagnético con un diámetro interior
agrandado, para poder alojar en su interior los sensores componentes del
sistema de medición y permitir el flujo sin restricción del fluido.
El equipo de apoyo consta de un transmisor de señales (pulser) instalado en el
extremo superior del MWD.
Herramientas especiales: MWD (Measurement while drilling)
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Herramientas especiales: MWD (Measurement while drilling)
Ensamblaje del MWD
Esta formado por los elementos necesarios para la transmisión de la señal:
• Rotor
• Ensamblaje de medición (sensores, componentes electrónicos)
• Sección proveedora de energía (baterías).
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Herramientas especiales: MWD (Measurement while drilling)
Sistema de superficie
Encargado de decodificar la señal proveniente de la herramienta y transformarla
en registros y coordenadas geográficas.
La demodulación de la señal enviada por el pulser consiste en dos procesos:
recepción y decodificación.
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TemaComponentes del sistema de rotación
Sarta de perforación
Es una herramienta que permite realizar, mientras se perfora, los perfiles
comúnmente corridos después de terminar la fase de perforación (resistividad, rayos
gamma, densidad, neutrón).
Normalmente forma una unidad integral con el MWD y el motor de fondo.
Herramientas especiales
LWD (Logging while drilling)
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TemaComponentes del sistema de rotación
Herramientas de corte y fractura
Son las herramientas encargadas de penetrar la corteza terrestre y se
denominan mechas, brocas o trépanos.
Clasificación
Integrales ( )
naturalesdiamantesDe
PDCsintéticolinospolicristadiamantesDe
aletasDe
Tricónicas
insertosDe
dientesDe
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TemaComponentes del sistema de rotación
Herramientas de corte y fractura
Mechas integrales
En estas mechas, los elementos cortantes forman parte integral de las mismas y no
hay partes móviles.
Pueden ser:
• De aletas
• De diamantes policristalinos sintéticos
• De diamantes naturales
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TemaComponentes del sistema de rotación
Herramientas de corte y fractura
Mechas integrales: De aletas
Fueron las primeras mechas utilizadas en perforación rotatoria. También se
les conoce como mechas “cola de pescado”.
El mecanismo de corte de estas mechas es por “arrastre” y son útiles para
perforar formaciones muy blandas.
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TemaComponentes del sistema de rotación
Herramientas de corte y fractura
Mechas integrales: De diamantes policristalinos
sintéticos (PDC)
Son mechas de arrastre, a las cuales se les incorporó
cortadores de carburo de tungsteno, con una capa fina
de diamante policristalino sintético, de
aproximadamente 1/ 64 ” de espesor.
Son útiles para cortar formaciones blandas, firmes y medianamente duras, no abrasivas.
Su mecanismo de corte es por cizallamiento de la formación.
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TemaComponentes del sistema de rotación
Herramientas de corte y fractura
Mechas integrales: De diamantes naturales
Mechas diseñadas para formaciones
duras y abrasivas.
Las superficies cortantes y de calibre
son recubiertas (impregnadas) con
diamantes naturales, lo cual le da la
característica de corte por erosión
(esmerilado) de las formaciones.
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TemaComponentes del sistema de rotación
Herramientas de corte y fractura
Mechas tricónicas
Es el tipo mas común de mechas
utilizadas en perforación rotatoria y
son adecuadas para una gran
variedad de características de las
formaciones.
Los tres conos de la mecha giran sobre sus ejes, cuando la misma rota en el fondo.
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TemaComponentes del sistema de rotación
Herramientas de corte y fractura
Mechas tricónicas: De dientes
Este tipo de mechas es utilizado para formaciones
blandas, no consolidadas.
Su mecanismo de corte es de incisión y “paleo”, es
decir, los dientes penetran en la formación por efecto
del peso aplicado sobre la mecha y luego “palean” al
girar el cono, provocando la remoción de formación.
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TemaComponentes del sistema de rotación
Herramientas de corte y fractura
Mechas tricónicas: De insertos
Su utilización fundamental es en formaciones
consolidadas, donde los efectos de incisión y paleo o
de cizallamiento no logran penetrar las formaciones
atravesadas.
Su mecanismo de corte es por trituración o
astillamiento (martilleo).
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Sistema decirculación del taladro
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Componentes del sistema de circulación
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Tema
• Área de preparación del fluido
• Tanques activos
• Bombas de lodo
• Conexiones superficiales
• Sarta de perforación
• Espacios anulares
• Línea de retorno
• Equipos separadores de sólidos
• Ciclo del fluido
Componentes del sistema de circulación
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Son aquellos que permiten preparar el lodo, almacenarlo y bombearlo hacia el
pozo, estableciendo un circuito cerrado de circulación con retorno a los tanques,
desde donde fue succionado por las bombas de lodo.
Componentes del sistema de circulación
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Componentes del sistema de circulación
Sistema de circulación
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Es el área donde se encuentran almacenados los materiales a utilizar para la
perforación del lodo, así como los tanques y equipos utilizados para tal fin.
Deposito de materiales o casa de química
Donde se almacenan los productos químicos y aditivos necesarios
Área de preparación del fluido
Componentes del sistema de circulación
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Componentes del sistema de circulación
Tolvas de barita
La barita es el material densificante utilizado comúnmente.
Además de la cantidad de sacos necesarios para obtener las densidades de lodos
programadas, es necesario contar con depósitos de barita a granel (tolvas), para
ajustar la densidad del lodo al valor requerido, lo mas rápido posible, en la
eventualidad de una arremetida.
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Componentes del sistema de circulación
Tanques auxiliares
Los tanques auxiliares pueden dividirse de la siguiente manera:
• Tanque de mezcla
• Deposito de agua
• Reservas
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Componentes del sistema de circulación
Tanque de mezcla
Permite preparar fluidos con características definidas, ya que cuenta con equipos
de mezcla independientes del sistema de los tanques activos.
Depósito de agua
Almacena agua de reserva (cuando se utiliza lodo a base de agua), para el
mantenimiento del lodo utilizado.
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Componentes del sistema de circulación
Reservas
Mantiene cualquier fluido ya preparado y listo para ser usado.
En pozos exploratorios, se mantiene en reserva un lodo con densidad de 0.5
lbs/gal mayor que la densidad del lodo en uso.
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Tanques auxiliares
Son los tanques integrados al sistema de circulación.
Normalmente se utilizan tres tanques
intercomunicados con capacidad de
almacenamiento total de 1200 bls (pozos
medianos y profundos).
En estos se encuentran instalados los equipos de mezcla, separadores de sólidos y agitadores del lodo.
Componentes del sistema de circulación
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Componentes del sistema de circulación
También se le conoce como trampa de arena.
Es el tanque donde se recibe el retorno del pozo.
Tanque de asentamiento
Aquí se instalan los equipos separadores de sólidos primarios (zarandas), para descartar los cortes de tamaño mayor que 74 µ (micrones).
La arena se asienta en el mismo por gravedad.
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Componentes del sistema de circulación
Es el tanque donde se instala el resto de los equipos separadores de sólidos
(desarenadores, deslimadores, centrifugas), para eliminar partículas y sólidos
indeseables de tamaño entre 74 y 4 µ.
Tanque intermedio
Es el tanque desde donde el fluido, casi libre de sólidos, es succionado por las bombas de lodo.
En él se instalan los equipos de mezcla.
Tanque de succión
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Componentes del sistema de circulación
Bombas de lodo
Son las encargadas de hacer cumplir el ciclo de circulación del lodo, desde que lo
succionan del tanque respectivo, hasta que el fluido retorna al extremo opuesto del
tanque de succión, después de pasar por el interior de las tuberías y los espacios
anulares respectivos.
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Componentes del sistema de circulación
Bombas dobles (dúplex)
Son bombas de doble acción, es decir, desplazan fluido en las dos carreras del
ciclo de cada pistón, mediante juegos de válvulas de admisión y descarga en
ambos extremos de la camisa.
Bombas triples (triplex)
Son bombas de acción sencilla, es decir, el pistón desplaza fluido solamente en su carrera de enfrente y no succiona.
Debido a esto, las bombas centrifugas necesitan mantener las camisas llenas de fluido y esto es logrado a través de bombas centrifugas.
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Componentes del sistema de circulación
Factor de emboladas (FE)
Es el desplazamiento de las bombas de lodo por
cada embolada.
Una embolada es un ciclo del pistón, es decir, el
movimiento reciproco que realiza un pistón en el
interior de la camisa, desde el punto muerto inferior
hasta el punto muerto superior y regresando al
punto muerto inferior.
El factor de emboladas se expresa en barriles por
embolada (bls/emb) o galones por emboladas
(gal/emb) o sus recíprocos (emb/bl, emb/gal).
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Componentes del sistema de circulación
Manguera de lodo
Se utiliza para conectar el extremo superior del tubo vertical a la unión giratoria.
Unión giratoria
Forma parte tanto del sistemade circulación como del rotatorio.
Cuadrante
Al igual que la unión giratoria, es componente de los sistemas de circulación y rotatorio.
Conexiones superficiales
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Componentes del sistema de circulación
Se le da este nombre al conjunto formado por el tubo vertical, la manguera de lodo, la unión giratoria y el cuadrante.
Tubo vertical
Sirve de enlace entre la línea de flujo proveniente de
las bombas, la cual termina en un múltiple de
válvulas situado comúnmente en el piso de la cabria
y la manguera de lodo.
Su nombre deriva del hecho de que se encuentra
adosado verticalmente a la estructura de la cabria.
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Componentes del sistema de circulación
Es el conjunto de tuberías necesarias para rotar la mecha y aplicar peso sobre ella
para poder penetrar la corteza terrestre y circular fluidos hasta el fondo del pozo,
para poder sacar hasta la superficie el ripio generado.
Sarta de perforación
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Componentes del sistema de circulación
Espacios anulares
Son los diferentes espacios entre el hoyo
perforado o la pared interna del
revestidor y la sarta de perforación,
desde el fondo hasta el cabezal del pozo.
Línea de retorno
Es el conducto que sirve de
comunicación entre el cabezal del pozo y
los tanques activos de lodo.
Espacios anulares y línea de retorno
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Componentes del sistema de circulación
Permiten limpiar y acondicionar el fluido de perforación, antes de ser inyectado
nuevamente al pozo.
Su ubicación ideal, en función del orden de su arreglo de operación es:
• Zarandas
• Trampa de arena
• Desarenadores
• Deslimadores
• Centrifugas
Equipos separadores de sólidos
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Componentes del sistema de circulación
Zarandas
Son equipos encargados de la primera
fase de remoción de sólidos.
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Componentes del sistema de circulación
Cernidores primarios
Son los que reciben directamente la
descarga (retorno) de fluido proveniente
del pozo.
Normalmente poseen una malla única de
tamaño de 30 o 40 MESH
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Componentes del sistema de circulación
Cernidores secundarios
Reciben el fluido proveniente de los cernidores primarios y descartan partículas
hasta de 150 .
Normalmente son de doble malla, siendo la del fondo de tamaño de 80 MESH.
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Componentes del sistema de circulación
Trampas de arena
Se construye en el tanque de succión, debajo
de los agitadores primarios.
Su función es la de servir de asentamiento a las partículas sólidas, que pasan a través de las mallas instaladas en los agitadores primarios.
Es un compartimiento de asentamiento por gravedad, no debe ser agitado y debe tener un control de drenado de apertura y cierre rápido, de tal forma que los sólidos asentados puedan ser descartados con mínimas pérdidas de lodo.
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Componentes del sistema de circulación
Desarenadores
Son equipos separadores de sólidos que utilizan
hidrociclones para el descarte de partículas,
basadas en el efecto de la fuerza centrífuga.
Se diseñan para separar sólidos de perforación en un rango de tamaño de 50 a 80 micrones.
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Componentes del sistema de circulación
Deslimadores
Utilizan el mismo principio que los
desarenadores, solamente que los
hidrociclones son de 4” y separan sólidos de
perforación en un rango de tamaño de 20 a 40
micrones.
Descartan también parte del material
densificante (barita)
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Componentes del sistema de circulación
Centrífugas
Se utilizan para descartar partículas ultrafinas.
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Sistema depotencia del taladro
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• Componentes del sistema de potencia
• Equipos de transmisión de potencia
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TemaComponentes del sistema de potencia
• Sistema de generación de potencia
• Motores primarios
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TemaComponentes del sistema de potencia
Se encarga de generar y transmitir la energía requerida por cada uno de los equipos y/o sistemas que conforman el taladro.
Por lo general, cuenta con un paquete de motores de combustión interna, los cuales pueden ir acoplados directamente a los diferentes equipos que lo requieran (transmisión mecánica) o a un generador de corriente eléctrica (transmisión eléctrica).
Sistema de generación de potencia
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TemaComponentes del sistema de potencia
Mediante este sistema, la potencia generada en los motores diesel se transmite mecánicamente.
Este proceso se realiza conectando el grupo de motores generadores de potencia a un acoplamiento y este se conecta a una serie de cadenas, embragues, acoples, transmisiones, mandos y cajas de velocidades, las cuales transmiten potencia y controlan la velocidad de operación de los equipos.
Transmisión de potencia mecánica
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TemaComponentes del sistema de potencia
Malacate
Transmisión de potencia mecánica
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TemaComponentes del sistema de potencia
Los taladros que poseen este tipo de transmisión son llamados taladros eléctricos.
En estos sistemas, se utilizan los motores principales para generar electricidad.
Esta potencia eléctrica se transmite fácilmente, a través de cables a los diferentes sistemas del taladro, donde el trabajo requerido se realiza mediante motores eléctricos.
Transmisión de potencia eléctrica
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TemaComponentes del sistema de potencia
Tipo de Taladro ProfundidadAlcanzable (pies)
Potencia NominalMalacate (HP)
A 8000 400
B 10000 - 12000 600-750
C 15000 1500
D 20000 2000
E 25000 3000
La definición de la potencia mínima requerida de un taladro, es primordial para los Ingenieros encargados del diseño.
Esta potencia teórica es, normalmente, la potencia requerida por el malacate para levantar la sarta más pesada a una velocidad de 100 pies/min, más un factor de seguridad en caso de atascamiento de tuberías.
Transmisión de potencia eléctrica
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TemaComponentes del sistema de potencia
Motores primarios
Son la fuente que origina la potencia.
Para taladros mecánicos, es una fuente directa.
Para taladros diesel eléctricos, son una fuente indirecta, puesto que la potencia requerida por los motores eléctricos es producida por generadores acoplados a los motores principales.
Todos los taladros actuales poseen motores principales de combustión interna, los cuales pueden ser a gas o diesel.
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TemaComponentes del sistema de potencia
Han sido casi totalmente sustituidos por motores diesel.
Las razones para su reemplazo fueron:
• Menos eficientes que los motores diesel.
• Insuficiente potencia a bajas velocidades.
• Más dificultad para la obtención del combustible (gas)
• Reparaciones más frecuentes.
Motores a gas
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TemaComponentes del sistema de potencia
Son los más utilizados. Poseen algunas ventajas primordiales sobre los motores a
gas:
• No poseen sistema de ignición (bujías).
• La falla principal de los motores a gas es el encendido.
• No hay perdida de eficiencia a bajas velocidades.
• Convierte en energía un mayor porcentaje de combustible.
Motores diesel
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TemaComponentes del sistema de potencia
Al igual que para los motores de gasolina, hay dos tipos de motores diesel:
• De dos emboladas por ciclo (de 2 tiempos) y
• De cuatro emboladas por ciclo (de 4 tiempos).
Cualquiera de los dos tipos puede ser sobrealimentado,pero solamente el de cuatro
tiempos aspira de manera natural.
Motores diesel
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TemaComponentes del sistema de potencia
Motores diesel
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Equipos de transmisión de potencia
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TemaEquipos de transmisión de potencia
• Equipos de transmisión de potencia
mecanica.
• Equipos de transmisión de potencia
eléctrica
• Sistema RCS o Thyristor
• Suministro de potencia auxiliar
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Los equipos de transmisión de potencia tienen como función llevar la potencia
producida por los motores primarios o por los generadores, hasta su sitio de
aplicación (mesa rotatoria, malacate,bombas de lodo).
Equipos de transmisión de potencia
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia mecánica
• En la transmisión de la potencia mecánica la palabra clave es embrague.
• Un embrague tiene solo dos posiciones:
• Acoplado y desacoplado.
• En uno de los lados del embrague esta el miembro o elemento impulsor.
• Si el embrague esta desacoplado, el elemento impulsor se encuentra trabajando
en vacío y el otro esta estático.
• Cuando se acopla el embrague, el elemento de empuje hace que el otro entre en
movimiento.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia mecánica
Tipos de embrague
En un taladro existen 2 tipos básicos de embrague:
• El tipo positivo o embrague de mordaza
• El embrague de fricción
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia mecánica
Tipos de embrague
Tipo positivo o embrague de mordaza
Este embrague es simplemente un acople de acero contra acero.
Se pueden acoplar solamente cuando el elemento impulsor y el impulsado se
encuentran estáticos o casi estáticos.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia mecánica
Tipos de embrague
Embrague de fricción
La mayoría de los embragues son de este tipo.
Se pueden acoplar a voluntad, existiendo muy pocas posibilidades de que se produzcan cargas de impacto debido al movimiento de un miembro del acople.
Se embragan y desembragan mediante aire comprimido, el cual es controlado desde la consola del perforador.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia mecánica
Compuestos
Este es un conjunto de embragues y ejes, mediante los cuales el perforador
puede utilizar uno o más motores para impulsar los componentes del taladro.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia mecánica
Cadenas
Una cadena de alta velocidad para transmitir potencia es una maquina
compleja.
Los piñones sobre los cuales trabajan deben permanecer alineados y
deben ser tensadas correctamente.
Debe existir también un buen sistema de lubricación con aceite de
viscosidad adecuada.
Partes de un compuesto
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia mecánica
Partes de un compuesto
El uso principal de una correa en “V”, en un taladro, es en la transmisión de la
bomba.
La clave de un buen servicio de las correas es la tensión y la protección contra
otros elementos.
Es importante que cada una de las 10 o 20 correas de la transmisión de una
bomba, compartan la carga manejada.
Correa en “V”
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia mecánica
Cojinetes
Siempre que se utilicen ejes en un dispositivo mecánico, es necesario instalar
cojinetes para darles apoyo y estos deben estar lubricados.
Los cojinetes requieren una lubricación regular, con el tipo de grasa
recomendada por el fabricante.
Un exceso de lubricación puede producir recalentamiento en algunos cojinetes.
Partes de un compuesto
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia mecánica
Partes de un compuesto
Acoples hidráulicos
Se utilizan para minimizar las cargas por impacto y son instaladas en el extremo
de un eje de mando, para conectarlo al extremo de un eje receptor.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia mecánica
Partes de un compuesto
Convertidores de torsión
El convertidor de torsión, cuando trabaja a baja velocidad, multiplica la torsión
del eje de mando.
A medida que aumenta la velocidad, cambia su efecto automáticamente y
gradualmente, de manera que la torsión se reduce y la velocidad del elemento
impulsado aumenta.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia eléctrica
Los taladros de perforación impulsados por electricidad son denominados “taladros eléctricos”.
En realidad, la parte eléctrica del taladro es simplemente la forma como se transmite la potencia de un lugar a otro.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia eléctrica
Las transmisiones eléctricas consisten de las siguientes partes:
• Impulsores primarios (motores).
• Generadores.
• Excitador para cada generador.
• Controles de los generadores.
• Cables eléctricos.
• Controles de potencia eléctrica .
• Controles (consola) del perforador.
• Motores eléctricos para cada equipo del taladro.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia eléctrica
Generadores
Cambian la potencia mecánica desarrollada por los motores primarios en corriente eléctrica y son, generalmente, de corriente alterna.
Las bobinas del inducido sirven para establecer el campo magnético.
La corriente inducida por el campo magnético (o corriente de salida) es tomada de las bobinas estacionarias o bobinas del estator, por conexiones directas.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia eléctrica
Generadores
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia eléctrica
Excitadores
Es una fuente externa de electricidad, un generador pequeño de corriente directa
(CD), montado en la parte superior del generador principal o impulsado por
separado.
La salida del excitador se puede variar desde una consola, haciendo variar el
campo del generador y mientras mayor cantidad de corriente salga por el
excitador, más fuerte será el campo magnético en el generador y más corriente
saldrá del mismo para impulsar la carga.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia eléctrica
Controles de los generadores
El control de los generadores se logra por medio de reóstatos, los cuales hacen
variar el flujo de la corriente de los excitadores hacia los generadores.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia eléctrica
Cables eléctricos
Sirven de enlace entre los generadores y los diferentes equipos del taladro que
necesitan energía eléctrica.
El sistema utilizado comúnmente es el machihembrado.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia eléctrica
Controles de potencia
La potencia general requerida depende de la actividad de perforación
desarrollada.
Perforando, se necesita potencia suficiente para accionar las bombas de lodo y la
mesa rotatoria simultáneamente.
Durante viajes con la sarta, se requiere de potencia en el malacate solamente.
Esta distribución de potencia se logra con dispositivos controladores de la misma,
los cuales activan los generadores necesarios, en función de donde y cuanta
potencia es requerida.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia eléctrica
Consola del perforador
La consola del perforador posee los
manómetros y palancas de control del
funcionamiento de todos los equipos
principales del taladro (malacate, mesa
rotatoria, bombas de lodo), además del
control de la distribución de potencia.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Equipo de transmisión de potencia eléctrica
Motores eléctricos
Es el ultimo componente del sistema de transmisión de potencia eléctrica.
Son los encargados de transformar la corriente eléctrica, proveniente de los
generadores, en potencia mecánica, la cual será transmitida a los equipos
respectivos.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Sistema RCS
Los dispositivos que sirven para convertir la CA a CD son denominados
Rectificadores Controlados por Silicón (RCS). También se les conoce con el nombre
de “Thyristor”.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Sistema RCS
El sistema CA-CD solo generará la potencia requerida para satisfacer la demanda total del taladro.
Si tan solo 1 o 2 generadores produjeran suficiente corriente para impulsar el taladro en cualquier momento, entonces, el resto de los motores se pueden apagar.
Así, el sistema es más eficiente debido a que solamente se operarán unos pocos motores cargados a su potencia nominal, en lugar de usar más motores cargándolos parcialmente.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Suministro de potencia auxiliar
El taladro mediano de perforación en tierra utiliza un equipo auxiliar que es
accionado eléctricamente agregando una carga de aproximadamente, 100kw.
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Suministro de potencia auxiliar
Iluminación Eléctrica 10,0 Kw
Removedor de Lutitas (dos motores de 3 CF) 5,0 Kw
Agitadores de los tanques de lodo (4 motores de10 CF) 31,0 Kw
Desarenador, bomba centrífuga (20 CF) 15,0 Kw
Desgasificador y centrífuga de lodo (10 CF) 7,7 Kw
Compresores de aire (motor de 20 CF) 15,0 Kw
Enfriamiento y calefacción de alojamiento 3,0 Kw
Unidad de control de impiderreventones 3,0 Kw
Equipo de mezclado y acondicionamiento del lodo 7,0 Kw
Varios 3,3 Kw
TOTAL 100,0 Kw
Renglones principales que requieren potencia eléctrica en un taladro en tierra:
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TemaEquipos de transmisión de potencia
Suministro de potencia auxiliar
Las gabarras de perforación están generalmente equipadas con generadores de
200 a 300 kw, debido a que las cargas eléctricas serán el doble de las que
generalmente se utilizan en operaciones en tierra.
Esto incluirá los cuartos con aire acondicionado, la cocina, y los servicios de
abastecimientos para una cuadrilla de 10 a 20 hombres, más los renglones usuales
del equipo del taladro.
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Sistema deseguridad del taladro
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Componentes del sistema deseguridad
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TemaComponentes del sistema de seguridad
• Válvulas de seguridad
• Carreto de perforación
• Múltiple de estranguladores
• Unidad acumuladora de presión
• Tanque de viajes
• Separador de gas
• Línea al quemador
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Componentes del sistema de seguridad
El sistema de seguridad del taladro previene el flujo incontrolado de fluidos de la
formación hacia el pozo.
El flujo de fluido desde la formación hacia el pozo, originado por un desbalance
hidrostático, se conoce como arremetida.
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Componentes del sistema de seguridad
El sistema de seguridad permite:
• Detectar la arremetida.
• Cerrar el pozo en la superficie.
• Circular el pozo bajo presión para sacar el fluido invasor e incrementar la
densidad del lodo.
• Mover la sarta de perforación con el pozo cerrado bajo presión.
• Desviar el flujo lejos del personal y equipos.
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Componentes del sistema de seguridad
Las fallas del sistema de seguridad originan un flujo incontrolado de fluidos de la
formación, lo cual se denomina “reventón”.
Éste puede ocasionar pérdidas de vidas, equipos, reservas de gas/petróleo y
daños ambientales.
Debido a esto, el sistema de seguridad es uno de los más importantes del taladro.
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Componentes del sistema de seguridad
El flujo de fluidos desde el pozo, originado por una arremetida, es detenido con el
uso de dispositivos especiales de sellado llamados válvulas impiderreventones
(VIR).
Cuando hay tuberías en el hoyo, debe ser posible mover la sarta con el pozo
cerrado y adicionalmente, el arreglo de VIR´s debe permitir la circulación a través
del espacio anular, bajo presión.
Válvulas de seguridad
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Componentes del sistema de seguridad
Arreglode impiderreventones
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Componentes del sistema de seguridad
Los códigos API para las diferentes configuraciones están en el boletín RP53.
Designaciones API :
A: Impiderreventones anular.
G: Impiderreventones rotatorio.
R: Impiderreventones de arietes sencillo (puede ser para
tubería o ciego).
Rd:Impiderreventones de arietes doble.
Rt: Impiderreventones de arietes triple.
S: Carreto (spool) de perforación.
M: 1000 lpc, presión de trabajo.
Arreglo de impiderreventones
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Componentes del sistema de seguridad
Los componentes se especifican de abajo hacia arriba y pueden ser identificados
completamente con una denominación sencilla, tal como:
15 M - 7 1/16” - RSRRA
Lo cual significa:
• 15 M: 15000 lpc, presión de trabajo.
• 7 1/16” : Diámetro interno.
• RSRRA: Orden del arreglo de impiderreventones (de abajo hacia arriba).
Arreglo de impiderreventones
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Componentes del sistema de seguridad
Observaciones:
Los requerimientos del arreglo deben basarse en el tipo de pozo a perforar.
Las configuraciones adecuadas son muchas pero, más arietes hacen el arreglo
más largo, pesado y costoso. Pocos arietes tienen menor flexibilidad y aumentan
los riesgos.
El mejor arreglo de impiderreventones es aquel que es adecuado para el trabajo
y para el área de operaciones y con un grado de seguridad adecuado.
Arreglo de impiderreventones
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Componentes del sistema de seguridad
La mayoría de los impiderreventones de arietes se cierran normalmente con 1500
lpc (presión de operación, no de trabajo), y esta presión no debería variarse a
menos que las condiciones o el tipo de impiderreventones de ariete requieran
presiones diferentes.
En caso de fallar el sistema hidráulico, estos impiderreventones pueden cerrarse
manualmente, a menos que estén equipados con un sistema de bloqueo
hidráulico.
Impiderreventones de arietes
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Componentes del sistema de seguridad
La mayor parte de los impiderreventones de tubería se diseñan para sellar contra
presión solamente en su cara inferior.
Esto significa que no mantendrá las presiones si es colocado con la parte superior
hacia abajo, Tampoco se prueban con presión en la parte superior y debido a esto,
se debe revisar su colocación correcta.
Impiderreventones de arietes
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Componentes del sistema de seguridad
Los impiderreventones de arietes
de tubería se diseñan para cerrar
sobre la misma.
Impiderreventones de arietes para tubería
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Componentes del sistema de seguridad
Variables
Sellan sobre varios tamaños de tuberías y, dependiendo del tipo del
impiderreventones, sobre una junta Kelly hexagonal.
Se usa como el impiderreventones primario para un tamaño de tuberías y de
reserva, para otro tamaño de las mismas.
Impiderreventones de arietes
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Componentes del sistema de seguridad
Los arietes ciegos son un tipo
especial, sin corte para alojar la
tubería.
Poseen elementos de sello grandes
y se diseñan para el cierre del pozo,
sin tubería dentro del mismo.
Impiderreventones de arietes ciegos
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Componentes del sistema de seguridad
Poseen cuchillas especiales para cortar tubulares (tubería de perforación,
portamechas, tubería de producción).
Deben utilizarse presiones de operación mayores que las normales o convertidores
hidráulicos, dependiendo del tipo del ariete cizallaste y del tubular que se requiere
cortar.
Impiderreventones de arietes cizallantes
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Componentes del sistema de seguridad
Constituyen los dispositivos para el cierre
del pozo más versátiles.
Se usa para cerrar sobre un rango
predeterminado de tamaño de tubería y
como un lubricador para mover o arrastrar
tubería bajo presión.
Impiderreventones anulares
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Componentes del sistema de seguridad
La mayoría de estos impiderreventones cierran sobre el cuadrante, portamechas,
sarta de trabajo, tubería de producción, guaya fina o, en caso de emergencia, su
espacio interno.
El impiderreventones consiste de un elemento sellante circular de goma, un pistón
circular, normalmente en forma de cuña y el cuerpo.
Impiderreventones anulares
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Componentes del sistema de seguridad
El uso de presiones inadecuadas de operación sobre el impiderreventones anular
es una de las fuentes principales de fallas de la empacadura del mismo.
A pesar de que debe cerrar sobre diferentes tamaños y formas de tuberías, el
impiderreventones anular debe probarse usando un tubo de perforación del
tamaño en uso.
Impiderreventones anulares
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Componentes del sistema de seguridad
• Nunca usar en la unidad de cierre una presión mayor que la necesaria,
especialmente moviendo la sarta.
• Probar su funcionamiento, de acuerdo a las normativas API / PDVSA.
• Verificar con los manuales del fabricante los datos operacionales para cada
modelo.
• Arrastrar la tubería con altas presiones de cierre del pozo y operacionales,
originan desgaste y fallas prematuras del elemento sellante.
Impiderreventones anulares
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Componentes del sistema de seguridad
Es el equipo utilizado para enlazar
el cabezal del revestidor al arreglo
de impiderreventones.
Debe tener la misma capacidad
(presión de trabajo) que las
válvulas impiderreventones, líneas
y múltiple de estranguladores.
Carreto de perforación
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Componentes del sistema de seguridad
Su utilización es necesaria
cuando se desea desplazar
fluidos en una circulación
inversa (de anular a tubería).
Normalmente posee una válvula
unidireccional (Check valve)
para evitar reflujos.
Línea para matar
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Componentes del sistema de seguridad
Línea hacia los estranguladores
Se utiliza para desviar el fluido,
cuando se controla una
arremetida, hacia el múltiple de
estranguladores.
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Componentes del sistema de seguridad
Es una válvula operada hidráulicamente, de
apertura y cierre rápidos, que se instala en la
línea hacia los estranguladores.
Entre el cabezal y esta válvula se instala una
válvula normal, la cual deberá estar
permanentemente abierta, durante el proceso
normal de perforación.
Válvula HCR
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Componentes del sistema de seguridad
El flujo a través de la línea hacia los estranguladores se evita colocando la
válvula HCR en posición cerrada mientras se perfora.
En caso de una arremetida, la válvula HCR debe abrirse antes de cerrar los
impiderreventones, para permitir la circulación del fluido hacia el múltiple de
estranguladores.
Válvula HCR
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Componentes del sistema de seguridad
Es un conjunto de válvulas que incluye el
(los) estrangulador (es), cuya finalidad es
la de permitir el control de las presiones
generadas durante el proceso de desalojo
de una arremetida.
Múltiple de estranguladores
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Componentes del sistema de seguridad
Es una válvula mecánica de apertura y cierre manual
y progresivo. Comúnmente es de tipo “aguja”, con un
asentamiento cónico.
Es el equipo que permite el control de la presión
aplicada en el fondo del pozo, cuando se circula una
arremetida a través de él, mediante el incremento o
reducción gradual del área de flujo.
Estrangulador manual
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Componentes del sistema de seguridad
Es un regulador cuya apertura y cierre se
logra a través de fluido (aceite) presurizado.
El tipo común, al igual que el manual, es de
asiento ahusado y aguja.
Estrangulador hidráulico
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Componentes del sistema de seguridad
Se encuentra ubicada a la salida del múltiple de estranguladores.
Es un tubo de mayor diámetro que el diámetro nominal del múltiple, para permitir
la expansión del fluido, disminuyendo su presión.
Cámara de expansión
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Componentes del sistema de seguridad
Acciona el estrangulador hidráulico a
distancia. Se encuentra ubicada en el piso
de la cabria.
Estación remota
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Componentes del sistema de seguridad
Es la unidad encargada de
presurizar el fluido necesario para
hacer accionar las válvulas
impiderreventones y la HCR.
Unidad acumuladora de presión
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Componentes del sistema de seguridad
Tanque de almacenamiento de fluido
Es el depósito para el fluido utilizado en la operación de apertura y cierre de las
válvulas impiderreventones y HCR.
Normalmente, este depósito debe almacenar el fluido necesario para operar
simultáneamente todas las válvulas, más un 50% como factor de seguridad.
En la parte superior interna se encuentran las válvulas de 4 vías (una para cada
válvula de seguridad operada por la unidad).
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Componentes del sistema de seguridad
Bombas presurizadoras
La unidad acumuladora de presión posee 2
bombas encargadas de presurizar el fluido, una
de las cuales es accionada por un motor
eléctrico y la otra es accionada
neumáticamente.
La presión de almacenamiento de fluido para
taladros normales es de 3000 lpc.
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Componentes del sistema de seguridad
Switches de control (Presostatos)
Controla el encendido y apagado de las bombas presurizadoras.
Bombas eléctricas: El switch de control enciende la bomba cuando la presión
de los cilindros baja a 2750 lpc. La apaga al presurizar el sistema con 3000 lpc.
Bombas neumáticas: El switch de control enciende la bomba cuando la
presión de los cilindros desciende a 3750 lpc.La apaga al presurizar 2900 lpc.
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Componentes del sistema de seguridad
Cilindros de almacenamiento
Son depósitos cilíndricos (botellas) que poseen una pre-
carga de nitrógeno en su interior.
Esta pre-carga de 1000 lpc está contenida en una goma
(“bladder”) y su misión es la de actuar como un resorte
para acelerar la salida del fluido desde los cilindros hacia la
válvula que está siendo operada.
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Componentes del sistema de seguridad
Válvulas de 4 vías
Son las válvulas que accionan los
equipos impiderreventones y la HCR.
Posee tres posiciones: abierta, cerrada
o neutral.
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Componentes del sistema de seguridad
Válvulas de 4 vías
Si existe fuga de fluido, se manifestará con una disminución de la presión en los
cilindros hasta llegar a 2750 lpc, momento en el cual se encenderá la bomba
eléctrica, para reponer la presión a 3000 lpc, apagándose nuevamente.
Este encendido y apagado de la bomba, perceptible muy claramente, es la señal
de que su funcionamiento es anormal.
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Componentes del sistema de seguridad
Cuando se coloca la válvula de 4 vías en posición neutral, no hay presión en las
líneas y por consiguiente no habrá la indicación de fuga, aun cuando existan
conexiones flojas o válvulas de 4 vías defectuosas.
El nombre de 4 vías deriva de su característica de 2 vías para abrir y 2 para cerrar
las impiderreventones.
Válvulas de 4 vías
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Componentes del sistema de seguridad
Esta válvula en posición cerrada (normal),
independiza la presión en los cilindros
(3000 lpc) de la presión disponible en la
válvula de 4 vías (1500 lpc).
En posición abierta, comunica los cilindros
con las válvulas de 4 vías,
proporcionándole a estos, una presión
disponible de 3000 lpc.
Válvulas By pass
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Componentes del sistema de seguridad
Líneas para acción remota
La unidad acumuladora de presión puede accionarse remotamente y para ello
posee líneas y transductores de señal de aire para cada una de las válvulas de
4 vías.
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Componentes del sistema de seguridad
Es un tanque pequeño, calibrado,
que permite la medición del fluido
inyectado o recibido del pozo.
Tanque de viaje
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Componentes del sistema de seguridad
Bomba de llenado
Los tanques de viaje gravitacionales requieren una bomba centrifuga para trasegar
el fluido desde los tanques de lodo.
El sistema que posee el tanque de viajes incorporado a los tanques activos,
necesitan también de bombeo centrifugo pero, por encontrarse el tanque de viajes
normalmente por debajo del nivel de la línea de flujo, el trabajo de estas bombas
es llenar el pozo.
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Componentes del sistema de seguridad
Calibración
Los tanques de viajes deben estar calibrados de forma tal que se pueda apreciar,
con facilidad, fracciones de un barril.
Así se verifica con exactitud el volumen tomado o aportado por el pozo.
El sistema de medición universal es el de flotador y regla graduada pero, algunos
sistemas modernos incluyen sensores de nivel de fluido e instrumentos
registradores (digitales o cartas).
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Componentes del sistema de seguridad
Generalmente, los separadores de gas son
la primera defensa para prevenir que el gas
inunde la localización.
Están constituidos por un cilindro abierto
conectado con la salida del múltiple de
estranguladores e instalado sobre o al lado
de los tanques activos.
Separador de gas
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Componentes del sistema de seguridad
Las grandes cantidades de gas que acompañan, en ocasiones, a una arremetida
se separan del fluido después del estrangulador y este gas es manejado por el
separador.
Este permite que el gas libre, que se desprende del fluido, abandone el sistema
hacia la atmósfera o se envíe hacia un quemador.
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Componentes del sistema de seguridad
Sistema de separación
La parte interna del separador posee una cámara especialmente diseñada, por
donde pasa el fluido proveniente del múltiple de estranguladores provocando que
las burbujas de gas se desprendan del fluido.
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Componentes del sistema de seguridad
Línea de venteo
Es la línea conectada a la salida superior del separador de gas, la cual dirige el
gas fuera del área de operaciones.
El gas así liberado, sale por la parte superior del separador y se envía a través
de líneas, fuera de los linderos de la localización, (taladros en tierra) o se
descarga a la atmósfera a la altura de la cornisa de la cabria (taladros para
operaciones acuáticas).
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Componentes del sistema de seguridad
Cuando se prevé la presencia de gas en el yacimiento a perforar, o en pozos
exploratorios, se instala un “quemador” al final de la línea de venteo.
En localizaciones en tierra, el quemador se instala al borde de una fosa
destinada a la recolección del fluido que pueda salir junto con el gas.
Línea al quemador
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Componentes del sistema de seguridad
Anclaje
La línea al quemador debe estar anclada firmemente, para evitar su rotura o
accidentes cuando se está controlando un pozo.
El anclaje puede ser permanente o con contrapesos prefabricados.
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Componentes del sistema de seguridad
Piloto
Se le da este nombre al extremo de la línea al quemador, la cual posee una
llama continua o puede generar una chispa, para quemar el gas cuando se esté
desplazando del pozo.
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