1.Sistema Rotatorio

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA SISTEMA ROTATORIO ING BERNARDO MARTELL ANDRADE ING URIEL FIDEL SEVILLA COVARRUBIAS

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FACULTAD DE INGENIERÍA

SISTEMA ROTATORIO

ING BERNARDO MARTELL ANDRADE

ING URIEL FIDEL SEVILLA COVARRUBIAS

ESQUEMA GENERAL DE UNA PLATAFORMA DE PERFORACIÓN

Mesa rotaria

Buje

maestro

Bushing

kelly

Válvula

seguridad

kelly

Válvula

seguridad

Unión

giratoria

El objetivo del sistema rotatorio es proporcionar la acción de rotación a la barrena para que realice la acción de perforar.

En la actualidad existen tres formas de aplicar rotación a la barrena y son:

a. El sistema rotatorio convencional.- Es superficial y transmite la rotación a la tubería de perforación a través de sus componentes que son:

Mesa rotaria (rotaria)

Buje maestro (buje)

Bushing kelly (bushing)

Kelly (flecha)

Unión giratoria (swivel)

Sarta de perforación

Sistema de rotación

a. Sistema rotatorio convencional

b. Top drive

c. Motor de fondo

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Sistema de rotación Mesa rotaria

Mesa rotaria.- Tiene como objetivo proporcionar el movimiento giratorio, que en conjunto con los bujes es transmitido a la flecha, al swivel y a la sarta de

perforación. El movimiento de rotación en la rotaria se realiza mediante flechas y engranes.

Capacidad de carga de la rotaria. Mesa rotaria

Buje

maestro

Bushing

kelly

Válvula

seguridad

kelly

Válvula

seguridad

Unión

giratoria

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Sistema de rotación Buje maestro

Rotaria

Buje maestro

Bushing

Kelly o Flecha

Pins

El buje maestro se instala en la mesa rotaria y es el elemento que junto con la cuñas fijan la sarta de perforación a la rotaria para transmitirle el movimiento.

Cuñas

Buje maestro

El Bushing o Bushing kelly se instala en el extremo inferior de la flecha (kelly) y se une al buje maestro mediante unos pines para transmitir el movimiento a la fleecha.

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Las flechas

estandar miden

12.20 m (40 pies)

con una sección

útil de trabajo

de 11.8 m (37

pies).

Sistema de rotación Kelly o flecha

La flecha (kelly).- Es un elemento de acero de forma cuadrada o hexagonal que se instala en la parte superior de la tubería de perforación, en ella se instalan válvulas de seguridad en ambos extremos para el control de flujos del pozo.

Tubo lavador

Cuello de ganso

Kelly o flecha

En la parte superior de la flecha se conecta la unión giratoria, en la parte inferior antes de la válvula de seguridad se instala un elemento llamado sustituto que evita el desgaste de la flecha por la rotación.

Kelly hexagonal

Kelly cuadrado

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Unión giratoria (swivel.- Este elemento esta sostenido por la polea viajero (block)

y se instala en la parte superior de la

flecha. Tiene cuatro funciones básicas:

Soportar el peso de la sarta de

perforación y sus accesorios.

Permite que la flecha gire sin enredar

el cable

Conecta el sistema de circulación con

el sistema de rotación.

Provee un sello hermético permitiendo

el bombeo del lodo a alta presión. Nota.- En los equipos marinos la polea viajera esta provista de un compensador que absorbe los movimientos oscilatorios ascendentes y descendentes de las plataformas. Estos movimientos varían de 4.5 a 7.5 m.

Sistema de rotación Unión giratoria o swivel

Polea viajera

Gancho

Kelly

Manguera flexible

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Sistema de transmisión de la rotación.- El sistema de transmisión de la rotación de la superficie a la barrena se realiza mediante la sarta de perforación. La sarta de perforación esta compuesta por:

Tubería de perforación (TP).- Es la tubería que se instala inmediatamente arriba de los lastra barrenas ó tubería pesada. Sus características son: diámetro, peso, resistencia y longitud.

Tubería pesada (heavy walled).- Esta tubería se instala inmediatamente debajo de la tubería de perforación. Proporciona el paso de transición entre los lastra barrenas y la TP para evitar daños a la TP por la rigidez de los lastra barrenas, ayuda a mantener en tensión a la TP y aporta peso a la barrena.

Lastra barrenas (drill collar).- Es la tubería que se instala arriba de la barrena. Son muy pesados y son los que proporcionan el peso a la barrena para perforar, el rango de diámetro de esta herramienta es de 3 a 12 pg, su longitud promedio es de 9.5 m.

Sustitutos.- Son utilizados para unir tubería con diferente rosca

Estabilizadores.- Son instalados entre los lastra barrenas como protección de los mismos y mantienen la dirección de la barrena, algunos son equipados con elementos de corte (carburo de tungsteno).

Sistema de rotación Sarta de perforación

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El Top Drive.- Es un equipo superficial utilizado para imprimir rotación a la sarta de perforación sin la utilización de la mesa rotaria ni la flecha (kelly).

Unión giratoria integrada

Manguera flexible

Motor eléctrico

Árbol de transmisión

Caja de transmisión

Sistema de rotación Top drive

Sus principales componentes son:

Unión giratoria

Block

Gancho

Guía

Elevador

Motor

Árbol de transmisión

Caja de transm

Sustituto

Preventores

Llave de apriete

Manguera flexible

Preventores tipo BOP

Llave de apriete

Sustituto

Control remoto para el gancho

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Sistema de rotación Top drive

El Top drive es una herramienta de reciente innovación, su utilización esta muy difundida en la perforación costa afuera por las ventajas que en ella representa, sin embargo en tierra esta mas restringido por su alto costo. La capacidad de carga oscila de 350 a 750 ton y la potencia de su motor de 600 a 2100 HP.

Ventajas del Top drive

Reduce el tiempo de perforación.

La potencia de rotación es mas eficiente (r.p.m.)

Permite rotar y circular mientras se mete o extrae

tubería.

Elimina 2/3 de las conexiones al perforar con

lingadas.

Mejora el control direccional.

Toma núcleos en intervalos de 27 a 29 m.

Mejora la eficiencia de la perforación bajo

balance.

Ayuda en la prevención de pegaduras.

Mejora la seguridad en el manejo de la tubería.

En plataformas no es necesario desconectar las

lingadas.

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Sistema de rotación Top drive

Alto costo de mantenimiento

Equipo muy pesado.

Perdida de tiempo al instalarlo y

desmantelarlo en equipos

terrestres.

Operado desde la caseta de control del perforador

Al ser un elemento de reciente innovación, su utilización es muy costosa, razón por la cual únicamente se utiliza en perforación costa afuera y en tierra en pozos:

Desventajas del Top drive

Horizontales

Multilaterales

Desviados

Perforación B.B.

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El Motor de fondo.- Esta herramienta es sub superficial, ya que se instala inmediatamente arriba de la barrena y la acción de rotar es generada por el fluido de perforación.

Sistema de rotación Motor de fondo

Barrena

Porta barrena

Motor

Al circular el lodo de perforación presurizado a través del estator y el rotor da lugar a la rotación que es transmitida directamente a la barrena.

Esta herramienta es muy utilizada en pozos desviados, horizontales y multi laterales en combinación con el sistema convencional (mesa rotaria).

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13

Perforación

14

Tipos de Barrenas

15

Programa de Barrenas

16

Programa de Barrenas

17

Lodos de Perforación y Sistema de Circulación

18

Control Geológico

19

MudLogging

20

Parámetros de Perforación

21

Toma y Preservación de Núcleos

22

Análisis de Núcleos

23

Toma de Registros Eléctricos