Taladro de Perforación Rotatoria en Tierra

7/23/2019 Taladro de Perforación Rotatoria en Tierra

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ESCUELA POLITÉCNICA

NACIONAL

PERFORACIÓN I

TEMA: PARTES DEL TALADRO DE PERFORACIÓN

NOMBRES:

LIZETH FERNANDA FUERES FUERES

FECHA:

2012-08-20



Taladro de perforación rotatoria en tierra

Cuando se trata de seleccionar un taladro de perforación rotatoriapara perforar uno ovarios pozos, surgen interrogantes acerca de loscriterios que deben ser considerados para lograr el propósitoadecuadamente. Con el desarrollo de sistemas modernos deuidos deperforación resulta imprescindible contratar taladros que dispongandeecelentes sistemas de control de sólidos para aprovec!ar lasbondades de los uidos."e igual manera con el desarrollo de brocasm#s agresivas, la !idr#ulica de perforaciónrequiere de bombas delodos m#s e$cientes, la perforación de pozos !orizontales dealcanceetendido requiere de sistemas de levantamiento de ma%orcapacidad& en $ntodas estas situaciones deben ser consideradas almomento de seleccionar un taladro de perforación.Con la perforación de varios pozos desde una misma plataforma, !asido posible una!orro importante en cuanto al tiempo de movilizacióndel equipo de perforación."ebido a que los desplazamientos de unpozo a otro puede ser realizado entre dos %cuatro !oras.

Elementos de un taladro de perforación

'l taladro de perforación puede ser presentado por componentes osistemas, lossistemas de perforación est#n integrados por varioscomponentes. "esde el punto devista operativo es convenientemostrar al taladro por sistemas, pero desde el punto devista did#cticoes bueno conocerlo por componentes. ( continuación se presentaunadescripción de los componentes de un taladro de perforación entierra % la $gura 2muestra al taladro por componentes.



1. !lo"ue corona o Cro#n !loc$



's un apare)o $)o de perforación % est# ubicado en el tope de la torre.'ste sistema de poleas permite el deslizamiento del cable deperforación a trav*s de ellas durante la ba)ada o subida de la sarta deperforación. 'isten varios modelos de bloque coronas % su selección

depende del taladro de perforación, as+ como de las cargas quedeber# soportar.

%. Ta&la de a'ua o (aterta&le

a tabla de agua est# ubicada en el tope de la torre % es la base quesirve de soporte al bloque corona.

). Torre* castillo de perforación o +erric$

's una estructura de acero con una altura su$ciente que permita lasdiversasoperaciones durante la perforación de un pozo. u diseo debeconsiderar las cargas detensión % comprensión a la cual estar# sometida. a torre o m#stil deperforación debesuperar la longitud de una parada / pies .

,. Pluma o 'uinc-e



's un cable de cable de acero enrollado a un tambor que funciona!idr#ulicamente, esoperado por los cueros desde la mesa rotaria % usado para la subidao ba)ada de

!erramientas desde el patio !asta el piso o de perforación oviceversa.

. Plataforma del encuellador o /on$e0&oard

'sta plataforma est# diseada para almacenar toda la tuber+a deperforación que se va ausar para alcanzar la profundidad total delpozo. 'l en cuellador es encargado deacomodar la tuber+a durante losvia)es % ubicarla en $las de paradas de lado % lado dela plataforma detal manera que *sta quede ordenada % debidamenteasegurada."urante la corrida de tuber+a en el pozo, el en cuellador

debe ba)ar la tuber+amanteniendo el orden de sacada de las paradaspara no ocasionar cambios en el tall% de perforación. 'stosprocedimientos son realizados durante via)es cortos, cambios debroca, toma de registros el*ctricos, etc..

. !lo"ue 2ia3ero o Tra2elin' !loc$

'l bloque via)ero es el apare)o de perforación que se desplazaverticalmente desde unos pocos pies ba)o el bloque corona !astaunos pocos pies sobre el piso de perforación.'ntre el bloque bloquevia)ero % el bloque corana van ensartadas varias vueltas delcable de

perforación / depende del n3mero de poleas . 'isten algunos tiposde bloque via)eros % su selección depende de las cargas que debe



soportar durante lasoperaciones de perforación. a $gura 4 muestraun tipo de bloque via)ero.

4. 5anc-o o 6oo$

u función es enganc!ar a la unión giratoria o s5ivel % de estamanera subir o ba)ar lasarta de perforación. 'l ganc!o dispone de unseguro de f#cil mane)o % es operado por un cuero mediante unapalanca desde el piso de perforación.

7. Ore3a de s#i2el

'ste dispositivo permite que el s5ivel sea enganc!ado % de estamanera subir o ba)ar lasarta de perforación.'l cuello del cisne es la parte superior del s5ivel donde se conecta lamanguera de perforación % permite en primera instancia el bombeode uido !acia la sarta, luego!asta la broca % $nalmente !acia elanular.

18. Unión 'iratoria o S#i2el

's un sistema especial que permite simult#neamente la circulacióndel uido % larotación de la sarta de perforación. 'n la parte superioresta su)eta al ganc!o % en la parte inferior est# conectado al 6ell% atrav*s de un elemento giratorio empaquetado.'l s5ivel debe sercapaz de soportar el peso de la sarta de perforación mientras estarotando a altas revoluciones por minuto.

11. /an'uera de perforación rotatoria



's una manguera de cauc!o cubierta por malla met#lica que permitesu eibilidad a lavez que resiste las altas presiones de bombarequeridas para circular el uido de perforación a lo largo del pozo.'sta manguera conecta a la tuber+a vertical % el s5ivel mediante elcuello de cisne.

1%. Tu&er9a 2ertical o Standpipe

a tuber+a vertical se levanta )unto a la estructura de la torre %permite la coneión dela tuber+a super$cial que vienen desde lasbombas de lodo !asta un etremo de lamanguera de perforación.

1). :ell0

'l 6ell% es un v#stago !eagonal o cuadrangular que conecta el s5ivel

% la sarta de perforación % permite transmisión de rotación desde lamesa rotaria a la sarta. "ebido a



las altas cargas % torques a los que est# sometido el 6ell% durante laoperación de perforación se requiere de una aleación especial que losresista. 7ormalmente, se usaun 6ell% !eagonal de 2 pies delongitud. (ctualmente, el 6ell% !a sido reemplazado por el top drivedebido a que cumple la misma función pero, *ste tiene

algunasventa)as. 9na venta)a importante es que el top drive perforapor paradas / tres tubos locual es un a!orro de tiempo considerable,% desde el punto de vista de seguridad, con eltop drive lostraba)adores est#n menos epuestos a riesgos.

1,. Soporte de la torre

Corresponden a las patas que sostienen la torre de perforación %est#n asentadas al pisode perforación.tipo de ganc!o de perforación.

:igura . ;loque via)ero % ganc!o / <ravelin



1. Casa del perro

's el lugar donde se encuentran algunos instrumentos / geolograp!,de lectura de nivelde tanques, tasa de retorno, etc usados para elcontrol de la perforación. 'ste sitio es usado como o$cina delsupervisor del taladro para llevar el registro de tall%, ;=( % detodaslas !erramientas que est#n siendo corridas en el pozo.

1. Piso de perforación's la planc!ada donde se realizan todas las operaciones super$cialestales como movimiento e instalaciones de !erramientas, coneionesde tuber+a, etc. 'sta #rea debe estar libre de obst#culos %permanentemente limpia, no se recomienda la presencia de personasa)enas a la operación.

14. /esa rotaria

"urante la perforación, la mesa rotaria transmite la rotación al 6ell% atrav*s del 6ell%bus!ing % *ste a su ves a la sarta de perforación.(dem#s, debe soportar la carga de lasarta de perforación cuando seinterrumpe la perforación % *sta queda suspendida sobrelas cuas. a$gura muestra un modelo de mesa rotaria. (ctualmente, la ma%or+adetaladros de perforación tienen instalado el sistema ><op drive? quepermite rotar lasarta de perforación sin necesidad del 6ell%.

17. ;reno del malacate



:reno de malacate o pata de cabra es una palanca que permite alperforador frenar lasubida o ba)ada de la sarta de perforación %tambi*n controlar el peso sobre la brocadurante la perforación. 'nde$nitiva es el freno del tambor del malacate.

1<. = /alacate

's un sistema que sirve como centro de control de fuerza del con)untoelevador, est#formado por un tambor elevador controlado por frenosde alta potencia.

%8. Sistema del e3e del tam&or del malacate

')e del tambor del malacate soporta al tambor a la vez que permite larotación delmismo a trav*s de un sistema de engrana)es.

%1. Sistema de transmisión /otores /alacatea energ+a producida por los motores es convertida en movimientorotatorio el cual estransmitido al malacate a trav*s del sistema detransmisión mec#nico / engrana)es %cadenas que permite realizar ellevantamiento de la sarta de perforación. 'ntaladroselectromec#nicos no son necesarios estos sistemas detransmisión.

%%. /otores

9n taladro de perforación moderno requerir# de dos a tres motoresgeneradores que proporcionen entre 1,000 % 2,000 caballos de fuerza



/ =@ para operar el malacate, larotaria / <op drive % las bombas delodo % los otros sistemas. 'stas fuentes de energ+ason motores adiesel o gasolina, o unidades diesel A el*ctricas que suministranenerg+amec#nica o el*ctrica al equipo involucrado.

%). >arandas

Constitu%e parte importante del equipo de control de sólidos, es elprimer dispositivoque dispone el taladro para ese propósito % est#formado por mallas met#licas con unadeterminada inclinación % unmotor que produce un movimiento vibratorio que a%uda alaseparación de sólidos m#s grandes. as mallas son intercambiables %el tamao delos agu)eros depende del tipo de formación que est*perforando. a $gura B muestrauna zaranda vibratoria.

%,. Tan"ues de lodo

os tanques de lodo de un taladro de perforación deben estarequipados con losdispositivos necesarios para mantenerpermanentemente el lodo de perforación en lascondiciones

apropiadas, entre los dispositivos m#s importantes se tienen losagitadores,v#lvulas, bombas de transferencias, sensores de nivel, etc.9n taladro de perforacióndebe tener su$cientes tanques para realizaractividades de almacenamiento o reserva,mezcla, limpieza %tratamientos del lodo.

%. Sistema de transmisión /otores!om&as

@arte de la energ+a mec#nica generada por los motores es transmitidaa las bombas delodo a trav*s del sistema de transmisión mec#nico/ cadenas % engrana)es .(ctualmente, la ma%or+a de taladros de

perforación son electromec#nicos. 's decir, losmotores generadores



producen energ+a el*ctrica que es almacenada % distribuida paraelconsumo de los diferentes equipos.

%. Su&estructura

a subestructura es la base que sirve de soporte para la mesa % torrede perforación, debe tener la su$ciente capacidad % resistencia para

soportar las cargas a las que estar#sometida durante la operación deperforación.%4. !om&as de lodo

as bombas de lodo se constitu%en el elemento clave de laperforación. 7ormalmente,un taladro de perforación cuenta con tresbombas de lodo de las cuales dos est#noperando % una es mantenidaen standb%. as bombas deben tener su$ciente capacidadde bombeo% presión para alcanzar la profundidad total programada. as bombasdelodo analógicamente corresponder+an al corazón de un taladro de

perforación rotatoria.a $gura muestra el set de bombas de lodo.

%7. Ca&le o perforación



'l cable de perforación proporciona un medio para aplicar torque altambor delmalacate para proveer la fuerza elevadora en el ganc!osuspendido ba)o la poleavia)era. :abricado de acero de 1 a 1. pulgadas de di#metro % .000pies de longitud.'nrollando la l+nea r#pida del cable en el tamborelevador del malacate se levanta la polea via)era % da una venta)a

mec#nica en el levantamiento de la carga proporcional aln3mero del+neas pasadas a trav*s de la polea de la corona % de la polea via)era.

%<. E3e 0 ca&e?as de 'ato o Cats-aft and Cat-eads's el e)e del malacate con cabeza de gato en cada lado que permite!alar una l+nea decable para apretar la tuber+a de perforación.almacenamiento. a $gura muestra el malacate de perforaciónrotatoria.g bloc6 and !oo6

'n de$nitiva son varias las funciones que debe cumplir este sistema %por lo tanto, almomento de seleccionar un taladro de perforación sedebe tomar en consideración losrequerimientos de este sistema paraalcanzar los ob)etivos planteados. os elementosque constitu%en elsistema de levantamiento son los siguientesDalacate+nea deperforación;loque corona;loque via)eroEanc!o(ncla de la l+neamuertaCarrete de almacenamientoComo se observa en la $gura 8 elcable de perforación sale del carrete % pasar por elancla)e, se ensartavarias vueltas entre las poleas del bloque via)ero % el bloquecoronadependiendo del n3mero de poleas % despu*s la punta es

asegurada en el tambor delmalacate. :inalmente, se deben a)ustar lospernos para anclar el cable. Cada ciertotonela)e-millas, el cable debeser deslizado % reemplazado por cable nuevo del carrete.'lenrollamiento del cable de perforación entre los bloques corona %via)ero produceuna venta)a mec#nica en el levantamiento de la cargaque es proporcional al n3merode l+neas pasadas a trav*s de los dosbloques. 'sto reduce signi$cativamente la tensión

.



:igura F. istemas de un taladro de perforación rotatoriaSistema rotatorio

'l sistema rotatorio permite la rotación de la sarta de perforación %consta de lossiguientes elementos 9nión giratoria o5ivelGell%DesarotariaGell%bus!ingarta de perforacióna mesarotaria transmite la rotación al 6ell%bus!ing % *ste a su ves al 6ell%que est#directamente conectado a lasarta de perforación. a rotación es necesaria )unto conel peso sobre la broca para

ocasionar la ruptura de la roca % de esa manera avanzar enlaperforación. 'so implica que de no funcionar el sistema rotatorio, laperforaciónestar+a limitada al uso de motores de fondo % sólo seperforar+a en el modo dedeslizamiento / sliding . a $gura 10muestra la disposición del sistema rotatorio %sus elementos.en la l+nea de perforación.

6erramientas de la sarta de perforación@uesto que la sarta de perforación es un elemento importante dentrodel sistemarotatorio, vale la pena describir sus componentes m#scom3nmente usados. a sarta de perforación se compone de tuber+a

de perforación % el ensambla)e de fondo / ;=( .a siguiente listapresenta las !erramientas de una sarta de perforación t+pica.;roca;itsubDud motor DH"ubcrossover:loatsub'stabilizadores"rill collarespiralados=eav% 5eig!tdillpipeDartillo !idr#ulico"rill pipe

!roca

a broca de perforación rotatoria es una de las !erramientastecnológicamente m#sre$nada en el proceso de fabricación. Istaentra en contacto directo con la formación % por efecto de rotación %peso sus dientes rompen la formación % de esta manera seavanza en

profundidad. @uesto que es considerada una variable de



perforaciónsusceptible de ser optimizada ser# tratada con m#sdetalle en la siguiente sección.'s la !erramienta de corte localizada en el etremo inferior de lasarta deperforación % se utiliza para triturar %Jo cortar las formacionesdel subsuelodurante el proceso de perforación

Tiposos tipos de broca m#s utilizados para la perforación de pozospetrolerosa estructura de corte o conos.Co)inetes.Cuerpo de labroca.en nuestro pa+s, se clasi$can de la siguiente manera!rocas Tricónicas'st#n formadas por tres conos cortadores que giran sobre su propioe)e. Kar+an de acuerdo con la estructura de corte, pueden tenerdientes de acero fresados o de insertos de carburo de tungsteno %cambiar en función de su sistema de rodamiento. as brocastricónicas constan de tres componentes

1 a estructura de corte o conos.

2 Co)inetes.

4 Cuerpo de la broca.



/artillos de perforación

"urante la perforación de un pozo no se est# libre de problemas depega de tuber+a. 's por ello que en toda sarta de perforación debeestar instalado un martillo !idr#ulico omec#nico. 'l martillo !idr#ulicoes cargado desde super$cie mediante tensión %dispone de un sistema!idr#ulico interno que le permite dispararse a una determinadacarga.'l martilleo puede ser producido !acia arriba o !acia aba)o

dependiendo del problema espec+$co del pozo. Cuando el problemade pega es por diferencial de presión. @rimero se bombea una p+ldoralubricante de ba)o peso para tratar de reducir la carga !idrost#tica %librar la sarta, pero cuando la pega es mec#nica la me)or alternativason los martillos..

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