Componentes del equipo rotatorio de perforacion

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Partes esenciales de un taladro de perforación.Sistemas Compuestos:Sistema de Soporte Estructural y ElevacionSistema de RotacionSistema de CirculacionSistema de Generacion y Transmicion de PotenciaBOP y Acumulador

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Escuela Politcnica Nacional

Escuela Politcnica Nacional

Jonathan GuanoQuinto Semestre

COMPONENTES DEL EQUIPO ROTATORIO DE PERFORACIN.

Lafuncin principal de una torre de perforacin rotatoria es atravesar las diferentes capas de roca terrestre para obtener un agujero que nos permita explotar los hidrocarburos. Para esto, se requiere del equipo necesario y suficiente que nos permita la realizacin del trabajo. Estos diferentes equipos se pueden dividir en cinco sistemas principales, de acuerdo con la actividad especfica que realicen. Los cinco sistemas son:

1.SistemadeIzaje.2.SistemaRotatorio.3.SistemadeCirculacin delodo.4.SistemadeEnerga.5.Sistema paraelControl delpozo.

1.-Componentes del Sistema deIzaje.

Un sistema de izaje tpico est conformado por:

1.1La torre o mstil.1.2El malacate.1.3Los bloques y la lnea de perforacin.

1.1 LA TORRE O MSTIL.

El soporte lo provee una torre con una estructura arriba de la perforacin situada para soportar el ensamble de las herramientas y el equipo usado en el proceso de perforacin rotatoria. La estructura portadora consiste de:

1.1.1 La subestructura.1.1.2 Una torre deperforacin.

1.1.1 Subestructura.

El mstil otorre se levantan sobre una infraestructura que sirve para dos propsitos principales:

Soportar el piso de la instalacin, as tambin proveer del espacio para el equipo y empleados.Proveer del espacio debajo del piso para enormes vlvulas especiales llamadas preventores.

La subestructura es una estructura de trabajo larga de acero (Figura 1), la cual es ensamblada directamente sobre el sitio de perforacin. No solo soporta el peso de la mesa rotaria, sino el peso completo de la torre, el equipo de izaje, la mesa rotatoria y la sarta de perforacin (incluyendo la tubera de perforacin, los lastrabarrenas, etc.) cuando la sarta est suspendida en el agujero por las cuas. Tambin soporta una sarta de tubera de revestimiento cuando la tubera se est instalando en el agujero utilizando las cuas que van asentadas dentro de la mesa rotaria o cuando s esta almacenando a la tubera temporalmente en la subestructura. El piso de la instalacin tambin sostiene al malacate, los controles del perforador, etc.

Figura 1.Subestructura.

La base de la subestructura descansa directamente sobre el piso a perforar. El equipo de perforacin cuenta con una plataforma de trabajo en la parte ms alta de la subestructura, la cual es denominada piso de perforacin. La subestructura se eleva de 3 a 12 metros sobre el suelo. El elevar el piso de perforacin deja un espacio bajo la torre para las vlvulas especiales de alta presin (preventores) y otros equipos, que la cuadrilla conecta a la cima del pozo. La altura exacta de una subestructura depende del espacio que se necesite para colocar estos equipos. Debemos recordar que algunas veces se hacen contra pozos (stanos) que proveen de mayor espacio para el equipo.Un tipo de subestructura es la caja sobre caja (Figura 2), usando camiones y gras mviles, la cuadrilla estiba un marco de acero sobre otro hasta alcanzar la altura deseada. Otro tipo de subestructura que es mucho ms moderna es la auto elevable o tipo slingshot, donde los miembros de la cuadrilla la posicionan en el lugar donde ser levantada, en este momento se encuentra doblada (Figura 3), despus activan unas palancas que accionan un mecanismo de elevacin para que sta se desdoble y levante a su altura mxima (Figura 4). La subestructura tipo slingshot, se eleva mucho ms rpido que la caja sobre caja. Cualquiera que sea el tipo de subestructura, sta tiene que ser muy fuerte, portodos los pesos que soporta.

Figura 2. Subestructura Caja sobre Caja.

Figura 3.Subestructura Slingshot Doblada.

Figura 4. Subestructura Slingshot Desdoblada.

El equipo y las herramientas que tiene que soportar la subestructura son:

La mesa rotatoria. Provee la rotacin y puede mantener suspendidas las tuberas (tubera deperforacin, lastrabarrenas, etc.),las cuales hacen girar a labarrena en el fondo del pozo. Losmalacates. Es el mecanismo de izaje del ensamble de perforacin. Sistema de transmisin de la rotaria. Transmite el poder delmalacate a la mesa rotaria Consola del perforador. Centro de instrumentacin de laperforacin rotaria. Las llaves de apriete y el agujero de ratn. Usadas para el apriete de las tuberas deperforacin, lastrabarrenas, TR,etc., para suconexin odesconexin. La casa del perro. Es un cobertizo chico usado como oficina del perforador y donde seguardan las herramientas pequeas.

1.1.2. Torre o mstil de perforacin.

Es una estructura de acero que soporta muchos metros de tubera de perforacin que a menudo pesavarias toneladas.Existen 2 tipos bsicos de torres de perforacin:

La Torre o mstil.La movible (Derrick).

Una torre estndar es una estructura con cuatro patas de apoyo que descansan sobre una base cuadrada (Figura 5). Estas son usadas en pozos de tierra, pero ahora es ms comn usarse en localizaciones mar adentro. El mstil es ensamblado una sola vez cuando es fabricado Luego de ser ensamblado, el mstil se mantiene como una sola unidad y se eleva y se baja como una sola pieza cada vez que se perfora un pozo, tambin podemos encontrar mstiles telescopiables.

Figura 5. Torre Estndar.

Las torres o mstiles se clasifican de acuerdo a su capacidad para soportar cargas verticales, as como la velocidad del viento que puede soportar de lado. Otra consideracin que hay que tomar en cuenta en el diseo de la instalacin es la altura. La torre y su subestructura deben soportar el peso de la sarta de perforacin en todo momento, mientras la sarta est suspendida del bloque de la corona y cuando est descansando en la mesa rotaria. La altura de stas no influye en la capacidad de carga del mismo, pero s influye en la altura de las secciones de tubos (lingadas) que se puedan sacar del agujero sin tener que desconectarlas. Esto se debe a que el bloque de la corona debe tener la suficiente altura dela seccin para permitirsacar la sarta delagujero y almacenarla temporalmente en el peine de la changuera, cuando se le saca para cambiar la barrena o para alguna otra operacin. Cuando la sarta de perforacin se extrae del agujero, se le saca en secciones de 3 tubos, estas secciones de tres tubos se llaman lingadas, las cuales miden aproximadamente 30 pies 27 metros y se pueden acomodar en una instalacin que mida 136 pies (42 m). Su altura es un indicador de la habilidad de maniobrar las secciones de tubera.

El equipo que debe de ser soportado por la torre o el mstil es:

La corona. Es una plataforma localizada en la parte superior de la torre o el mstil, donde est tambin el lugar para el bloque de la corona. La changuera. Es un plataforma de trabajo localizada arriba del piso de perforacin de la torreo el mstil, el cual soporta al personal que trabaja en ella para poner de pie la tubera deperforacin y los lastrabarrenas durante las operaciones de perforacin. Rampa de tuberas. La rampa en la parte frontal de la torre o el mstil donde la tubera eselevada y puesta en el piso de perforacin, cuando se adhieren secciones de tuberas. Contrapozo. El hoyo en el suelo est localizado debajo del piso de perforacin el cual proveeuna altura adicional entre el piso de perforacin y del cabezal de la TR para poder acomodarlos preventores.

1.2. ELMALACATE.

El malacate es la pieza principal del equipo, es grande y pesado, consiste de un tambor que girasobre un eje alrededor del cual se enrolla un cable de acero, llamado cable de perforacin. Tambintiene un eje que atraviesa el malacate y que tiene 2 tambores que giran en cada extremo de este eje(Figura 6).

Figura 6. Malacate.

Varios ejes, embragues y transmisiones de cadena, facilitan los cambios de direccin y velocidad. Los propsitos principales del malacate son los de izar e introducir la tubera al agujero. El cable de acero es enrollado en el carrete del malacate y cuando se acciona su funcionamiento, el carrete gira.Dependiendo en qu direccin gire el carrete, el bloque del aparejo o polea viajera que lleva conectada la sarta de perforacin sube o baja a medida que el carrete enrolla o desenrolla el cable. Una de las caractersticas sobresalientes del malacate, es el sistema de frenos que hace posible que el perforador controle fcilmente las cargas de tubera de perforacin o de revestimiento. La mayora de las instalaciones tienen por lo menos dos sistemas de frenos. Un freno mecnico que puede pararla carga inmediatamente (Figura 7). El otro freno, generalmente hidrulico (hidromtico) o elctrico, controla la velocidad de descenso de una carga que a su vez ayuda a no gastar las pastas del freno mecnico en el bloque del aparejo, pero este segundo freno no detiene el descenso completamente. Una parte integral del malacate es una transmisin que provee un sistema de cambios de velocidad. Este sistema de transmisin le da al perforador una gran variedad de velocidades que pueden utilizar para levantar la tubera, por lo tanto, el carrete del malacate puede tener un mnimo de cuatro y un mximo de ocho velocidades.

Figura 7. Freno Mecnico.

Otra caracterstica del malacate es el eje con susdos tambores especiales. El carrete deenrollar queest localizado en el lado del malacate que le queda ms cerca al perforador y se usa para apretarlas herramientas y la tubera. El otro tambor est localizado al otro extremo del malacate se usa paradesconectar la tubera cuando se sacan del agujero.

1.3. LOS BLOQUES YLA LINEA DE PERFORACIN.

La polea viajera y el gancho, el bloque de la corona, los elevadores, y el cable de perforacin, constituyen un conjunto cuya funcin es soportar la carga que est en la torre o mstil, mientras se introduce o extrae del agujero. Durante las operaciones de perforacin, esta carga al gancho, consiste en la unin giratoria, la flecha o Kelly, la tubera de perforacin, los lastrabarrenas y la barrena. Durante las operaciones de cementacin, tambin tiene que soportar el peso de una sarta de tubera especial llamada tubera de revestimiento, muchas veces, esta es una carga ms pesada que toda la sarta.Como sucede con casi todas las partes de la instalacin de la perforacin rotatoria, los bloques y el cable de perforacin deben ser suficientemente fuertes para poder soportar pesos tan grandes. Tambin debe de eliminarse la friccin entre los bloques hasta donde sea posible, mientras que se mantiene la fuerza deseada, por esto son importantes unos buenos cojinetes y una buena lubricacin.El cable de perforacin (Figura 8) esta generalmente construido con cable de acero de 1a 1 pulgadas (2.86 a 3.81 cm) de dimetro. El cable de acero, se fabrica a su vez de alambres de acero, este tambin requiere lubricacin debido al movimiento constante de los alambres dentro del cable de acero, ya que unos van rozando contra otros mientras el cable viaja a travs de las poleas en el bloque de la corona y de la polea viajera. Ya que es un artculo que se desgasta y se tiene que reponer, puede ser un gasto apreciable en cualquier instalacin.

Figura 8. Cable dePerforacin.

El cable debe ser seleccionado de acuerdo con el peso que tendr que soportar (Figura 9) y con el diseo de las rondanas del bloque de la corona y del bloque del aparejo a travs de las cuales el cable tendr que pasar. El cable debe ser inspeccionado con frecuencia para asegurar que est en buenas condiciones.

Figura 9. Tipos de Cable de Perforacin

El cable debe ser movido peridicamente para que se desgaste igualmente por todos lados, el procedimiento para cortar el cable desgastado debe tomar en cuenta el uso o trabajo rendido por el cable, ste desgaste es determinado por el peso, distancia y movimiento de un cable viajando sobre un punto dado.Para poder utilizar el cable de acero como cable de perforacin, debe ser enhebrado, ya que llega a la instalacin enrollada sobre un tambor alimentador de madera. El primer paso que se lleva a cabo para enhebrar el cable es tomar el extremo del cable y subirlo hasta lacima del mstil o la torre en la corona. El cable de perforacin se enhebra por una de las poleas y se baja hasta el piso de la instalacin. Temporalmente descansando sobre el piso de la instalacin se encuentra otro juego enorme de poleas llamado el bloque viajero o polea viajera. El extremo del cable se enhebra por una de las poleas de ste y se sube nuevamente hacia el bloque de la corona. Ah el cable se enhebra nuevamente por otra polea de la corona, se vuelve a bajar y se le desliza nuevamente hasta la polea viajera donde se vuelve a enhebrar.Esta operacin se lleva a cabo varias veces hasta que se logra el nmero correcto de enhebradas o lneas de cable (Figura 10). La operacin de enhebrar casi siempre se lleva a cabo antes de elevar el mstil.

Figura 10. Lneas delCable de Perforacin.

El nmero de cables es solamente uno, pero como el cable de perforacin sube y baja tantas veces, da el efecto de muchos cables. El nmero de lneas de cable depende del peso que se va a soportar con los bloques. Mientras ms peso se va a soportar con los bloques., ms enhebradas son necesarias. Una vez que la ltima enhebrada se ha llevado a cabo, el extremo del cable se baja hasta el piso de la instalacin y se conecta al tambor del malacate. La parte del cable que sale del malacate hacia el bloque de la corona se llama lnea viva, porque se mueve mientras se sube o se baja el bloque del aparejo en la instalacin. El extremo del cable que corre del bloque de la corona al tambor alimentador se asegura, llamndose a esta parte del cable lnea muerta, porque no se mueve una vez que se ha asegurado. Montado sobre la subestructura de la instalacin se encuentra un aparato que se llama el ancla de cable muerto (Figura 11), la cual sostiene al cable fijo, por lo que el bloque del aparejo puede ser elevado del piso de la instalacin hacia arriba enrollando el cable con el tambor del malacate y para bajar el bloque el cable solamente se suelta.

Figura 11. Ancla del Cable de Perforacin.

Los bloques de corona y bloques del aparejo usualmente se ven ms pequeos de lo que realmenteson, porque son vistos a distancia (Figura 12). Las poleas alrededor de las cuales se enhebra elcable miden 1.5 m (5 ft) de dimetro o ms y los pasadores sobre los cuales las poleas giran puedenmedir 31 cm. (1 ft) o ms, tambin de dimetro. El nmero de poleas necesarias en el bloque de lacorona (Figura 13) siempre es una ms que las que se necesitan en el bloque del aparejo.

Figura 12. Bloques.

Por ejemplo, un cable de diez lneas requiere seis poleas en el bloque de corona y cinco en el bloque del aparejo, la polea adicional en el bloque de la corona es necesaria para enhebrar la lnea muerta.Tambin requerimos en la polea viajera un muelle que acta como un cojn para absorber choques y un gancho al cual se le une el equipo para soportar la sarta de perforacin. El gancho se conecta a una barra cilndrica de acero en forma de asa que soporta la unin giratoria o swivel, adems de esta asa para la unin giratoria, existen dos ms que se utilizan para conectar los elevadores de tubera al gancho (Figura13). Los elevadores son un juego de eslabones que sujetan a la sarta de perforacin para permitir al perforador bajar o subir la sarta de perforacin en el pozo (Figura.14).El perforador baja el bloque del aparejo y los elevadores hasta un punto donde la cuadrilla puede conectar los elevadores a la tubera.

Figura 13. Bloque Viajero.

Figura 14.Elevadores.

2. Componentes del Sistema Rotatorio.

El equipo rotatorio consiste en:

2.1. La mesa rotatoria.2.1. La unin giratoria.2.3. La flecha o el Kelly.2.4. Los accesorios de la rotaria.2.5. El sustituto de la flecha.2.6. La tubera de perforacin.2.7. Loslastrabarrenas.2.8. El portabarrena.2.9. La barrena.2.10. Accesorios Especiales.

La sarta de perforacin es el ensamble de equipo entre la unin giratoria y la barrena, incluyendo a la flecha, la tubera de perforacin y a los lastrabarrenas. El trmino sarta de perforacin se refiere sencillamente a la tubera de perforacin y a los lastrabarrenas; sin embargo en el campo petrolero, la sarta de perforacin a menudo se utiliza refirindose a todo el ensamble.

2.1. LA MESA ROTARIA.

La rotaria es lo que le da el nombre a la perforacin rotatoria. Es de acero y muy pesada, tiene generalmente forma rectangular (Figura 15). Recibe la energa del malacate mediante la cadena de transmisin de la rotaria. Produce un movimiento que da vuelta para que la maquinaria la transfiera a la tubera y a la barrena. Un motor elctrico y los trabajos del aparejo accionan el poder de esta. El equipo adicional transfiere el movimiento que da vuelta de lamesa rotaria a latubera de perforaciny a la barrena.

Figura 15. Mesa Rotaria

Esta es un ensamble que nos provee de rotacin, est localizada directamente en el piso de perforacin abajo del bloque de la corona y arriba del hoyo donde se va a perforar, consiste de la mesa rotatoria, el buje maestro, y 2 importantes accesorios que son el buje de la flecha o buje de la flecha (Figura 16) el cual es usado durante la perforacin y las cuas que son usadas para suspender la perforacin momentneamente.

Figura 16. Partes de la Rotaria.

Un buje es una guarnicin que va dentro de una apertura en una mquina. El buje maestro tiene una apertura con la cual los miembros del equipo puedan maniobrar y es donde se establece el contacto con la tubera con el pozo.El buje de mecanismo impulsor de la flecha transfiere la rotacin del buje maestro a una longitud especial de tubera llamada la flecha. El buje de la flecha va dentro del buje principal o maestro. El buje maestro tiene cuatro agujeros donde se meten los cuatro pernos del buje de la flecha (Figura 17). Cuando el buje maestro rota, los pernos ya conectados en los agujeros hacen que rote el mecanismo impulsor de laflecha.

Figura 17. Conexin de los Bujes.

Las cuas van dentro del buje maestro, son aparatos que disminuyen gradualmente en dimetro y que estn forradas de elementos de agarre parecidos a dientes. Estas tienen una funcin vital cuando el tubera y la barrena no estn rotando (Figura 18), cuando el perforador detiene la mesa rotatoria y el equipo de izaje sostiene el sistema para alzar la tubera y la barrena fuera del fondo del agujero, es a menudo necesario que los miembros del equipo suspendan la tubera fuera del fondo, como las cuas agarran la tubera firmemente para suspenderla fuera del fondo, se puede desconectar o conectar la flecha y los tramos de tubera.

Figura 18. Cuas.

2.2. LA UNIN GIRATORIA O SWIVEL.

Es un aparato mecnico pesado (Figura 19) que tiene la principal caracterstica de girar y que va conectado al bloque del aparejo por unas enormes asas, por lo tanto interconecta el sistema rotatorio con el sistema de izaje. El gancho suspende a la unin giratoria (Figura 20) y a la tubera de perforacin.

Figura20.Gancho. Figura19.UninGiratoria.

La unin giratoria tiene tres funciones bsicas:

Soportar el peso de la sarta de perforacin. Permitir que la sarta deperforacin gire libremente. Proveer de un sello hermtico y un pasadizo para que el lodo de perforacin pueda ser bombeado por la parte interior de la sarta.

El fluido entra por el cuello de cisne, o cuello de ganso, el cual es un tubo curvado resistente a la erosin, que conecta a la unin giratoria con una manguera que transporta el fluido de perforacin hacia el tallo (Figura 21).El fluido pasa a travs del tubo lavador, que es un tubo vertical en el centro del cuerpo de la unin giratoria y hasta el kelly y la sarta de perforacin.

Figura 21. Cuello de Ganso.

Los miembros de la cuadrilla conectan la flecha a la unin giratoria. La flecha se atornilla en un montaje con cuerda macho (el talloo acoplador giratorio) que sale de la unin giratoria. Este tallorota con la flecha, la sartade perforacin y la barrena.

2.3. LA FLECHA O KELLY.

La flecha es una pieza de tubo cuadrada (Figura 22) o hexagonal (Figura 23) de un metal pesado que mide aproximadamente 40 pies (12 m) y que forma el extremo superior de la sarta. La flecha tambin sirve como un pasadizo para que el fluido de perforacin baje hacia el pozo y adems transmite la rotacin a lasarta de perforacin y a labarrena.

La vlvula de seguridad de la flecha o vlvula de tapn de la flecha (Figura 24), es una vlvula especial que aparece como un bulto en la parte superior de la flecha. La vlvula de tapn se puede cerrar para aislar la presin que sale por la sarta de perforacin, la mayora de las vlvulas de tapn requieren de una llave especial para cerrarse, por lo tanto, el perforador debe asegurarse que la llave para la vlvula siempre se guarde en el mismo sitio y que todos los miembros de la cuadrilla sepan donde la pueden encontrar.

Otra vlvula de seguridad generalmente se conecta entre el extremo inferior de la flecha y el extremo superior de la tubera de perforacin (Figura 25), esto se hace ya que cuando la flecha est elevada en la instalacin, como cuando se est haciendo una conexin, la vlvula de tapn es difcil de cerrar, y en caso de que ocurra una emergencia, la vlvula de seguridad adicional proporciona un medio accesible para poder cerrar la sarta.

Figura22.FlechaCuadrada. Figura23.FlechaHexagonal.

El extremo superior de la flecha va conectada a la unin giratoria y su extremo inferior a la tubera de perforacin. La tubera de perforacin va enroscada a la unin sustituta de la flecha o simplemente unin sustituta (Figura 25)La cual es un acople corto que va enroscado a la parte inferior de la flecha. Las roscas inferiores de la unin sustituta son enroscadas temporalmente con cada junta de tubera de perforacin que va aadindose a la sarta. La unin sustituta evita desgaste en las roscas de la flecha y cuando se desgastan las roscas de la unin, sta es reemplazada o se le cortan nuevas roscas.

Figura24.VlvulaSuperior. Figura25.SustitutoyVlvuladeSeguridad.

La flecha va sentada dentro de una apertura cuadrada o hexagonal dependiendo de sta, El buje de transmisin o buje de la flecha va sentado dentro de una parte de la mesa rotatoria llamada el buje maestro o buje de rotacin. A medida queel buje maestro gira, la flecha gira y a medida que la flecha gira, la sarta deperforacin y la barrena giran (Figura 26). Laflecha resbala fcilmente dentro de la apertura del buje. Est por lotanto libre de subir bajar.

Figura 26. Movimiento Rotatorio.

En general, una flecha hexagonal es ms fuerte que una flecha cuadrada. Por consiguiente, se tiende utilizar flechas hexagonales en equipos grandes para perforar los pozos profundos debido a su fuerza adicional. Los equipos pequeos utilizan a menudo flechas cuadradas porque son menos costosas.

2.3. LASARTA DE PERFORACIN.

Est compuesta de la tubera de perforacin y la tubera de paredes gruesas llamada lastrabarrenas (Figura 27). Cada junta de tubera de perforacin mide 30 ft (9 m). Cada extremo de la junta contiene roscas.El extremo con las roscas interiores se conoce como lacaja y el extremo con lasroscas exteriores seconoce como pin (Figura 28). Cuando se conecta la tubera, el pin se centra dentro de la caja y la conexin se ajusta, los extremos enroscados de la tubera se conocen como las uniones de tubera o uniones de maniobra y realmente son piezas separadas que el fabricante suelda a la parte exterior de la junta del tubo. Luego, el fabricante corta roscas en estas piezas a medidas especificadas por la industria.

Figura 27. TP y LB.

Figura 28. Caja y Pin.

Dos llaves pesadas son empleadas para hacer las conexiones cuando la tubera est entrando apozo y para desenroscar la tubera cuando sta est saliendo del pozo (Figura 29). Estas dos llaves son suspendidas de la torre o del mstil de modo que pueden ser manejadas en el piso de sta, ms o menos a la altura de la cintura de un hombre. Las llaves llevan un contrapeso en el extremo de un cable de suspensin, que permite que un empleado en el piso las suba o baje segn sea necesario. Estas tienen varios juegos de mandbulas para acomodar a los diversos tamaos de tuberas, ya que diferentes tamaos de tubera tambin requieren cuas de diferentes tamaos. Tanto las tenazas como las cuas, requieren de elementos de agarre que sujeten la superficie exterior de la tubera. Los dientes de las cuas y de las tenazas se embotan con el uso pero ambos pueden ser afilados o reemplazados. Las mandbulas de las tenazas se utilizan para agarrar a la unin de tubera y luego apretarla cuando se jala el extremo del mango de las tenazas. Las primeras tenazas de desenrosque, van conectadas al carrete de desenrosque del malacate, Las tenazas de contra fuerza son operadas con una cadena o cable del carrete situado cerca del perforador. Ambas tenazas son equipadas con lneas de seguridad hechas de cable de acero fuerte para evitar que stas ocasionen heridas a los trabajadores mientras estn en uso.

Figura 29. Llaves.

Los lastrabarrenas, como la tubera de perforacin, son tubos de acero a travs de los cuales se puede bombear lodo. Los lastrabarrenas son ms pesados que la tubera de perforacin y se utilizan en el extremo inferior dela sarta para poner peso sobre labarrena (Figura 30). Este peso es lo que le permite a la barrena perforar. Los lastrabarrenas miden aproximadamente 30ft (9m) de largo, al igual que las tuberas de perforacin pero una diferencia entre ambas es que los lastrabarrenas tienen las uniones de tubera soldadas, las roscas son cortadas directamente en los lastrabarrenas. Existen diferentes tipos de lastrabarrenas como son los lastrabarrenas estndar, en espiral y Zipped

Figura 30.Lastrabarrenas.

De una manera general la sarta de perforacin est compuesta por los siguientes elementos:

Flecha. Tubera de perforacin. Aparejo de fondo. Barrena.

Las funciones que como conjunto realizan son:

Sirve como conducto del fluido de superficie a la barrena. Transmite el movimiento rotatorio. Da el peso necesario a la barrena.El aparejo de fondo, es el conjunto de tuberas y aditamentos que se encuentra trabajando en elfondo del pozo y los que realizan propiamente la demolicin de la roca, entre sus elementos seencuentran:

Lastrabarrenas. Tubera extrapesada. Estabilizadores. Martillo. Amortiguador Portabarrena Barrena motor de fondo MWD. Canasta etc.

No siempre se llevan todos los elementos mencionados anteriormente, el tipo de aparejo de fondo sedisear de acuerdo a las necesidades que presente la perforacin del pozo a realizar. Comofunciones de este aparejo de fondo se encuentra que aporta el peso sobre barrena, da el control de ladireccin del pozo, aporta estabilidad a la barrena, trabaja bajo compresin, etc.Las tuberas de perforacin se encuentran en varios tamaos y pesos, los ms comunes son:

3 pg. de dimetro con 13.30 lb/ft de peso nominal. 4 pg. de dimetro con 16.60 lb/ft de peso nominal. 5 pg. de dimetro con 19.50 lb/ft de peso nominal.

El grado describe el mnimo esfuerzo de cedencia a que puede ser sometida la tubera, y es de granayuda para diversos clculos en el diseo de una sarta. Los grados ms comunes son:

Con respecto al uso y el desgaste que tiene cada tubera, el API (American Petroleum Institute)estableci un cdigo de colores y nmeros, adems de una descripcin de las caractersticas con lasque cuentan las tuberas. Esta clasificacin es la siguiente:

2.4. LABARRENA.

El trabajo primario de las barrenas es rotar en el fondo del agujero. La barrena es el final del aparejode perforacin, porque la barrena es la que perfora el pozo. En la industria que se dedica a lafabricacin de barrenas, se ofrecen varios tipos, en muchos tamaos y diseos. Las disean paraperforar un dimetro determinado de agujero en una clase determinada de formacin. Las barrenaslas hay en dos categoras principales:

Cnicas. Cabeza fija.

Ambas tienen cortadores, que muelen la roca mientras que la barrena perfora. Las barrenas tienenvarias clases de cortadores dependiendo del tipo de barrena. Los cortadores para las barrenascnicas son dientes de acero o de carburo de tungsteno. Los cortadores para las barrenas de cabezafija son de diamantes naturales, diamantes sintticos, o una combinacin (hbrido) de ellos. Lasbarrenas de hbridos combinan diamantes naturales y sintetizados, y pueden tener adems, insertosde carburo de tungsteno.

Barrenas Cnicas.

Este tipo de barrenas tienen conos de acero que ruedan, cuando la barrena gira. Los cortadores de labarrena estn en los conos (Figura 31). Mientras que los conos ruedan el fondo del agujero, loscortadores raspan, escoplean, o trituran la roca en cortes muy pequeos.

Figura 31. Barrenas CnicaEl lodo de perforacin, que sale de aperturas especiales de barrena (toberas), quita los recortes. Las barrenas cnicas tienen de dos a cuatro conos, pero la gran mayora son solo de tres conos (Figura 32).

Figura 32. BarrenaTricnica

La mayora de las barrenas cnicas de dientes de acero y de insertos de carburo de tungsteno tienenlos inyectores (toberas) que expulsan el lodo a grandes velocidades en forma de chorros (Figura 33). Los chorros de lodo sacan los recortes que se generan por el efecto de la barrena sobre laroca, si esto no se llevara a cabo el avance en la penetracin de las diferentes capas se retrasara puesto que solo se estaran triturando los recortes que ya se generaron y el ndice de la penetracin(ROP) disminuira notablemente. Debido a la accin de proporcionar un chorro en el fondo del agujeroal perforar, lagente llama a veces este tipo de barrena como barrena cnica tipo jet.

Figura 33. Toberas.

Barrenas de Cabeza Fija.

Aunque las barrenas de cabeza fija tienen toberas, no tienen conos que rueden independientementeen la barrena, mientras se est en movimiento rotatorio. Estas consisten en un pedazo slido(cabeza) que rota solamente mientras que la sarta de perforacin gire. Un fabricante de barrenas decabeza fija pone los cortadores en la cabeza de la barrena (Figura 34). Algunos tipos de barrena decabeza fija tiene diamantes naturales o industriales, y otras emplean diamantes sintticos. Losdiamantes sintticos sonpolicristalinos.

Figura 34. Cortadores en la cabeza.

En una barrena de diamante natural, el fabricante de la barrena incrusta diamantes industriales en elfondo y las caras de la barrena. Mientras que la barrena rota, los diamantes entran en contacto con lacara de la formacin y la muelen para hacer el agujero. Los fabricantes hacen muchas clases de lasbarrenas de diamante para muchas clases de formaciones y de condiciones de perforacin. Unabarrena extensamente usado es la barrena policristalina de insertos de diamante. El carburo de tungsteno es la caracterstica de las barrenas de PDC (Figura 35) las cules son diamantessintticos pegados. (en este caso, es un disco pequeo hecho del carburo de tungsteno.).

Figura 35. Barrena PDC.

Una clase especial de barrena de PDC es una barrena de diamante policristalino trmico estable. Lasbarrenas de TSP (Figura 36) pueden soportar temperaturas mucho ms altas que las barrenas dePDC. As, al perforar un agujero que requiera mucho peso y de altas velocidades rotatorias quegeneren bastante calor para destruir la capa sintetizada del diamante de un cortador de PCD, eloperador puede seleccionar una barrena de TSP. Las barrenas llamadas hbridas combinan losdiamantes naturales, PCDs, TSPs, e incluso insertos de carburo de tungsteno.

Figura 36. Barrena TSP

Los perforadores utilizan el diamante natural, PDC, TSP, y barrenas hbridas para perforarformaciones suaves, medias, y formaciones duras. Son especialmente eficaces en formacionesabrasivas. Estas barrenas de diamante natural y sinttico son el tipo ms costoso de barrena.Cuando estn utilizadas correctamente, pueden perforar ms tiempo que las de dientes de acero o decarburo detungsteno.

Tamaos y Atributos de las Barrenas.

Las barrenas estn disponibles en muchas medidas, a partir de 3 pulgadas hasta 28 pulgadas dedimetro, dependiendo del dimetro del agujero que el perforador necesite (Figura 37). Lostamaos ms pequeos o ms grandes son de orden especial. Por otra parte, porque existen lasformaciones de varias durezas, los fabricantes tambin ofrecen barrenas con los cortadoresdiseados para perforar formaciones de diversas durezas. En general, se ofrecen barrenas con loscortadores indicados para perforar capas de roca suave, medio suave, medias, medio duras, duras,muy duras y formaciones abrasivas.

Figura 37. Variedad de Barrenas.

El Peso en la Barrena.

Poner el peso en una barrena hace que sus cortadores fracturen la roca. Generalmente, losperforadores aplican el peso en la barrena permitiendo algo del peso de los lastrabarrenas sobreesta. La cantidad de peso depende del tamao, del tipo de barrena y de la velocidad a la cual elperforador la rotara. La cantidad de peso tambin depende del tipo de formacin que es perforada.

2.5. ACCESORIOSESPECIALES

El desarrollo tecnolgico en las herramientas que se utilizan durante la perforacin, se ha desarrollado ampliamente, logrando sustituir partes mecnicas por algunas automatizadas ocambiado de lugar el movimiento mecnico que se ejerce para lograr la perforacin de un pozopetrolero, dos ejemplos de este avance tecnolgico son los denominados Top Drive y los motoresde fondo que se emplean de acuerdo a las necesidades del pozo y las herramientas disponibles.

Motor elevable (Top Drive).

Este sistema elimina varios elementos de la perforacin rotatoria convencional, en su lugar se tieneun mecanismo impulsor superior, tambin llamado unin giratoria de poder que hace girar la tuberade perforacin y labarrena (Figura 38). Como unaunin giratoria regular, el motorelevable cuelgadel gancho del sistema de izaje y tiene un pasadizo para que el lodo de perforacin pase hacia latubera de perforacin. Sin embargo, el motor elevable viene equipado de un motor elctrico (algunosmotores elevables grandes tienen dos motores). Los perforadores accionan el motor elevable desdesu consola de control, el motor da vuelta a un eje impulsor que tiene una cuerda para que se puedaconectar la parte superior de la sarta de perforacin. Cuando se enciende el motor, la tubera deperforacin y la barrena rotan. Un motor elevable elimina la necesidad de una unin giratoriaconvencional, de una flecha y de un buje de la flecha.

Figura 38. Motor Elevable

Sin embargo, los equipos que cuentan con un motor elevable, todava necesitan una mesa rotatoriacon un buje maestro para proporcionar un lugar donde suspender la tubera cuando la barrena noest perforando. Algunos equipos tienen motores hidrulicos incorporados que puedan rotar a lamesa rotatoria por si existe malfuncionamiento del motor elevable. Estos motores hidrulicos sonconsiderablemente ms ligeros en peso que los motores elctricos y toman menos espacio.La ventaja principal de un motor elevable a comparacin de un sistema de mesa rotatoriaconvencional es el manejo ms sencillo de la tubera por parte de la cuadrilla

Motores de Fondo (Downhole Motors).

En situaciones especiales, el equipo puede utilizar un motor de fondo para rotar la barrena, que adiferencia de un sistema de mesa rotatoria convencional o un sistema del motor elevable, el motor defondo no gira la tubera de perforacin, sino solamente la barrena. El lodo de perforacin acciona lamayora de los motores de fondo, que normalmente se instalan sobre la barrena.Para hacer que el lodo de perforacin rote la barrena, este tipo de motores cuentan con un ejeespiral, que va dentro de una cubierta tubular. El eje y la cubierta estn de una manera tal que lapresin del lodo causa el movimiento rotatorio, como la barrena est asociada al eje del motor, el ejehace que esta gire. Despus de que el lodo propicia el movimiento, este sale fuera de la barrenacomo de costumbre.Los equipos de motor de fondo se usan a menudo para perforar los pozos direccionales o verticales (Figura 39). A veces, es deseable perforar un pozo con alguna inclinacin puesto que un pozovertical no podra alcanzar un objetivo deseado en un yacimiento. Este tipo de objetivos son msfciles de conseguir si la tubera de perforacin no rota, y por lo tanto se emplean los motores defondo.

Figura 39. Motor de Fondo

3. Componentes del Sistema de Circulacin de Lodo.

Una caracterstica nica de la perforacin rotatoria es el bombeo del lquido de perforacin al fondodel pozo para recoger los cortes hechos por la barrena y levantarlos hasta la superficie. Pero no soloestos recortes son los que se llevan a superficie, al mismo tiempo se levantan las partculas slidasde las caras del pozo de las formaciones que se van atravesando. La capacidad de un equiporotatorio de circular el lodo de perforacin puede ser definitiva en la utilizacin del equipo alrededordel mundo.El lodo circula por muchas piezas del equipo, como son la bomba de lodos, la lnea de descarga, lacolumna de alimentacin (o tubera vertical), la manguera de lodos, la unin giratoria, y el kelly, latubera de perforacin, los lastrabarrenas, la barrena, la espacio anular, la lnea de retorno, la zarandavibratoria, los tanques del lodo, y la lnea de succin (Figura40)

Figura 40. Sistema Circulatorio.

El lodo es bombeado desde la presa de succin, a travs del tubo vertical que es una seccin de tubode acero montado verticalmente en una pata del mstil o de la torre. El lodo es bombeado por el tubovertical hasta una manguera de lodo, sta va conectada a la unin giratoria, el lodo entra a la uningiratoria, luego baja por la flecha o kelly, por la tubera de perforacin, por elportabarrenas y sale porla barrena. Aqu vira hacia arriba por el espacio anular, (espacio entre la tubera de perforacin y lapared del pozo).

Finalmente el lodo sale del pozo a travs de un tubo de acero llamada lnea de descarga y cae sobreun aparato de tela metlica vibratoria llamada la zaranda vibratoria (Figura 41). La zaranda separalos recortes del lodo y los echa a una presa de desechos y el lodo pasa a la presa de asentamiento,luego a la de mezcla y por fin a la presa de succin para volver a circular el lodo impulsado por labomba.

Figura 41. Zaranda Vibratoria

Tambin podemos encontrar los desarenadores (Figura 42) y los deslimizadores (removedores de limo) (Figura 43) que se conectan a las presas para remover las partculas pequeas cuando ellodo las trae de la formacin ya que si el limo o la arena vuelve a circular por el pozo, el lodo se hacems denso que lo deseado y puede desgastar la sarta de perforacin y otros componentes.En el caso que se perfore una seccin de formacin con pequeas cantidades de gas, se utiliza un desgasificador (Figura 44) para remover el gas del lodo antes de volverlo a circular, ya que si estegas no es eliminado antes de volver a circular el lodo este tiende a disminuir la densidad del lodo, locual podra resultar en un reventn.

Figura 42.Desarenador.

Figura43.Deslimizador.Figura44.Desgasificador.

Uno de los temas ms complejos con el cual las cuadrillas tienen que tratar son los descontroles depozos, un nmero de variables en cualquier trabajo de perforacin no solamente dictan cualesagentes qumicos compondrn el lodo y el carcter fsico del mismo, sino tambin sugieren la mejorvelocidad de circulacin para el lodo dentro del pozo. El fluido de perforacin y los motores de lainstalacin ayudan a determinar el tipo de barrena que se utilizar y otras de las caractersticas quedebe tener una instalacin de perforacin para un trabajo dado.El lodo se mezcla en las presas de lodo con la ayuda de una tolva dentro de la cual se echan losingredientes secos del lodo, estas presas contienen agitadores que mezclan al lodo ya sea con aceiteo con agua, dependiendo de las propiedades del lodo que sean necesarias (Figura 45)

Figura 45. Presa de Lodos.Las bombas de lodo es el componente primario de cualquier sistema de circulacin de fluidos (Figura 46), las cuales funcionan con motores elctricos conectados directamente a las bombas o conenerga transmitida por la central de distribucin, las bombas deben ser capaces de mover grandesvolmenes de fluido a presiones altas. Cuando se est circulando aire o gas, la bomba esreemplazada por compresores y las presas de Iodos no son necesarias

Figura 46. Bombas de Lodos.

4. Componentes del Sistema deEnerga.

Toda torre necesita una fuente de energa para mantener el sistema circulatorio y el de izajefuncionando, y en muchos casos tambin el sistema rotatorio requiere de esta energa para hacer unagujero. En el inicio de la perforacin, los motores de vapor proporcionaban energa a las torres (Figura 47), pero como los motores de diesel y gas proporcionaban ms energa y se tena msfcil acceso a estos, las torres con funcionamiento mecnico empezaron a suplantar a las torres confuncionamiento a base de vapor. La genteque trabajaba en estas torres las comenz a llamar torresmecnicas, porque los motores manejaban maquinaria especial, la cual, provea de energa a los componentes

Figura 47. Motor deVapor.

Despus, entre los aos de 1970 y 1990, los generadores elctricos, trabajando a base de motoresde diesel, comenzaron a remplazar al equipo mecnico usado para manejar los componentes de latorre de perforacin. Hoy, esas torres elctricas dominan el trabajo deperforacin.Mecnicamente o elctricamente, cada torre de perforacin moderna utiliza motores de combustininterna como fuente principal de energa o fuente principal de movimiento. Un motor de una torre deperforacin es similar a los motores de los automviles, excepto que los de la torre son ms grandesy ms poderosos y no se usa gasolina como combustible.La mayora de las torres necesitan de ms de un motor para que les suministre la energa necesaria.Los motores en su mayora utilizan diesel (Figura 48), porque el diesel como combustible es msseguro de transportar yde almacenar a diferencia de otros combustibles tales como el gasnatural, elgas LP o la gasolina.

Figura 48. Motores a Diesel

Los motores de diesel no tienen bujas como los de gasolina. La combustin se provoca por el calorgenerado por la compresin, que hace que se encienda la mezcla de gas y aire dentro del motor.Todo el tiempo el gas es comprimido, por lo que su temperatura se mantiene en un alto nivel,facilitando esta accin. As, los motores de diesel son llamados motores de combustinignicin, adiferencia de los motores de gasolina que son llamados chispaignicin.Como el tamao de una torre de perforacin depende de que tan hondo sea el agujero que se vaya aperforar, se pueden tener desde uno y hasta cuatro motores, ya que mientras una torre sea ms grande, podr perforar ms hondo y por lo tanto necesitar de ms energa, por ejemplo, las torresgrandes tienen de tres a cuatro motores, proporcionando un total de 3000 HP (2100 KW).Como ya se mencion, para transmitir la potencia desde la fuente primaria hasta los componentes dela instalacin existen dos mtodos el mecnico y el elctrico. Hasta hace poco, casi todas lasinstalaciones eran mecnicas, o sea, la potencia de los motores era transmitida a los componentespor medios mecnicos, actualmente, las instalaciones diesel-elctricas reemplazaron a las mecnicas

4.1.TRANSMISIN MECNICA DEENERGA.

En una instalacin de transmisin mecnica, la energa es transmitida desde los motores hasta elmalacate, las bombas y otra maquinaria a travs de un ensamble conocido como la central dedistribucin, la cual est compuesta por embragues, uniones, ruedas de cabilla, correas, poleas yejes, todos los cuales funcionan para lograr latransmisin de energa (Figura 49).

Figura 49. Transmisin Mecnica de Energa

4.2.TRANSMISIN ELCTRICA DEENERGA.

Las instalaciones diesel-elctricas utilizan motores diesel, los cuales le proporcionan energa agrandes generadores de electricidad (Figura 50). Estosgeneradores a su vezproducen electricidadque se transmite por cables hasta un dispositivo de distribucin en una cabina de control (Figura 51), de ah la electricidad viaja a travs de cables adicionales hasta los motores elctricos que vanconectados directamente al equipo, el malacate, las bombas delodo y la mesa rotara (Figura 52).

Figura50.MotoraDiesel.Figura 51.CabinadeControl.

Figura 52. Motor elctrico en elMalacate

El sistema diesel-elctrico tiene varias ventajas sobre el sistema mecnico siendo la principal, laeliminacin de la transmisin pesada y complicada de la central de distribucin y la transmisin decadenas, eliminando as la necesidad de alimentar la central de distribucin con los motores y elmalacate, otra ventaja es que los motores se pueden colocar lejos del piso de la instalacin,reduciendo el ruido en la zona de trabajo.

5. Componentes del Sistema para el Control delPozo.

5.1EQUIPO PARA EL CONTROL DELPOZO.

5.1.1 Preventores.

La funcin de los preventores es el de controlar el paso de fluidos de una formacin productora haciala superficie, tanto por el espacio anular como por el interior de la tubera de produccin o de trabajo,ya sean gas, aceite, o agua.

Clasificacin de lospreventores:

De Interiores. De ariete. Esfricos. Anular mecnico.

Preventores de interiores.

Su funcin es controlar el paso del fluido que proviene del interior de la tubera de produccin o detrabajo. Estos se clasifican en dos tipos:

De saeta o dardo (vlvula de contra presin).- Es un preventor de revestimiento interno parasarta de perforacin que cierra eficazmente el recinto de la tubera para sellar la presin delpozo, cuando se introduce al pozo se abre apenas se restaura la circulacin. el recinto de la sarta de perforacin secierra hermticamente y automticamente bajo la accin de un resortede cierre ayudado por la presin del pozo la vlvula se abre automticamente al reanudarse lacirculacin.

De cada o de encajar (vlvula de retencin automtica). - La vlvula de retencin de encajares una unidad pesada que permanece en el piso de la cabra hasta que se necesite, una vezpuesta en la sarta de perforacin acta como vlvula automtica de retencin, la accincortadora del fluido de perforacin circulante no la desgasta por abrasin y no requierereemplazo frecuente, al tiempo que la vlvula de retencin proporciona sello hermtico contralos fluidos ascendentes, la esfera retenedora cargada a resorte se abre fcilmente de lodocirculante a fin de recuperar el control del pozo.

Preventores de ariete.

Se utilizan como control superficial en un pozo, para sellar el espacio anular cuando se tiene tuberaen su interior o cerrarlo totalmente, funciona casi siempre hidrulicamente para cerrar el espacioanular alrededor de la tubera en el pozo, los arietes para tubera deben ajustarse alrededor delpermetro de cualquier clase o tamao de tubera que se encuentre en el pozo.

Se usan unidades sencillas y dobles y se colocan sobre el cabezal de tubera de revestimiento o deproduccin, sus bridas deben tener las mismas especificaciones API que el cabezal donde seinstalen, si no es de la misma medida, se utilizar un carrete o brida adaptada para efectuar el enlacecorrespondiente.

Existen cuatro tipos de preventores de ariete:

De dimetro sobre medida.- Este tipo de ariete de tubera se utiliza para sellar el espacioanular comprendido entre el exterior de la tubera de produccin o de trabajo y el dimetrointerior del preventor cuando se tiene una seal de fluidos en el pozo. Consta de un elementode hule, cuya funcin es efectuar el sello sobre la tubera en uso, adems cuenta con unempaque superior, el cual efectuara el sello en la parte interna del cuerpo del preventor.

De dimetro ajustable o variable.- Este tipo se utiliza para sellar el espacio anularcomprendido entre el exterior de la tubera de produccin o de trabajo y el dimetro interior delpreventor cuando se tiene una seal de fluidos en el pozo. La construccin del elemento desello se hace d tal manera que proporciona una cantidad de hule para efectuar el sello,presentan la ventaja de no cambiar arietes al manejar diferentes dimetros de tubera, ya quesellan ajustndose al dimetro de la TP, las ms usadas de este tipo son los que manejan el rango de dimetros de a 5 pulgadas.

Ciegos.- se utilizan para cerrar totalmente el pozo, al no tener tubera en su interior y que porla manifestacin del fluido que presente, no sea posible introducirla. Consta de un empaque frontal plano, construido a base de hule vulcanizado en una placa metlica y de un sellosuperior.

De corte.- Su funcin es la de cortar la tubera de produccin o de trabajo y cerrar totalmenteel pozo. Cuando al introducir o sacar tubera del pozo, surgiera una manifestacin de losfluidos contenidos en l, que no permitiera sentar la tubera en las cuas de la rotaria paracolocar la vlvula de seguridad, en este momento se operan los arietes de corte, cortando latubera quedando sellado el flujo de fluidos del pozo. Est formado por un ariete inferior y otrosuperior, el ariete superior aloja el empaque de las cuchillas efectuando un sello hermtico almomento de cortar la tubera.

Preventores esfricos.

Se utilizan principalmente para sellar el espacio anular o el pozo franco, cuando se detecta una sealde cabeceo al momento de estar moliendo, metiendo o sacando tubera del pozo.Es el accesorio que forma parte del conjunto de preventores y tiene la habilidad de efectuar cierreshermticos a presin, en cualquier cuerpo que est dentro del pozo, sin importar su forma o en pozofranco, para ello utilizan como elemento una unidad de caucho de alta calidad con insertos,hacindolos ms efectivos y alargando su vida til, la forma y tamao de sello est regido por lamarca del preventor.Como ventajas se pueden mencionar que proporcionan dimetros amplios de paso, el tamao yforma de sucuerpo (esbelto y sin salientes) hace ms fcil su manejo, son diseados para rangos depresin de trabajo desde 3000 y hasta 20,000 lb/pg., en el instante que se detecte una seal decabeceo en un pozo, el preventor esfrico anular es operado para cerrar, sin importar la forma de laherramienta que est en su interior, ya que al darse un sello hermtico queda controlado el flujo por elespacio anular o se cierra totalmente el pozo si no se tiene tubera dentro de l.

Preventor anular mecnico.

Se utiliza en donde se operan pozos de bombeo mecnico o hay operaciones donde se hacenecesario introducir tubera bajo presin, ah en esas labores utilizamos los preventores dereventones anulares.Los preventores anulares mecnicos son diseados variando nicamente los hules que se colocan deacuerdo a la tubera que se manejar, as como los topes superiores, ya que stos varan de acuerdoa su dimetro interior

ELEMENTOS DEL CONJUNTO DE PREVENTORES.

Cabezal de la tubera de revestimiento, forma parte de la instalacin permanente del pozo y seusa para anclar y sellar alrededor de la siguiente sarta de tubera de revestimiento. Las salidaslaterales del cabezal pueden utilizarse para instalar las lneas secundarias (auxiliares) decontrol y su uso debe limitarse para el caso de emergencias. Cuando las lneas no estninstaladas, se recomienda disponer de vlvulas y un manmetro en dicha salida.

Carrete de control, se instala para conectar las lneas de matar y estrangular del conjunto depreventores. El API permite que estas lneas se conecten a un preventor con salidas laterales,eliminando al carrete con la ventaja de disminuir la altura del conjunto de preventores. Sinembargo, en la mayora de los casos se prefiere usar carrete ya que como est sujeto a laerosin, resulta ms econmico cambiar un carrete que un preventor.

Conjunto de preventores, es el ensamble vertical del equipo especial en la parte superior de latubera de revestimiento que se usa para cerrar el pozo al flujo, con o sin tubera deperforacin en el agujero. Las operaciones de los dispositivos de cierre debern ser rpidos yconfiables aun cuando estn cubiertos de lodo(Figura 54)

Figura 54. Conjunto dePreventores (BOPs)

Los criterios para seleccionar el arreglo de preventores deben de considerar la magnitud del riesgoexpuesto y el grado de proteccin requerida. Cuando el riesgo es pequeo (presiones de formacinnormales y reas desrticas o montaosas alejadas de los centros de poblacin), se requiere de un arreglo de preventores sencillo y de bajo costo. Si el riesgo es mayor (presiones de formacinanormales, yacimientos de alta productividad o alta presin, reas densamente pobladas, grandesconcentraciones de personal y equipo como en el caso de barcos o plataformas marinas), el arreglodebe ser ms complejo y en consecuencia de mayor costo.

5.3.2. El Acumulador.Los preventores se abren y se cierran con fluido hidrulico que va almacenado bajo presin en unaparato llamado acumulador, los cuales son recipientes en forma de botellas o esfricos que estnlocalizados en la unidad de operaciones siendo aqu donde se guarda el fluido hidrulico, para poderllevar el fluido hidrulico del acumulador a los preventores, se tienden fuertes lneas para soportaraltas presiones y cuando las vlvulas de control se activan, el fluido hace que los preventorestrabajen, ya que los preventores deben de sellar rpidamente es necesario que el fluido este desde1,500 y hasta 3,000 psi de presin utilizando gas nitrgeno contenido en los recipientes.El acumulador casi siempre va colocado como a 100 ft. de la instalacin para que si ocurre unincendio o reventn, el acumulador no sea averiado y las vlvulas puedan ser utilizadas para cerrarlos preventores, existe un tablero de control situado en el piso de la instalacin para poder operar lospreventores, en zonas muy fras, los acumuladores deben de estar protegidos contra el frotenindolos bajo calefaccin para mantener el aceite hidrulico fluyendo y para asegurar que loscontroles elctricos se mantengan secos, pudindose agregar al fluido hidrulico un anticongelantecomo el glicol de etileno.

5.3.3. El Estrangulador.Cuando ocurre un cabeceo, al cerrar el pozo con uno o ms de los preventores, se tiene que seguirperforando por lo que hay que circular fuera el fluido invasor con fluido de peso apropiado llamadofluido de control, para tal operacin se instala un juego de vlvulas llamadas estranguladores (Figura 55), estos van conectados a los preventores con la lnea del estrangulador, o sea, cuando un pozose ha cerrado, el lodo y el fluido invasor son circulados hacia fuera por medio de la lnea delestrangulador y a travs del juego de conexiones del estrangulador. Los estranguladores son vlvulasajustables y fijas.Los estranguladores ajustables son operados neumticamente ohidrulicamente ytienen una apertura capaz de ser cerrada o restringida, la cual vara en tamao, desde la posicin decerrado y hasta la completamente abierta. Un estrangulador fijo tiene un flujo restringido de tamaopermanente. Cualquiera de los casos, la idea es que el flujo de los fluidos del pozo pueda sercirculado a travs de los estranguladores y que se pueda mantener la suficiente presin dentro delpozo para evitar que entre ms fluido de la formacin mientras se est llevando a cabo la operacinde cerrar elpozo

Figura 55.VlvulasComo los estranguladores son susceptibles a obstrucciones y desgaste bajo altas presiones,generalmente es necesario instalar varios estranguladores para permitir el cambio de unestrangulador a otro, de aqu el nombre juego de conexiones del estrangulador. Los estranguladoresajustables generalmente son controlados desde un tablero de control remoto en el piso de lainstalacin (Figura 56)

Figura 56. Tablero decontrol para Estranguladores.

5.3.4. El Separador de lodo y gas.

Este es una pieza que salva el lodo utilizable que sale del pozo mientras se est circulando haciafuera y separa el gas flamable para que pueda ser quemado a una distancia segura de la instalacin.

La mayora de los separadores de lodo y gas son hechos de una seccin de tubera de dimetrogrande que utiliza deflectores internos para hacer que el chorro de lodo y gas se muevan msdespacio y un arreglo de tubos en forma de "S" en el fondo para permitir que el lodo fluya hacia eltanque de la zaranda vibratoria, como el gas se mantiene encima del lodo existe un tubo de descargaen la parte de superior permitiendo que el gas vaya hacia el quemador sin hacer mucha presincontra del lodo.El equipo de control requiere de especial atencin por parte de la cuadrilla, se tiene que inspeccionary operar de vez en cuando para asegurar que todo est funcionando bien, tambin se deben tenerprcticas de emergencia como si estuviese ocurriendo un reventn cuando se est perforando enterritorio donde se espera que las presiones subterrneas sean extremadamente altas, para saberqu hacer en el momento de una emergencia.Jonathan GuanoPgina 1