4. Sistema Rotatorio

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Prof. Ing. Luis Soto Pineda 2.1. Sistema de suministro de energía. 2.2. Sistema de izaje. 2.3. Sistema de circulación. 2.4. Sistema rotatorio. 2.5. Sistema de control. 2.6. Sistema de medidor de parámetros de perforación. Objetivo: El alumno identificará el funcionamien to e interrelación d e los sistemas que constituyen el equipo de perforación rotatorio. Principales componentes del equipo de peroración TEMA 2 FA CUL T A DE INGENIERIA Element os de Perforación
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    16-Oct-2015
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SISTEMA DE IZAJE

Prof. Ing. Luis Soto Pineda2.1. Sistema de suministro de energa.2.2. Sistema de izaje.2.3. Sistema de circulacin.2.4. Sistema rotatorio.2.5. Sistema de control.2.6. Sistema de medidor de parmetros de perforacin. Objetivo: El alumno identificar el funcionamiento e interrelacin de los sistemas que constituyen el equipo de perforacin rotatorio.Principales componentes del equipo de peroracinTEMA 2FACULTA DE INGENIERIA Elementos de PerforacinProf. Ing. Luis Soto Pineda

Mesa rotariaBujemaestroBushingkellyVlvulaseguridadkellyVlvulaseguridadUningiratoriaEl objetivo del sistema rotatorio es proporcionar la accin de rotacin a la barrena para que realice la accin de perforar.En la actualidad existen tres formas de aplicar rotacin a la barrena y son:El sistema rotatorio convencional.- Es superficial y transmite la rotacin a la tubera de perforacin a travs de sus componentes que son: Mesa rotaria (rotaria) Buje maestro (buje) Bushing kelly (bushing) Kelly (flecha) Unin giratoria (swivel) Sarta de perforacinSistema de rotacinFACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforacin Sistema rotatorio convencional Top drive Motor de fondo

Prof. Ing. Luis Soto PinedaSistema de rotacin Mesa rotariaFACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforacin

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 perforacin.El movimiento de rotacin en la rotaria se realiza mediante flechas y engranes.Capacidad de carga de la rotaria.

Mesa rotariaBujemaestroBushingkellyVlvulaseguridadkellyVlvulaseguridadUningiratoriaProf. Ing. Luis Soto PinedaSistema de rotacin Buje maestroFACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforacin

RotariaBuje maestroBushingKelly o FlechaPinsEl buje maestro se instala en la mesa rotaria y es el elemento que junto con la cuas fijan la sarta de perforacin a la rotaria para transmitirle el movimiento.

CuasBuje maestroEl 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 flecha.Prof. Ing. Luis Soto PinedaLas flechas estandar miden 12.20 m (40 pies) con una seccin til de trabajo de 11.8 m (37 pies).Sistema de rotacin Kelly o flechaFACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforacin La flecha (kelly).- Es un elemento de acero de forma cuadrada y hexagonal que se instala en la parte superior de la tubera de perforacin, en ella se instalan vlvulas de seguridad en ambos extremos para el control de flujos del pozo.

Tubo lavadorCuello de gansoKelly o flechaEn la parte superior de la flecha se conecta la unin giratoria, en la parte inferior antes de la vlvula de seguridad se instala un elemento llamado sustituto que evita el desgaste de la flecha por la rotacin.

Kelly hexagonalKelly cuadradoProf. Ing. Luis Soto Pineda Unin giratoria (swivel.- Este elemento esta sostenido por la polea viajero (block) y se instala en la parte superior de la flecha. Tiene tres funciones bsicas:

Soportar el peso de la sarta de perforacin y sus accesorios.

Permite que la flecha gire sin enredar el cable

Conecta el sistema de circulacin con el sistema de rotacin.

Provee un sello hermtico permitiendo el bombeo del lodo a alta presin.Nota.- En los equipos semisumergibles la polea viajera esta provista de un compensador que absorbe los movimientos oscilatorios ascendentes y descendentes de las plataformas. Estos movimientos varan de 4.5 a 7.5 m.Sistema de rotacin Unin giratoria o swivelFACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforacin

Polea viajeraGanchoKellyManguera flexibleProf. Ing. Luis Soto PinedaSarta de perforacin.- Es la encargada de transmisin la rotacin desde la superficie hasta el fondo del pozo (a la barrena) . La sarta de perforacin esta compuesta por:Tubera de perforacin (TP).- Es la tubera que se instala inmediatamente arriba de los lastra barrenas tubera pesada. Sus caractersticas son: dimetro, peso, grado, resistencia y longitud. Tubera pesada (heavy walled).- Esta tubera se instala inmediatamente debajo de la tubera de perforacin. Proporciona el paso de transicin entre los lastra barrenas y la TP para evitar daos a la TP por la rigidez de los lastra barrenas, ayuda a mantener en tensin a la TP y aporta peso a la barrena. Lastra barrenas (drill collar).- Es la tubera 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 dimetro de esta herramienta es de 3 a 12 pg, su longitud promedio es de 9.5 m. Combinaciones.- Son utilizados para unir tubera con diferente rosca.Estabilizadores.- Son instalados entre los lastra barrenas como proteccin de los mismos y mantienen la direccin de la barrena, algunos son equipados con elementos de corte (carburo de tungsteno).FACULTA DE INGENIERIA Elementos de PerforacinSistema de rotacin Sarta de perforacinCOMB.BNA. VAL. SEGDC15

Barrena y porta barrenaP. BNA. ESTAB. ESTAB. T PH WD CMartillo.- Su funcin es liberar la sarta cuando esta se encuentra atrapada.Prof. Ing. Luis Soto PinedaEl Top Drive.- Es un equipo superficial utilizado para imprimir rotacin a la sarta de perforacin sin la utilizacin de la mesa rotaria ni la flecha (kelly). Unin giratoria integrada Manguera flexible Motor elctrico rbol de transmisin Caja de transmisin Sistema de rotacin Top driveFACULTA DE INGENIERIA Elementos de PerforacinSus principales componentes son:

Unin giratoriaBlockGanchoGuaElevadorMotorrbol de transmisin Caja de transmSustitutoPreventoresLlave de aprieteManguera flexible Preventores tipo BOP Llave de apriete Sustituto Control remoto para el ganchoProf. Ing. Luis Soto PinedaSistema de rotacin Top driveFACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforacin

El Top drive es una herramienta de reciente innovacin, su utilizacin esta muy difundido en la perforacin 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 perforacin. La potencia de rotacin es mas eficiente (r.p.m.) Permite rotar y circular mientras se mete o extrae tubera. Elimina 2/3 de las conexiones al perforar con lingadas. Mejora el control direccional. Toma ncleos en intervalos de 27 a 29 m. Mejora la eficiencia de la perforacin bajo balance. Ayuda en la prevencin de pegaduras. Mejora la seguridad en el manejo de la tubera. En plataformas no es necesario desconectar las lingds.Prof. Ing. Luis Soto PinedaSistema de rotacin Top driveFACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforacin Alto costo de mantenimiento Equipo muy pesado. Perdida de tiempo al instalarlo y desmantelarlo en equipos terrestres.

Operado desde la caseta de control del perforadorAl ser un elemento de reciente innovacin, su utilizacin es muy costosa, razn por la cual nicamente se utiliza en perforacin costa afuera y en tierra en pozos:Desventajas del Top drive

HorizontalesMultilateralesDesviadosPerforacin B.B.Prof. Ing. Luis Soto PinedaEl Motor de fondo.- Esta herramienta es sub superficial, ya que se instala inmediatamente arriba de la barrena y la accin de rotar es generada por el fluido de perforacin.Sistema de rotacin Motor de fondoFACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforacin

BarrenaPorta barrenaMotorAl circular el lodo de perforacin presurizado a travs del estator y el rotor da lugar a la rotacin que es transmitida directamente a la barrena.Esta herramienta es muy utilizada en pozos desviados, horizontales y multi laterales en combinacin con el sistema convencional mesa rotaria.Prof. Ing. Luis Soto PinedaLos requerimientos de potencia para el sistema de rotacin (rotaria) dependern de la friccin de la sarta de perforacin en el pozo, de la rectitud del pozo y puede ser estimada con la siguiente frmula:HPr = donde:T N5250HPr potencia para la rotacin en (HP)T torsin en (lb-pie)N velocidad de rotacin en (rpm)Aunque la expresin anterior es correcta, es muy difcil estimar la torsin de la sarta de perforacin antes de perforar. Para fines prcticos, se ha desarrollado una frmula emprica que permite calcular la potencia de manera aceptable.HPr = F N donde:F depende del peso sobre la barrena y tiene los siguientes valores: F = 1.50 para pozos menores a 3050 mF = 1.75 para pozos entre 3050 y 4575 mF = 2.00 para pozos mayores de 4575 mSistema de rotacin Motor de fondoFACULTA DE INGENIERIA Elementos de PerforacinProf. Ing. Luis Soto PinedaCalcular los requerimientos de potencia para el sistema de rotacin de un pozo que se perforar a 5,200 m y tendr una velocidad de rotacin de 125 rpm.HPr = F N = 2(125) = 250 HP Solucin:Sistema de rotacin Motor de fondoFACULTA DE INGENIERIA Elementos de PerforacinProf. Ing. Luis Soto PinedaMil Gracias por su atencin