Equipos de Perforacion Rotaria

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Equipos de Perforacin Rotatoria

Equipos de Perforacin RotatoriaNDICEIntroduccin I. EQUIPOS TERRESTRES Componentes de un equipo de perforacin terrestre Mstil Consideraciones para el diseo Clculo de la capacidad del mstil Sistema de energa Transmisin de energa Sistema de elevacin Sistema de aparejo de poleas Combinaciones de aparejos Malacate Factor importante en el funcionamiento de un equipo Potencia de entrada Factores de diseo del cable Frenos de friccin del malacate Dimensiones del carrete Relacin de velocidad Embragues Freno auxiliar Block y cable de perforacin El equipo rotatorio La flecha y mesa rotatoria Sistema TOP DRIVE 3 3 3 4 4 4 5 6 7 7 8 9 9 10 11 18 19 20 22 24 26 26 27 27

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Procedimiento para desmantelar, transportar e instalar equipos de perforacin convencionales y diesel elctricos Procedimiento para izamiento de mstil II. UNIDADES MVILES DE PERFORACIN MARINA Equipos de perforacin sumergible (barcaza) Plataforma autoelevable (jack-up) Sumisumergibles Barcos perforadores Plataformas con piernas tensionadas (TLP) Movimiento Riesgos Equipos fijos de perforacin Capacidad de carga y dimensiones Plataformas fijas protectoras Traslado y armado de las plataformas fijas Estructuras aligeradas Glosario Preguntas y respuestas Equipo de perforacin con sus siete paquetes Anexo - tabla de equipos 28 29 29 30 30 32 34 34 36 37 38 39 39 41 41 42 43 45 46

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Equipos de Perforacin RotatoriaINTRODUCCIN En ese contexto, los equipos de perforacin han evolucionado al parejo. Pero en tiempos recientes, los requerimientos para explorar y explotar nuevos yacimientos en localizaciones inaccesibles, han dado hincapi para promover el desarrollo tecnolgico de los equipos de perforacin. El primer pozo se empez a perforar en Ebano, SLP el 1 de abril , de 1901 sin que obtuviera produccin considerable. El primer pozo con produccin significativa ( 1500 Bls/da a 1650 pies de profundidad), fue localizado por el ingeniero mexicano Ezequiel Ordez en el cerro de La Pez. Brot el 3 de abril de 1904. Se descubre uno de los mejores campos de Mxico y el mundo. Hasta la fecha, se han utilizado equipos de perforacin muy diversos como se observar en el desarrollo de este trabajo. En la figura 1 se presenta la clasificacin de los equipos que actualmente operan en la industria petrolera. I. EQUIPOS TERRESTRES Los equipos terrestres se clasifican en equipos convencionales y autotransportables. La diferencia es

Figura 1

Aqu se describirn los principales componentes de los equipos terrestres y marinos. Brevemente se mencionarn sus principales caractersticas como: capacidad mecnica, dimensin del equipo, potencia, carga mxima y facilidad de transporte. El objetivo es familiarizar al lector con los componentes principales de los equipos de perforacin, as como mostrarle los utilizados en el pas y en algunas partes del mundo. Estos equipos son terrestres, barcazas, plataformas fijas y autoelevables; barcos, semisumergibles y equipos de reciente tecnologa, empleados para la perforacin de pozos petroleros costafuera.

que los primeros tienen mayor capacidad en la profundidad de perforacin y los segundos, disponen de un conjunto de malacate-motores C.I. montados sobre un remolque que se autotransporta. As, cuenta con mayor facilidad de transporte de una localizacin a otra, pero con menor capacidad en la profundidad de perforacin. Componentes de un equipo de perforacin terrestre Un equipo de perforacin terrestre cuenta bsicamente con los siguientes componentes: sistemas de elevacin y rotacin; un mstil que sirve de soporte, una fuente de potencia, y un sistema de circulacin.

* MATT- Se le da ese nombre por el arreglo que es parecido a una mantarraya y que es el conjunto de patas y una plancha de la plataforma autoelevable que sirve como base de sustentacin y que se posiciona en el fondo para elevar el casco a la altura de trabajo. **TLP Tension Leg Platforms (plataformas con piernas tensionadas)

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soportar de lado. El mstil debe soportar el peso de la sarta en todo momento, mientras la sarta est suspendida del block de la corona y cuando descansa en la mesa rotaria. Las construcciones del mstil son de acero estructural y pueden ser: > Porttiles > Fijos Consideraciones para el diseo 1) El mstil debe soportar con seguridad todas las cargas (jaln) o soportar cargas que excedan la capacidad del cable. 2) Deber soportar el empuje mximo de la velocidad del viento. 3) La plataforma de trabajo tiene que estar a la altura apropiada de las paradas (tramos de tubera a manejar). Clculo de la capacidad del mstil (CM) Para calcular la capacidad del mstil se emplean las frmulas siguientes:Figura 2 equipo de perforacin terrestre.

Mstil: Es una estructura de acero con capacidad para soportar seguramente todas las cargas verticales, las cargas que excedan la capacidad del cable, y el empuje mximo de la velocidad del viento. La plataforma de trabajo tiene que estar a la altura apropiada para sacar la tubera del pozo en secciones de tres juntas de tubo (lingadas) que miden aproximadamente 27m. dependiendo del rango de la tubera. Se erige sobre una subestructura. sta sirve para dos propsitos principales, a) soportar el piso de perforacin, as como facilitar espacio para el equipo y personal y b) proveer espacio debajo del piso para alojar los preventores de reventones. La subestructura no slo soporta el peso de la mesa rotaria, sino el peso completo de la sarta, cuando est suspendida por las cuas. Los mstiles se clasifican de acuerdo a su capacidad para soportar cargas verticales y a la velocidad del viento que pueda

Eficiencia () = (carga real/carga equivalente) x 100 Capacidad mstil = (Carga suspendida x Nm. de cables totales)/ ( x Nm. de cables de la polea viajera) + peso corona + peso polea viajera. Ejemplo Qu porcentaje de la capacidad ( ) de diseo del mstil (2 piernas ) puede utilizarse si se tienen seis lneas en la polea viajera y ocho lneas en la corona con la lnea muerta fija a una pierna derecha del mstil? Datos T = Tensin en cada cable = W/6 Carga total en el mstil = 8T (T= tensin) Carga centrada absorbida por cada una de las piernas del mstil = 6T/2 = 3T Carga de la lnea de la cabra o rpida 0.5 T. Carga total en una pierna = carga centrada + carga

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lnea muerta + carga lnea cabra o rpida Sustituyendo Carga total en una pierna = 3T + 1T +0.5 T = 4.5T ( ) eficiencia = (carga real / carga equivalente) x 100 = (8T/9T) x 100 = 88.88 % EJEMPLO Cul ser la capacidad del mstil antes sealado si la carga a levantar (carga suspendida) es de 200,000 lb y si se cuenta con un arreglo de poleas de seis lneas? Capacidad mstil = (Carga suspendida x Nm. de cables totales)/ ( x Nm. de cables de la polea viajera) + peso corona + peso polea viajera. Sustituyendo C.M. = (200 000 lb x 8 )/( 0.88 x 6)+ 6000 lb = 309,030.3 lb Cap. del mstil con 4 lneas: Es igual 8.75 la tensin del cable (peso al gancho/nm de lneas) Cap. del mstil con 6 lneas: Es igual 11.25 la tensin del cable (peso al gancho/nm de lneas) Cap. del mstil con 8 lneas: Es igual 13.75 la tensin del cable (peso al gancho/nm de lneas) Cap. del mstil con 10 lneas: Es igual 16.25 la tensin del cable (peso al gancho/nm de lneas) A continuacin se presenta una tabla calculada con la tabla de datos prcticos:

Carga al ancho en toneladas 20 75 100 125 50 75 100 125 50 75 100 125 50 75 100 125

Num. de Factor lnea 4 4 4 4 6 6 6 6 8 8 8 8 10 10 10 10 8.75 8.75 8.75 8.75 11.25 11.25 11.25 11.25 13.75 13.75 13.75 13.75 16.25 16.25 16.25 16.25

Capacidad del mstil un toneladas 109 164 219 273 94 141 188 234 86 129 172 215 81 122 163 203

Tabla 1 datos prcticos para la capacidad del mstil

3.- Sistema diesel elctrico c.a./c.d 1.-Los equipos de perforacin diesel mecnicos (convencional) son aqullos en que la transmisin de energa - desde la toma de fuerza del motor diesel de combustin interna - hasta la flecha de entrada de la maquinaria de perforacin (malacate, rotaria y bombas de lodo), se efecta a travs de convertidores de torsin, flechas, cadenas, transmisiones, cuya eficiencia mecnica vara y generalmente anda por el orden de 60% promedio (figura 3).

GCA- Generador de corriente alterna BBA.1- Bomba de lodos 1 BBA.2- Bomba de lodos 2 M-1 - Motor - 1 M-2 - Motor - 2 M-3 - Motor - 3

Sistema de energa Para llevar a cabo los trabajos de perforacin se cuentan con tres tipos principales de equipos, de acuerdo al sistema generador de potencia: 1.- Sistema diesel mecnico (convencional) 2.- Sistema diesel elctrico c.d./c.d.Figura 3

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2.- Los equipos de perforacin con sistema c.d./c.d. usan generadores y motores de corriente directa que tiene una eficiencia aproximada de un 95%. La eficiencia real en conjunto con la maquinaria de perforacin es de 87.5% debido a prdidas adicionales en los requisitos de fuerza de los generadores por induccin en el campo, soplador de enfriamiento, temperatura en conmutador, escobillas y longitud del cable alimentador. En este sistema, la energa disponible se encuentra limitada por la razn de que slo un generador c.d. se puede enlazar elctricamente a un motor c.d. dando por resultado 1600 H.P disponibles para impulsar el malacate (fi. gura 4).

corriente (alterna a directa) scrs (silicon controlled rectifier). Obtienen una eficiencia de un 98%; cuya energa disponible se concentra en una barra comn (PCR) y puede canalizarse parcial o totalmente a la maquinaria de perforacin (rotaria, malacate y bombas) que se requiera. La ventaja de este sistema es tal que, en un momento dado y de acuerdo a las necesidades, toda la potencia concentrada en las barras podra dirigirse o impulsar al malacate principal teniendo disponible una pote