SISTEMA DE ELEVACION, DEL EQUIPO DE PERFORACION.

1. Introducción.

El cable de perforación sostiene el arreglo perforación por medio de un sistema de

poleas y varios dispositivos de agarre, los cuales son conocidos como el Sistema de

elevación.

2. Objetivo.-

Aportar los medios para levantar y bajar la sarta de perforación, la tubería de

revestimiento y otros equipos sub superficiales, para realizar conexiones y viajes.

El sistema de izaje es un componente vital de un equipo de perforación. Este sistema

suministra un medio por el cual se da movimiento vertical a la tubería que esta dentro

del pozo; esto es, bajar y sacar la sarta de perforación y la T.R.

3. Los principales componentes de este sistema son:

La corona

polea viajera (sistema de poleas).

Gancho

Elevadores

El cable de perforación.

El malacate.

3.1. BLOQUE CORONA

Arreglo de poleas montadas en vigas, en el tope de la torre. La mayoría tienen de 4 a 7

poleas que pueden ser de 5 pies de diámetro, montadas sobre cojinetes de rodillo.

El número de poleas está determinado por el peso que este deberá levantar. Las poleas

son fabricadas de acero de manganeso templado a fuego

y/o de acero de aleación especial.

Hay dos características importantes que se deben tener

presentes:

El radio de las ranuras de las poleas, por donde

deberá correr el cable, tiene que coincidir con el

diámetro externo del cable.

El diámetro de la superficie del rodamiento es muy

importante para juzgar si el cable y la polea podrán

funcionar bien en conjunto.

3.2 BLOQUE VIAJERO

Como su nombre lo indica, es de libre movilidad. También se le conoce como: Block y

Gancho.

Sube y baja entre dos posiciones del la torre. Está compuesto por un sistema de poleas

múltiples y movibles en las que va ensamblado en su extremo inferior el gancho el cual

soporta la sarta y los eslabones que sostienen los elevadores.

Provee ventajas mecánicas apara alinear el manejo de cargas pesadas. La sección de

cable entre la corona y el malacate se llama línea viva porque es la parte del cable que

se mueve cuando el bloque viajero sube o baja en la torre.

La punta que baja de la corona hasta el ancla se llama línea muerta porque esta fija al

ancla y no se mueve.

3.3. EL GANCHO

Es una pieza de conexión suspendida en el bloque viajero que sirve para agarrar las

diferentes piezas del equipo. Puede ir enganchado al bloque viajero o ser una parte

integral de este.

Un fuerte resorte dentro del gancho amortigua el peso de la tubería para que las roscas

de las uniones no se dañen al enroscarlas o desenroscarlas. Tiene un cerrojo de

seguridad para la unión giratoria y orejas a ambos lados para agarrar los eslabones del

elevador.

Algunos tienen accesorios especiales como amortiguadores para absorver los choques

y evitar que la tubería rebote, conexión de pasador flexible para eliminar la carga

desigual sobre las orejas del elevador, posesionador opcional que hace girar al

elevador hasta la posición requerida y también impide que el gancho y el elevador giren

cuando se enrosca tubería.

3.4 ELEVADORES

Son abrazaderas extremadamente resistentes que sujetan la sarta de tubería, ya sea

de perforación, de revestimiento o de producción, de tal manera que la sarta de tubería

pueda ser descendida dentro del agujero o sacada de él.

Los elevadores de tubería usados específicamente para tubería de perforación están

asegurados al gancho por medio de eslabones, o asas.

Tipos de elevadores

Elevador tipo Cuello de Botella: Este tipo de elevador puede levantar tuberías de

perforación que tienen un ahusamiento de 18 grados en el hombro de la unión de

tubería, justo donde se une con la tubería.

Tanto los elevadores de cuello levadizo como los del tipo cuello de botella, se pueden

conseguir en dos modelos distintos:

1. Con un cerrojo central con abertura en el centro.

2. Con una pequeña abertura lateral para acomodar la tubería de perforación.

Un modelo de elevador con cerrojo central tiene un

pasador de bisagra angulado que obliga que el elevador

se cierre cuando está cargado.

Elevador de tipo levadizo.- El elevador tipo cuello levadizo es el que se utiliza con un

tipo de tubería que tiene un hombro cuadrangular en la caja de la unión de tubería; la

superficie maquinada del elevador levanta contra el hombro cuadrado de la unión de

tubería.

Este tipo de elevador también se usa con portabarrenas y tubería de perforación para

agujeros de diámetro reducido que no tienen hombros donde el elevador pueda agarrar.

En este caso, hay que atornillar un sustituto de izaje o una unión sustituta al

portabarrenas o a la tubería, para así proporcionar una superficie de agarre al elevador.

3.5. MALACATE

Es el elemento que utiliza la energía del

sistema de potencia para aplicarle una

fuerza al cable de perforación. Esta

provisto de un sistema de frenos para

controlar las altas cargas y un sistema

de enfriamiento para disipar el calor

generado por la fricción en las balatas.

El tambor del malacate tiene un

ranurado (lebus) para acomodar el

cable de perforación.

Tambor principal.- Es el que transmite la fuerza al cable de perforación y realiza la

acción de subir o bajar la polea viajera.

Cabrestante.- Son tambores colocados a ambos lados del malacate y son usados para

realizar operaciones rutinarias.

Frenos.- Son unidades importantes ya que de ellos depende parar el movimiento. El

freno principal de un malacate es mecánico del tipo de fricción (tambor o disco). Para

reducir el calor generado por los frenos de fricción se utilizan frenos auxiliares que

ejecutan una gran parte de la acción de frenar.

Embrague.- Se usa para acoplar mecánicamente el tambor elevador con la fuerza

transmitida.

Sistemas auxiliares de frenado

Los equipos mecánicos utilizan un freno auxiliar del tipo hidromático, el cual trabaja

impulsando agua en dirección opuesta a la rotación del tambor principal.

Los equipos eléctricos usan un freno auxiliar del tipo electromagnético en el cual se

generan dos campos magnéticos opuestos cuya magnitud depende de la velocidad de

rotación.

El sistema de frenos de fricción del carrete del malacate es importante para la correcta

operación. Sus requerimientos generales son:

- Seguridad y confiabilidad

- Efectividad

- Facilidad de mantenimiento

La seguridad y la confiabilidad, se obtiene con diseños cuidadosos.

Para que un sistema de frenado sea efectivo debe tener las siguientes características:

- Debe reducir la fuerza que debe ser aplicada para operar el freno.

- Debe relevarse así mismo conforme el carrete empieza a girar en la dirección de

levantamiento.

La fuerza de frenado del malacate proporciona una ventaja mecánica muy alta,

permitiendo que el frenado, aún para grandes cargas, se realice con una fuerza manual

razonable aplicada sobre la palanca de operación del freno.

Se dice que un sistema de frenado esta bien calibrado, cuando el peso de la polea

viajera es sostenido únicamente con el peso de la palanca.

Dimensiones del tambor elevador

Como la clasificación del malacate y el diámetro del cable de perforación están

relacionados, el diámetro del tambor elevador debe aumentar con la capacidad del

equipo. El uso de un tambor de menor capacidad de la requerida causaría esfuerzos

máximos en el cable, dañándolo y acortando su vida útil.

El diámetro mínimo del tambor debe ser de 24 veces mayor que el diámetro del cable.

La longitud del carrete deberá estar en función a una lingada de tubería, de tal manera

que se maneje sin que la línea enrollada en el carrete, sea mayor de tres camas.

Si existen más de tres camas ocurrirá una abrasión sobre el cable.

3.6. CABLE DE PERFORACION

Su función es resistir el peso de la

sarta de perforación durante las

operaciones de levantamiento y

descenso de la misma, así como el

de las tuberías de revestimiento.

El cable de perforación es una de las

partes más costosas en las

operaciones de perforación, por lo

tanto requiere de un cuidadoso

manejo y un mantenimiento

adecuado para prolongar su uso.

La trama de un cable describe la dirección en la que los alambres y los torones están

envueltos uno del otro. Es el tipo de construcción del cable.

La envoltura espiral de las torones en un cable de acero, hacia la derecha o hacia la

izquierda, visto desde arriba, se llama la trama del cable.

La trama derecha, indica que la dirección del espiral es hacia la derecha.

La trama izquierda, indica que la dirección del espiral es hacia la izquierda.

La trama REGULAR, señala que los hilos en cada torón están torcidos en

dirección contraria a la dirección del espiral de los torones; esta torsión en

direcciones opuestas fortalece el cable y reduce la tendencia a desenroscarse.

Los cables con trama LANG, tienen las torones y los hilos de cada torón torcidos

en la misma dirección.

Estos cables de trama LANG son usados en operaciones industriales más que

en los campos petroleros.

El trabajo principal que desarrolla un cable es:

Durante la perforación.

Viajes para cambio de barrena.

Introducción de tuberías de

revestimiento.

Operaciones diversas (pesca,

núcleos, etc.)

El cable más utilizado en la industria petrolera tiene una clasificación 6 x 19 SEALE con

centro de cable independiente. El número 6, se refiere al número de torones que rodean

al alma de cada acero independiente; el número 19, indica que cada toron tiene 19

alambres.

El API clasifica los cables como se indica a continuación:

De acero ranurado extra mejorado (EIPS)

De acero ranurado mejorado (IPS)

De acero ranurado (PS)

De acero ranurado suave (MPS)

El diámetro correcto del cable es el del círculo circunscrito tangente a todos los torones

exteriores como se muestra en la figura. Para medir el diámetro en la forma correcta se

recomienda el uso de un calibrador en la forma indicada.

El cable es un elemento de transmisión entre el sistema de potencia y el trabajo de

levantamiento del aparejo y durante su operación es sometido a: rozamiento, escoriado,

vibrado, torcido, compresión y estirado; razón por la cual se debe aplicar un factor de

seguridad en su diseño. El API proporciona los siguientes factores:

VIDA UTIL

De todos los accesorios reemplazables es decir, artículos que se desgastan más por el

uso en las operaciones de perforación el cable de perforación es la unidad de mayor

costo para el contratista de perforación, con la posible excepción del combustible y las

barrenas.

Estos cuidados incluyen:

1. Comprar el cable adecuado para el trabajo especifico

2. Usar poleas y tambor de tamaño apropiado

3. Mantener registros de servicio en toneladas-millas o km

4. Tener un programa de deslizamiento y corte bien planificado y mantener

cuidadosamente el cable.

DESLIZAMIENTO Y CORTE

Para planificar un programa de deslizamiento y corte es necesario tomar nota de

factores tales como:

1. Altura de Ia torre o mástil

2. Número de líneas ensartadas y diámetro de las poleas

3. Registro de las toneladas-milla o km que el cable rinde y debería rendir (según

operaciones).

El concepto del deslizamiento de una línea está basado en la idea de que, puesto que

la línea se desgasta más en ciertos puntos críticos, éstos deben ser cambiados

frecuentemente a diferentes posiciones, para evitar que se deteriore prematuramente

en los puntos críticos de trabajo durante las operaciones.

Las rupturas del cable de perforación pueden derivar en:

Lesiones a la tripulacion del equipo

Daños a la torre.

Caída de la sarta de perforación al agujero perforado.