UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL

FACULTAD CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

CARRERA TECNOLOGÍA DE PETRÓLEOS

DESCRIPCIÓN, FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS DE CEMENTACIÓN SITUADAS EN UNA UNIDAD MOVIL

REALIZANDO LA CEMENTACIÓN DE UN CASING CONDUCTOR

TRABAJO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE TECNÓLOGO DE PETRÓLEOS

LUIS FERNANDO ANGUETA MORA

DIRECTOR: ING. FAUSTO RAMOS

Quito, Febrero, 2013

© Universidad Tecnológica Equinoccial.2013

Reservados todos los derechos de reproducción

DECLARACIÓN

Yo, LUIS FERNANDO ANGUETA MORA, declaro que el trabajo aquí descrito

es de mi autoría, que no ha sido previamente presentado para ningún grado o

calificación profesional, y, que he consultado las referencias bibliográficas que

se incluyen en este documento.

La Universidad Tecnológica Equinoccial puede hacer uso de los derechos

correspondientes a este trabajo, según lo establecido por la Ley de la Propiedad

Intelectual, por su reglamento y por la normativa institucional vigente.

Luis Fernando Angueta Mora

C.I 1716388655

CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo que lleva por título “DESCRIPCIÓN,

FUNCIONAMIENTO DE LAS BOMBAS DE CEMENTACIÓN SITUADAS EN

UNA UNIDAD MOVIL REALIZANDO LA CEMENTACIÓN DE UN CASING

CONDUCTOR”, fue desarrollado por Luis Fernando Angueta Mora, bajo la

dirección y supervisión, en la Facultad de Ciencias de la Ingeniería, y cumple

con las condiciones requeridas por el reglamento de Trabajos de Titulación

artículos 18 y 25.

Fausto Ramos

C.I 170513410-2

DIRECTOR DEL TRABAJO

DEDICATORIA

Dedico el presente trabajo para la obtención de mi título profesional a mis

Padres pilar importante en mi vida enseñándome y guiándome siempre por el

camino del bien a mis hermanas y en si a toda mi familia que siempre han

creído en mí.

A mi esposa y mi hija que me impulsan a seguir superándome cada día más.

Esto es para ustedes

Luis Fernando Angueta.

AGRADECIMIENTO

Mi mayor agradecimiento a mi profesor Ingeniero Fausto Ramos, que sin su

ayuda este estudio no se hubiese podido llevar a cabo, y ha sido un excelente

apoyo en la elaboración de esta tesis.

De igual manera a la Universidad Tecnológica Equinoccial por brindarme los

conocimientos necesarios para desarrollarme como profesional.

i

ÍNDICE DE CONTENIDO PÁGINA

RESUMEN VI

ABSTRACT VIII

1. INTRODUCCIÒN 1

2. MARCO TEÓRICO 4

2.1 DEFINICIÓN: 4

2.2. OBJETIVOS DE UNA CEMENTACIÓN: 5

2.3 CEMENTO DEFINICIÓN, OBTENCIÓN, TIPOS Y RECOMENDACIONES. 52.3. 1. DEFINICIÒN 5

2.3.2. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND 6

2.4. TIPOS DE CEMENTO PETROLERO: 8

2.5 TIPOS DE CEMENTACIÓN: 112.5.1 CEMENTACION PRIMARIA 11

2.5.2.1. Cementación Forzada. 12

2.6. TAPONES DE CEMENTO 13

2.7. LECHADAS DE CEMENTO 13

2.8. DISEÑO DE LA LECHADA 15

2.9. CONTROLADORES DE FILTRADO 182.9.1. EQUIPOS DE FLOTACIÓN PARA CEMENTACIÓN 18

2.9.2. CENTRALIZADORES 19

ii

2.9.3. TAPONES Y CABEZA DE CEMENTACÍON 20

2.10. BOMBAS Y SISTEMA DE MEZCLA DE UNIDAD ELITE UTILIZADA EN POZO FANNY 82 20

2.10.1. DISEÑO DE PROGRAMA DE CEMENTACIÓN DEL POZO FANNY

“82” 23

2.10.2. SISTEMA Y PROCEDIMIENTO SUGERIDO. 24

2.10.3. CONFIGURACIÓN DEL POZO FANNY “82” 25

2.10.4. RECOMENDACIONES DE TRABAJO 26

3. METODOLOGÍA 31

3.1. TRABAJO DE CAMPO, FUNCIONABILIDAD DE LA UNIDAD ELITE Y HT 400 31

3.1.1. DESCRIPCIÓN UNIDAD CEMENTADORA ELITE 31

3.2. LISTA DE OPERADOR 353.3. SISTEMA DE LUBRICACIÓN 41

3.4. FUNCIÓN 45

3.5. CONSTRUCCIÓN 463.5.1. EL FLUID END 47

3.5.2. SECCIONES DEL FLUID-END 48

3.5.3. ENSAMBLE DEL FLUID-END 57

3.5.3.1. Sellos metálicos 58

3.5.3.2. Lubricación del Émbolo 59

3.6. DATOS Y ESPECIFICACIONES DE LA BOMBA 60

3.7. ELEMENTOS Y PARÁMETROS BÁSICOS DE OPERACIÓN DE LA UNIDAD ELITE 61

3.7.1. LOS COMPONENTES ESTÁNDAR 63

iii

3.7.2. COMPARTIMIENTOS DEL TANQUE 63

3.8. SISTEMA ADC DEBIDAMENTE CARGADO AL SISTEMA DE CONTROL FLECS. 63

3.8.1. FLECS PANTALLA 64

3.8.2. FLECS PANTALLA TÁCTIL 64

3.8.3. RECEPCION DE DATOS Y CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE

DATOS EN REAL TIME. 64

3.8.4. ACCESO A LA PANTALLA DEL SISTEMA DE CALIBRACIÓN 65

3.9. CALIBRACIÓN MANUAL DEL SISTEMA PARA TRABAJOS ÓPTIMOS 66

4 ANÁLISIS DE RESULTADOS 68

4.2. RESULTADOS DEL TRABAJO 70

4.3. CRONOLOGÍA DE TRABAJO REALIZADO 70

4.4. RESULTADO MEDIDO POR PARTE DE OPERADORA 71

4.5. EVALUACION DE SEGURIDAD POSTERIOR AL TRABAJO DE CEMENTACIÓN. 71

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 73

5.1. CONCLUSIONES 73

5.2. RECOMENDACIONES 74

GLOSARIO 75

BIBLIOGRAFÍA 77

iv

ÍNDICE DE TABLAS PÁGINA

Tabla 1. Programa de Bombeo 28

v

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Proceso de elaboración 8

Figura 2. Recirculator Mixing Cemento 21

Figura 3. Sistema ADC 22

Figura 4. Mapa de ubicación de bloque Tarapoa Andes Petroleum 23

Figura 5. Stab-inn 25

Figura6. Pruebas de Laboratorio 30

Figura 7. Chasis HCR 33

Figura 8. Manómetros del motor 34

Figura 9. Bomba HT400 38

Figura 10. Solenoides de la lubricación 42

Figura 11. Bombas de izquierda y derecho HT400 43

Figura 12.Vista interna POWEREND 44

Figura 13. Sistema de empaquetaduras 47

Figura 14. Válvula FRAC 51

Figura 15. Pantalla Flecs 64

Figura 16. Variable sistema Flecs 65

Figura 17.Menú de pantalla 66

Figura 18. Variables de pantalla 66

vi

RESUMEN

En el presente estudio se describen las principales partes que componen la

bomba HT 400.Que son: Powerend, espaciadores y fluid end. Las mismas que

se encuentran en las unidades cementadoras, de bombeo y fracturas.

Recalcando que existen dos tipos de unidades móviles y estacionarias pero

para la realización de este estudio está basada en la unidad Elite (móvil).

Empezando con un estudio general de la unidad, sus componentes el sistema

de motores, consecuentemente el sistema de encendido y una parte primordial

el FLECS que es un sistema (Automatic Density Control) ADC, que controla

todo el funcionamiento del equipo. La composición de dos bombas que son

usadas para la recirculación Booster que es usada para cemento y la Centrífuga

que es para agua.

Posterior al conocimiento total del funcionamiento de la unidad y de su sistema

de válvulas (neumáticas) las cuales sirven para comunicar los demás equipos

que son utilizados para las cementaciones adicionales también tenemos

válvulas manuales. A continuación el conocimiento de los diferentes

componentes que integran la unidad 11 pasos que intervienen los cuales son

enviados directamente al FLECS en donde recopilamos los datos más

importantes para la operación de la cementación superficial en el pozo Fanny

82 como densidad 15.8 ppg, caudal, volumen. Después del estudio teórico

práctico que se realizó a la unidad y su funcionamiento se prosigue a la parte

principal de este estudio que son las Bombas HT 400 situadas en la unidad

para conocer sus partes Powerend espaciadores Fluid end. Desde aquí

arrancar con el funcionamiento de las bombas durante la cementación y el

mantenimiento en campo que se realizó a las bombas.

Dando como resultado el cambio total de sus empaquetaduras para la perfecta

funcionabilidad siguiendo los procesos establecido para el cambio de las

vii

mismas por la compañía la misma que tiene repuestos únicos para cada tipo

de trabajo ya sea cementaciones, bombeos, fracturas. Todos estos

procedimientos fueron realizados por parte del personal de la empresa del cual

formo parte, siguiendo el mantenimiento preventivo normalizado según el

Managment System (MS), Además se realizó la recopilación de los datos del

pozo FANNY 82 para la cementación del casing superficial de 20¨ a 78 ft. Para

la cementación del pozo se siguió estrictamente el MS, conjuntamente

respetando los estándares y las peticiones del cliente ANDES PETROLEUM. La

parte principal para haber realizado un trabajo es la correcta funcionabilidad de

toda la unidad Elite y conjuntamente de las bombas HT 400 situadas en la

misma.

viii

ABSTRACT

The present study describes the main component parts of the pump HT 400.

They are: power end, spacers and end fluid. They found in cementing units,

pumping and fracture Company.Emphasizing that there are two types of mobile

and stationary units but for this study unit is based on the Elite

(mobile).Beginning with an overview of the unit, its engine system components,

consequently the ignition system and a major part the FLECS which is a system

(automatic density control) ADC, which controls the entire operation. The

composition of two pumps which are used for recirculation (booster) which is

used for cement and water is centrifugal.

After full knowledge of the operation of the unit and its system of valves

(pneumatic) which serve to communicate the other computers that are used for

additional cementation also have manual valves. Then the knowledge of the

various components comprising the steps involved unit 11 which are sent

directly to collect FLECS where the most important data for operation of the well

cementing Fanny surface 82 as 15.8 ppg density, flow, volume .After theoretical

and practical study was made to the unit and its operation proceeded to the

main part of this study are the HT 400 pumps located in the unit for parts Fluid

Power end spacers. From here start with the operation of the pumps during

cementing and field maintenance that was performed at the pumps. Resulting in

total change their gaskets for perfect functionality following established

processes for changing them by Company having the same unique parts for

each type of work either cementing, pumping, fractures. All these procedures

were performed by staff of the company of which I am part, following the

standard preventive maintenance by Managment System (MS), also carried out

the collection of well data FANNY 82 for surface casing cementing 20 ¨ to 78 ft.

For well cementing strictly followed HMS Halliburton jointly respecting standards

and customer requests ANDES PETROLEUM. The main part to have done a

ix

proper job is the functionality of the entire unit and jointly Elite HT 400 pumps

located in the same.

1. INTRODUCCIÓN

1

1. INTRODUCCIÒN

El objetivo general es conocer y entender la funcionabilidad de la bomba HT

400 para el bombeo de la lechada de cemento al casing superficial de 20” al

pozo Nantu “B” 23 cuando está realizando la cementación del mismo.

Los objetivos específicos a cumplirse en el funcionamiento de las bombas

HT400 son los siguientes:

• Identificar las partes de la bomba y conocer cada una de sus

componentes para evitar el mal funcionamiento de la misma.

• Determinar las condiciones de operación de este equipo cuando está

realizando la cementación.

• Explicar los diferentes tipos de mantenimiento que se realiza a este

equipo para mantenerlo siempre operable y evitando el paro del mismo.

Para realizar los diferentes tipos de cementaciones de un pozo:

• Casing conductor

• Casing superficial

• Casing intermedio

• Casing de producción (liner)

Por lo cual como empresa nos regimos a los estándares propios de la compañía

MS. El sistema de gerenciamiento que es el resultado de cumplir el

procedimiento para cada uno de los trabajos anteriormente nombrados.

Tiene 7 pasos de MS:

• Desarrollar soluciones

• Preparar recursos

• Movilizar recursos

2

• Ejecutar el servicio

• Desmovilizar recursos

• Completar reportes y tickets de campo

• Evaluación del servicio y revisar el desempeño.

El motivo de seguir estos pasos es sencillamente para poder garantizar

nuestros trabajos. Específicamente en el paso Numero 2 el de preparar

recursos puesto que para el trabajo de la cementación del casing conductor

abarca el tener un equipo 100% operable.

UNIDAD ELITE es una unidad cementadora móvil compuesta por dos Bombas

de desplazamiento positivo HT 400 (horizontal triples) adicional con su sistema

electrónico inteligente de recopilación de datos FLECS. Las bombas situadas

en la unidad no son similares la una a la otra puesto que una es de Lado

Conductor y La otra lado pasajero las cuales son diferenciadas por la corona y

el eje situadas en ellas vista desde el frente de los fluid ends por el operador.

Las bombas HT400 de la unidad ELITE son transmitidas de una energía rotaria

la cual es proporcionada por un motor Caterpillar C12 la misma que es

trasmitida por el eje o transmisión ALLISON hasta el Power End de la bomba al

llegar a este que es la parte mecánica de la bomba convierte esta energía

rotaria en energía reciprocante para los fluid ends. La bomba HT 400 debe estar

bajo mantenimiento para poder funcionar confiable y económicamente,

relativamente, las revisiones menores pueden ser dadas en el campo o lugar de

trabajo sin embargo se aconseja que se realicen revisiones mayores en el

centro de reconstrucción de bombas. El mantenimiento constante asegura que

la bomba se mantenga activa en el campo o caso contrario estar fuera de

servicio en el taller. El mantenimiento preventivo se realiza antes que la bomba

HT400 sea llevada a las operaciones. Según su MS tiene cuatro tipos de

3

mantenimiento en una escala de A B C D los cuales son seguidos por el

personal encargado de estos mantenimientos.

Para culminar queda en evidencia que durante la elaboración de esta tesis se

siguió con cada uno de los procedimientos obteniendo resultados esperados en

el casing conductor en el pozo FANNY 28 operado por ANDES PETROLEUM.

El control, mantenimiento y buena operabilidad de las bombas situadas en la

unidad deben estar dados de tal manera de evitar cualquier complicación

durante la realización de la operación para no incurrir en pérdida de tiempo en

la operación, pérdida económica o peor aún el provocamiento de algún riesgo

para el personal que esté realizando la operación en el campo .El síntoma del

problema se basa en que las bombas al no estar trabajando al 100% de

eficiencia con un buen mantenimiento y un chequeo pre-operación como los

que se realiza antes de cada trabajo u operación puede causar una falla total y

extrema de toda la operación mientras se está cementando, paralizando

totalmente la operación y el incumplimiento del trabajo. Al no funcionar bien las

bombas de la unidad las cuales son 2 sería imposible la inyección de la lechada

hacia la formación pues sería inoperable la unidad al fallar las bombas dejando

así sin succión y descarga hacia las líneas que trasmiten la lechada hacia la

formación.

La elección de este tema está dado para el mejoramiento sustancial de la

operación y efectividad de las bombas de la unidad Elite para una operación

exitosa. Al hablar de mejoramiento se refiere al conocimiento total de la

funcionabilidad de la bomba para así evitar problemas durante la operación.

Mediante este tentativo programa de investigación se realizará el estudio

minucioso de cada una de las partes de la bomba.

• Power End.

• Fluid End.

• Espaciadores

4

Al conocer bien las tres partes anteriormente enunciadas de la bomba se podrá

demostrar una operación satisfactoria en el campo evitando así alguna

complicación daño de la bomba. Si tenemos en cuenta que las bombas HT-400

son la parte primordial para la cementación al estar completamente seguros de

su buena funcionabilidad estaremos seguros de ponerlas en marcha para

empezar con el trabajo requerido. Al estar conscientes que las bombas están

listas para el trabajo manejar de manera correcta las diferentes entradas de

succión y descarga de la unidad. El buen conocimiento del funcionamiento de la

bomba dará como resultado operaciones exitosas de cementación en el pozo.

El dar un adecuado mantenimiento y seguir paso a paso los controles

realizados en la empresa para las bombas servirá para evitar fallas sustanciales

en el trabajo.

2. MARCO TEÓRICO

4

2. MARCO TEÓRICO

2.1 DEFINICIÓN: La cementación es un proceso que consiste en mezclar cemento seco y ciertos

aditivos con agua, para formar una lechada que es bombeada al pozo a través

de la sarta de revestimiento y colocarlo en el espacio anular entre el hoyo y el

diámetro externo del revestimiento.

El volumen a bombear es predeterminado según la profundidad y la sección a

ser cementada, para alcanzar las zonas críticas y de interés alrededor del

fondo de la zapata, espacio anular.

Luego se deja fraguar y endurecer, formando una barrera permanente e

impermeable al movimiento de fluidos detrás del revestidor. La cementación

tiene una gran importancia en la vida del pozo, ya que los trabajos de una

buena completación dependen directamente de una buena cementación.

Es importante recalcar que el cementar un pozo petrolero conlleva una gran

estructura desde diseño y selección de cemento, aditivos necesarios para la

lechada ya sean estos retardadores, acelerantes, viscosificantes, dispersantes

etc. Va de la mano con un equipo el cual estará equipado con un sistema que

provea la mezclada de la lechada de cemento y por ende el bombeo del mismo

hacia el pozo.

Durante la construcción de un pozo de petróleo el proceso de cementación es

de vital importancia para el mismo, dado que una deficiente operación de

cementación traería drásticas consecuencias tales como:

• Incremento de los costos,

• Riesgo de pérdida del pozo

5

• Riesgos hacia el ambiente y a la seguridad

Por tal motivo al momento de diseñar y cementar un pozo petrolero se deben

tomar en cuenta ciertas técnicas, así como las mejores prácticas operacionales

dirigidas al proceso de cementación.

Por lo tanto este trabajo de titulación está elaborado para cumplir estos

objetivos proporcionando los conceptos básicos y conocer todo lo concerniente

a lo que es la cementación, sus objetivos, su diseño, planificación, lechadas de

cemento, equipos de cementación.

2.2. OBJETIVOS DE UNA CEMENTACIÓN:

Entre los propósitos principales de la cementación se pueden mencionarlos

siguientes:

• Proteger y asegurar la tubería de revestimiento en el hoyo.

• Aislar zonas de diferentes fluidos.

• Aislar zonas de agua superficial y evitar la contaminación de las mismas

por el fluido de perforación o por los fluidos del pozo.

• Evitar o resolver problemas de pérdida de circulación y pega de tuberías.

• Reparar pozos por problemas de canalización de fluidos.

2.3 CEMENTO DEFINICIÓN, OBTENCIÓN, TIPOS Y RECOMENDACIONES.

2.3. 1. DEFINICIÒN

Se denomina cemento a un conglomerante hidráulico que, mezclado con

agregados pétreos y agua, crea una mezcla uniforme, maleable y plástica que

6

fragua y se endurece al reaccionar con el agua, adquiriendo consistencia

pétrea, formando el llamado hormigón o concreto.

Su uso está muy generalizado en construcción e ingeniería civil, su principal

función la de aglutinante.

El primer tipo de cemento usado en un pozo petrolero fue el llamado cemento

Portland, el cual fue desarrollado por Joseph Aspdin en 1824, esencialmente

era un material producto de una mezcla quemada de calizas y arcillas. El

cemento es un material que une los fragmentos detríticos (arenas o gravas) de

ciertas rocas clásticas (areniscas o conglomerados). En general el cemento de

estas rocas se origina por precipitación química, siendo las sustancias

cementantes más frecuentes la sílice, los carbonatos y los óxidos de hierro.

El cemento es un polvo seco hecho de sílice, alúmina, cal, óxido de hierro y

oxido de magnesio, que se endurece cuando se mezcla con agua.

2.3.2. PROCESO DE FABRICACIÓN DEL CEMENTO PORTLAND

Los cementos portland son cementos hidráulicos compuestos principalmente de

silicatos de calcio. Los cementos hidráulicos fraguan y endurecen al reaccionar

químicamente con el agua. Durante esta reacción, llamada hidratación, el

cemento se combina con agua para formar una pasta endurecida de aspecto

similar a una roca.

Los componentes básicos para la fabricación del cemento portland son el óxido

de calcio, óxido de sílice, alúmina y el óxido de hierro.

La materia prima necesaria para tener las cantidades correctas de los

componentes básicos es una mezcla de materiales calcáreos (piedra caliza) y

arcillosos.

7

Explotación de Canteras y Trituración

El primer paso, entonces, para la fabricación del cemento portland es buscar

depósitos de roca para asegure tengan las características necesarias para

obtener un cemento de calidad, Para uso en la industria petrolera.

La cal es el componente que se encuentra en mayor cantidad en el clínker del

cemento Pórtland y su origen se debe a la descomposición del carbonato de

calcio por medio del calor.

Calcinación

La siguiente etapa es la cocción de la materia prima. En el método de vía seca,

la harina almacenada en los silos de homogenización se lleva a una torre de

precalentamiento, que tiene una temperatura entre 900 y 1,000 °C. El calor

proviene de gases producidos por la combustión del combustible del horno, el

cual puede ser carbón, gas o aceites combustibles. El objetivo del

precalentamiento es el de ahorrar energía, ya que se aprovecha el calor

emanado por los hornos. En el método de vía húmeda no se precalienta la

pasta, sino que ésta es transportada por bombas centrífugas a los hornos.

En ambos casos se lleva el material a un horno, el cual es un largo cilindro de

acero revestido interiormente con ladrillos refractarios, y que gira alrededor de

su eje longitudinal, con una pequeña pendiente descendente.

La velocidad de rotación varía de 0 a 150 revoluciones por hora, y a través de

ese movimiento el material sigue sus reacciones químicas para formar los

compuestos del Clinker.

En el horno se distinguen las siguientes etapas, las cuales son: secado,

calcinación, clínkerización y enfriamiento.

El secado:

Se da en el material proveniente del método de vía húmeda.

8

Calcinación: En esta zona de calcinación los carbonatos de calcio y de magnesio se disocian

en óxido de calcio y magnesio respectivamente.

Clínkerización: En la etapa de clínkerización es donde se producen las reacciones químicas

más complejas del proceso, transformándose la materia prima en un nuevo

material llamado Clinker, que tiene la forma de pelotillas verde-grisáceas de

unos 12 mm de diámetro.

Figura 1. Proceso de elaboración

(Manual de Cementación, 2010)

2.4. TIPOS DE CEMENTO PETROLERO:

Los cementos tienen ciertas características físicas y químicas y en base al uso

que se les puede dar en cuanto a rango de profundidad, presiones y

temperaturas a soportar. La API define 9 diferentes clases de cemento (de AH)

9

dependiendo de la proporción de los cuatro componentes químicos

fundamentales (C3, C2S, C3A, C4AF; siendo C=calcio, S=silicato,

A=aluminato, y F=fluoruro).

Clase A Usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando no se

requieren propiedades especiales, La relación agua/cemento recomendada es

5.2 gal/sxs.

Clase B Usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando hay

condiciones moderadas a altas resistencia al sulfato. La relación agua/cemento

recomendada es 5.2 gal/sxs.

Clase C Usado generalmente para pozos desde superficie hasta 6000’, cuando se

requieren condiciones de alto esfuerzo. La relación agua/cemento

recomendada es 6.3 gal/sxs.

Clase D Usado generalmente para pozos desde 6000’ hasta 10000’, para condiciones

moderadas de presión y temperatura. Está disponible para esfuerzos

moderados a altos. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs.

Clase E Usado generalmente para pozos desde 10000’ hasta 14000’, para condiciones

altas de presión y temperatura. La relación agua/cemento recomendada es 4.3

gal/sxs.

Clase F Usado generalmente para pozos desde 10000’ hasta 16000’, para condiciones

extremas de presión y temperatura. Está disponible para esfuerzos moderados

a altos. La relación agua/cemento recomendada es 4.3 gal/sxs.

10

Clase G y H Usado generalmente para pozos desde superficie hasta 8000 pies o puedan ser

usados con aceleradores o retardadores para cubrir una amplia variedad de

rangos de presión y temperatura. La relación agua/cemento recomendada es

5,0 gal/sxs. El cemento más comúnmente usado es el G.

El programa de cementación debe diseñarse para obtener una buena

cementación primaria. El trabajo debe aislar y prevenir la comunicación entre

las formaciones cementadas y entre el hoyo abierto y las formaciones someras

detrás del revestidor. Debe considerarse el no fracturar alrededor de la zapata

del conductor o de la sarta de superficie durante las subsiguientes operaciones

de perforación o cuando se corren las otra sartas de revestimientos. Al planificar

una cementación, independientemente del tipo de revestidor debe considerarse

información sobre:

• Referencia de pozos vecinos.

• Geometría del hoyo (diámetro/forma).

• Tipo de fluido de perforación existente en el sistema.

• Problemas presentados durante la perforación.

• Tipo de cemento, lechada y aditivos a utilizar por la compañía.

• Efectuar pruebas API para cada una de las lechadas de cemento.

• Equipos y herramientas a utilizar.

• Centralización del revestidor.

• Condiciones óptimas de una cementación.

• Tener la densidad apropiada.

• Ser fácilmente mezclable en superficie.

• Tener propiedades geológicas óptimas para remover el lodo.

• Mantener sus propiedades físicas y químicas mientras se está

colocando.

• Debe ser impermeable al gas en el anular, si estuviese presente.

11

• Desarrollar esfuerzo lo más rápido posible una vez que ha sido

bombeado.

• Desarrollar una buena adherencia entre revestidor y formación.

• Tener una permeabilidad lo más baja posible.

• Mantener todas sus propiedades bajo condiciones severas depresión y

temperatura.

2.5 TIPOS DE CEMENTACIÓN:

2.5.1 CEMENTACION PRIMARIA

Entre los objetivos principales de esta cementación se pueden mencionar los

siguientes:

Adherir y fijar la sarta de revestimiento.

Restringir el movimiento de fluidos entre las formaciones productoras y el

confinamiento de los estratos acuíferos.

Proteger la sarta contra la corrosión.

Reforzar la sarta contra el aplastamiento debido a fuerzas externas y

reforzar la resistencia de la sarta a presiones de estallido.

Proteger la sarta durante los trabajos de cañoneo (completación).

Sellar la pérdida de circulación en zonas.

Se obtendrá una buena cementación primaria después de haber

realizado un correcto diseño, trabajo en laboratorio, selección de aditivos

y cemento idóneo, equipos y herramientas de alta calidad, personal

capacitado y con experiencia.

2.5.2. CEMENTACIÓN SECUNDARIA:

12

También llamada “Squeeze”, es el proceso de forzamiento de la lechada de

cemento en el pozo, que se realiza principalmente en

reparaciones/reacondicionamientos o en tareas de terminación de pozos.

Las mismas que pueden llegar a ser:

Cementaciones forzadas y

Tapones de cemento.

Los propósitos principales de esta cementación son:

Reparar trabajos de cementación primaria deficientes.

Reducir altas producciones de agua y/o gas.

Reparar filtraciones causadas por fallas del revestidor.

Abandonar zonas no productoras o agotadas.

Sellar zonas de pérdidas de circulación.

Proteger la migración de fluido hacia zonas productoras.

Las cementaciones secundarias pueden definirse como procesos de bombear

una lechada de cemento en el pozo, bajo presión, forzándola contra una

formación porosa, tanto en las perforaciones del revestidor o directamente el

hoyo abierto.

Por lo que las cementaciones secundarias pueden ser: forzadas y tapones de

cemento.

2.5.2.1. Cementación Forzada.

Es el tipo más común de cementación secundaria. El proceso comprende la

aplicación de presión hidráulica para forzar cemento en un orificio abierto a

través de perforaciones en el revestidor, para corregir ciertas anomalías.

13

La cementación forzada puede hacerse: con empacadura y con retenedor,

Cuando se diseña una cementación forzada se debe considerar:

• Tipo de cemento.

• Tiempo total de bombeo requerido.

• Tiempo para alcanzar las condiciones del pozo.

• Control de filtrado.

• Resistencia del cemento.

• Desplazamientos y cálculos básicos en condiciones del pozo.

2.6. TAPONES DE CEMENTO

Operación que consiste en colocar una columna de cemento en un hoyo abierto

o revestido, con cualquiera de los siguientes objetivos:

Aislar una zona productora agotada.

Pérdida de control de circulación.

Perforación direccional.

Abandono de pozo seco o agotado.

El tiempo de fraguado después de la colocación de un tapón varía de 8 a

72horas, dependiendo del uso de aceleradores o el tipo de pozo.

2.7. LECHADAS DE CEMENTO

Una lechada de cemento es simplemente una mezcla de cemento seco y agua.

En la industria petrolera es utilizada para el proceso de cementación de pozos,

con el objetivo de crear rellenar el espacio entre los revestidores y el hoyo,

formando una barrera sólida.

14

En las cementaciones primarias las lechadas de cemento deben poseer una

viscosidad o consistencia que ofrezcan un desplazamiento eficiente del lodo, y

permitan una buena adherencia del cemento con la formación y el

revestimiento. Para lograr esto, las lechadas son mezcladas con una cantidad

específica de agua que impida una separación de agua libre. El tamaño de la

partícula, el área superficial, y los aditivos, todo influye en la cantidad de agua

requerida en el mezclado para lograr una viscosidad particular de lechada.

Existen tres tipos de lechada con cementos tipo A, G, además de cementos

especiales o también llamados Finos, que son de diseño de la compañía y que

tienen propiedades diferentes a los convencionales, estos tipos de cemento son

empleados especialmente en Squezze, en donde su volumen es mínimo pero la

adaptación y resultado son buenos por el tamaño de partícula del cemento, la

resistencia a la compresión, tiempo bombeable, reacción a la temperatura.

Las nomenclaturas de las lechadas son:

• Lechada Scavenger.

Que es una lechada con propiedades de espaciador, que se ubica en zonas de

relleno o de no mucha importancia en el pozo, su peso es de 13.5 ppg

regularmente y se usa cemento convencional (A o G), según diseño.

• Lechada Lead.

Es una lechada de mayor peso que la anterior de 15.8 ppg, con porcentajes

según se haya diseñado, con aditivos como Retardadores, pérdida de control

de filtrado, agua libre, y se ubica ocupando formaciones con poco aporte de

fluido y su fragüe es más rápido que la Tail, ocupa más altura que las otras dos

lechadas.

• Lechada Tail

15

La lechada principal que contiene un diseño especial ya que usa aditivos para

que el cemento sea expansivo, con fibra, retardadores, control de filtrado, agua

libre.

Se usan también cemento especial fino, llamado Lyfecem, que ofrece temprana

resistencia a la compresión y su fragüe está dado por el porcentaje de aditivos

retardadores según diseño, Su peso es de 16 ppg, esta ocupa principalmente

las zonas de interés.

2.8. DISEÑO DE LA LECHADA

Para determinar el tiempo durante el cual se bombeará la lechada, es necesario

conocer las condiciones del pozo, así como la potencia hidráulica requerida,

caudal de desplazamiento, volumen de lechada y relación entre el diámetro del

pozo y el revestimiento. Los datos de resistencia del cemento están basados en

las temperaturas y presiones a que está expuesta la lechada en el fondo del

pozo, e indican el tiempo requerido para que el cemento resulte suficientemente

fuerte para soportar el revestimiento. Más detalladamente, algunos de esos

parámetros necesarios para el diseño son:

Tiempo de cementación:

Es el tiempo mínimo requerido para el endurecimiento de la lechada por la

deshidratación del cemento; este tiempo es 1.5 veces mayor que el tiempo de

duración de las operaciones de cementación; es decir si las operaciones duran

5 horas, el tiempo de fraguado del cemento será 7.5 horas.

16

Tiempo de espesamiento:

Es el tiempo que se le da a una lechada para que permanezca lo

suficientemente fluida para poder bombearse en el hoyo bajo determinadas

condiciones de temperatura y presión.

Tiempo mezclando y bombeado:

Es el tiempo mínimo para mezclar y bombear la lechada de cemento dentro del

pozo hasta el espacio anular. Las consideraciones técnicas. Dependen del

tiempo de bombeabilidad depende del tipo de trabajo, condiciones de pozo y el

volumen de cemento que se desea bombear.

Tiempo soltando los tapones:

Es el tiempo requerido para soltar los tapones antes y después de la lechada de

cemento para iniciar el desplazamiento. El tiempo que dura colocando cada

tapón es de aproximadamente 10 minutos.

Tiempo de desplazamiento:

Es el tiempo requerido para que la columna de cemento se desplace dentro del

revestimiento hasta llegar al fondo del hoyo. Este factor está en función de la

profundidad de la sección a cementar, el caudal de bombeo y las propiedades

del revestidor.

• Aditivos

Los aditivos tienen como función adaptar los diferentes cementos petroleros a

las condiciones específicas de trabajo. Pueden ser sólidos y líquidos. Pueden

ser requeridos para:

17

• Variar la densidad de la lechada

• Cambiar la fuerza de compresión

• Acelerar o retardar el tiempo de asentamiento

• Controlar la filtración y la pérdida de fluido

• Reducir la viscosidad de la lechada

Las cantidades de aditivos secos normalmente son expresados en términos de

porcentaje por peso de cemento (% BWOC). Los aditivos líquidos normalmente

son expresados en términos de volumen por peso de cemento (gal/sx). Entre

estos tenemos:

• Aceleradores:

Se usan en pozos donde la profundidad y la temperatura son bajas. Para

obtener tiempos de espesamiento cortos y buena resistencia a la compresión

en corto tiempo. Pueden usarse: cloruro de calcio CaCl2, el más usado, en una

concentración de 1,5 - 2,0%), silicato de sodio (Na2SiO3), cloruro de sodio

(NaCl, al 2.0 - 2.5%), ácido oxálico (H2C2O4), agua de mar, etc.

• Retardadores:

Utilizados en secciones profundas donde las altas temperaturas promueven un

asentamiento más rápido. Hacen que el tiempo de fraguado y el desarrollo de

resistencia la compresión del cemento sean más lento.

• Extendedores:

Se añaden para reducir la densidad del cemento o para reducirla cantidad de

cemento por unidad de volumen del material fraguado, con el fin de reducir la

presión hidrostática (con el fin de evitar una fractura) y aumentar el rendimiento

(pie3/saco) de las lechadas.

18

También reducen la fuerza de compresión e incrementan el tiempo

desfraguado. Entre los más usados se tienen: bentonita pre hidratada (2 - 20%),

silicato de sodio (Na2SiO3),

2.9. CONTROLADORES DE FILTRADO

Aditivos que controlan la pérdida de la fase acuosa del sistema cementante

frente a una formación permeable. Previenen la deshidratación prematura de la

lechada. Los más usados son: polímeros orgánicos, reductores de fricción.

2.9.1. EQUIPOS DE FLOTACIÓN PARA CEMENTACIÓN

• Zapata de revestimiento.

Su principal función es correr el fondo de la tubería de revestimiento. Tiene un

perfil redondeado para asistir la corrida del agujero. Se le conoce como zapata

guía, la zapata tiene una válvula superseal 4 ¼ que hace la función de válvula

check, es colocada en el primer tubo de revestimiento.

• Cuello flotador.

Usualmente localizado 2 o 3 juntas sobre la zapata y actúa como un alto para

los tapones de cemento. El cuello flotador asegura que habrá cemento sellando

las últimas juntas de la tubería de revestimiento cuando cese el bombeo, es

decir, cuando el tapón sea “golpeado”. Algunos programas de perforación

permiten un desplazamiento adicional hasta un máximo de la mitad de la pista

de la zapata o también llamado shoetrack que es el espacio que existe entre

zapata y collar. El cuello flotador también contiene una válvula superseal de 4

¼, la cual previene que el cemento que se encuentra en el espacio anular fluya

19

de regreso a la tubería de revestimiento, cuando el desplazamiento haya

terminado.

Una prueba de flujo es conducida después de bombear, para confirmar el

soporte correcto. Cuando se corre la tubería de revestimiento y ya que el

flotador prevendrá el flujo de retorno, es usual el tener que llenar

periódicamente la tubería de perforación (cada 5 juntas). En caso de que esto

no se haga se podría llegar a colapsar la tubería de revestimiento completa.

Después de asentar tapón se procede a verificar el equipo de flotación

colocando 500 psi sobre la presión final de desplazamiento, manteniéndola así

por 5 min. Posterior a esto se hace Back flow hacia la unidad de cementación

Elite.

2.9.2. CENTRALIZADORES

Estos son ya sea de tipo de fleje con bisagra o sólidos de tipo espiral o “rígido” y

ambas sirven para centralizar la tubería de revestimiento en el hueco.

Ventajas de la tubería centralizada:

Mejora la eficiencia del desplazamiento.

Reduce el riesgo diferencial de atrapamiento.

Previene problemas clave de asentamiento.

Reduce el arrastre en pozos direccionales

Existen efectos de empate o desplazamiento del lodo, los centralizadores están

amordazados a la tubería de revestimiento utilizando un mecanismo de bisagra

o de clavado, mientras que un collar de parado sirve para colocarlos en

posición. El espaciador y cantidad de centralizadores depende del ángulo del

agujero, pero de la tubería de revestimiento y del lodo.

20

Se utiliza un centralizador llamado CENTEK que es de un cuerpo uniforme y la

principal ventaja es que su diámetro interno y externo no provoca ninguna

restricción al momento de la corrida de la tubería de revestimiento, la compañía

recomienda siempre un 70 % de Stand Off (porcentaje de centralización para

operaciones de cementación).

2.9.3. TAPONES Y CABEZA DE CEMENTACÍON

Se utiliza dos tipos de tapones llamados el Bottom o tapón suave que va

situado en la cabeza de cementación y que es soltado antes del bombeo de los

espaciadores este se rompe con 750 psi después de esto es bombeada las

lechadas de cemento.

Antes del desplazamiento es lanzado el siguiente tapón llamado el TOP o

también llamado tapón duro el cual es asentado sobre el collar, cuando este es

asentado la cementación a concluido, después de probar el equipo de flotación

y realizando el Back flow.

La Cabeza de cementación es una Plug conteiner que cuenta con un

quicklatch, que es un sistema de acople rápido ante la tubería de revestimiento,

su colocación es complicada por el peso de la misma y viene en todos los

tamaños de la tubería de revestimiento.

2.10. BOMBAS Y SISTEMA DE MEZCLA DE UNIDAD ELITE UTILIZADA EN POZO FANNY 82

La unidad cementadora utilizada para este trabajo de titulación está compuesta

por bombas triplex de desplazamiento positivo que detallo en el siguiente

capítulo pero también se tiene un sistema de mezcla compuesto por la tina de

21

recirculación, además de las bombas centrifugas que son utilizadas para la

homogenización de la lechada.

Figura 2. Recirculator Mixing Cemento

(Manual de Casing Sales, 2012)

La figura 2 muestra el tanque donde se mezcla la lechada de cemento, con la

ayuda de las bombas centrifugas. Una bomba centrifuga 4x4, es decir 4” de

succión y 4” de descarga, la misma que provee de agua al sistema de mezcla,

está acompañada después de otra bomba la 6x5 6” de succión y 5” descarga,

esta realiza la operación de recircular el fluido dentro del tanque del RCM que

tiene un espacio contenedor de 10bls, dividido en una tina de 3bls de

recirculación, y 7bls de bombeo al pozo.

Todo esto acompañado del sistema ADC, que provee la densidad necearía para

la cementación, y según sea diseño para el trabajo que se vaya a realizar.

22

Figura 3. Sistema ADC

(Manual de Unidad de Elite, 2011)

La Figura 3 muestra como es el traslado del fluido, o también llamado aguas de

mezcla dentro de la unidad con la funcionabilidad de cada una de las bombas

centrifugas.

Posterior a la alimentación de agua, y la recirculación de la misma, se adhiere

cemento por la partes superior del RCM, la cual es brindada por silos de

cemento, con una manguera de 5”, el sistema ADC controla el volumen de

cemento al ingresar al RCM para la obtención de la densidad deseada,

23

Al tener homogenizada completamente la lechada de cemento se procede a

enviar el fluido hasta las bombas triplex HT 400, las cuales bombean al pozo

por una línea de 2”.

2.10.1. DISEÑO DE PROGRAMA DE CEMENTACIÓN DEL POZO FANNY “82”

Se emite este programa de cementación que fue realizado en el pozo Fanny 82

para uso exclusivo de este trabajo de titulación.

El pozo Fanny 82, ubicado en Tarapoa, perteneciente a la operadora Andes

Petroleum, ubicado en el mapa, al noreste de nuestro país.

.

Figura 4. Mapa de ubicación de bloque Tarapoa Andes Petroleum

(Base de datos internos Andes Petroleum,2011)

Para este trabajo se va a describir completamente el diseño y elaboración del

trabajo de cementación en el pozo anteriormente nombrado.

24

Para empezar se planteara los objetivos para la realización de este trabajo:

Objetivos

• Aislar zonas superficiales que están comunicadas con afluentes.

• Proteger formaciones no consolidadas.

• Proveer soporte al casing y equipo de superficie usado para perforar la

siguiente sección.

• Aislar los fluidos de pozo de cualquier infiltración superficial.

2.10.2. SISTEMA Y PROCEDIMIENTO SUGERIDO.

Se usa el equipo “Stab in” para asegurar retornos de cemento a superficie que

no sean excesivos, se usara un zapato flotador “Stab in”, el cual se correrá con

el casing a la profundidad deseada y por medio de una mesa falsa se corre

tubería drill pipe a modo “innerstring” con un adaptador “Stab in” en la punta.

La tubería Drill pipe se correrá con un centralizador flexible colocado lo más

cerca posible a la punta de tubería de dimensión externa al ID del casing de

trabajo.

Se probara circulación cuando el adaptador este por encima del zapato flotador,

y luego se cargará con peso sobre el zapato, 5- 10 klbs de peso y probando de

nuevo circulación, en este caso el nivel de fluido en el anular Casing-Drill Pipe

se deberá encontrar completamente estático y todo el volumen circulado deberá

salir por el anular Hueco-Casing, caso contrario se podría tener un sello

incorrecto del adaptador y se requerirá repetir la maniobra de prueba del

sistema o sacar a superficie el adaptador “Stab in” para cambiarlo.

La cementación se realizara con una sola lechada con una densidad de 15.6 [lb/gal] (cemento A), y se bombeara cemento hasta obtener retornos a

25

superficie. Una vez se han obtenido retornos de cemento a superficie, se desplazara la capacidad del “drill pipe”, sub desplazando por ~1[bbl] para asegurarse de dejar cemento sobre el zapato flotador.

Figura 5. Stab-inn

(Manual de Casing Sales, 2012)

2.10.3. CONFIGURACIÓN DEL POZO FANNY “82”

CASING 20" 0 – 260 [ft] (MD)

Diámetro Externo 20.0 [in]

Diámetro Interno 19.124 [in]

Peso Lineal 94.0 [lbm/ft]

26

Hueco Abierto 0 - 260 [ft] (MD)

Diámetro interno 26 [in]

Exceso 50 %

Diámetro equivalente 28.53 [in]

Drill Pipe 5" 0 – 240 [ft] (MD)

Diámetro Externo 5.000[in]

Diámetro Interno 4.276[in]

Peso Lineal 19.5[lbm/ft]

Grado del Casing S-135 BTC.

Estos valores los cuales fueron debidamente calculados y realizados sus

aseveraciones necesarias.

2.10.4. RECOMENDACIONES DE TRABAJO

PREFLUJOS

Fluido 1: Espaciador

8.3 [lbm/gal]

Volumen: 20 [bbl]

27

LECHADA DE CEMENTO

Fluido 2: Halcem A

Premium – Clase A

Densidad: 15.6 [lbm/gal]

Rendimiento: 1.16 [ft]3/sk

Requerimiento de Agua: 4.97 [gal/sk]

Tope de cemento: 0 [ft]

Longitud cubierta: 260 [ft]

Volumen: 106[bbl]

Sacos Calculados: 510 [sk]

Sacos Propuestos: 520[sk]

DESPLAZAMIENTO

Fluido 3: Agua

Densidad del Fluido: 8.40 [lbm/gal]

Volumen del Fluido: 3.0 [bbl]

28

PROGRAMA DE BOMBEO

Tabla 1. Programa de Bombeo 1

Fluido #

Tipo de Fluido Nombre del Fluido Densidad

lbm/gal

Caudal bbl/min

Volumen bbl

1 Espaciador Agua 8.3 2.0 20

2 Cemento Halcem A 15.6 2.0 106

3 Desplazamiento Agua 8.3 1.0 3.0

PROCEDIMIENTO OPERACIONAL

1. Correr casing a la profundidad deseada con zapato stab-in.

2. Armar y ensamblar el equipo stab-in con drill pipe de 5”.

3. Amarrar el casing a la mesa del taladro para prevenir efectos de flotabilidad.

4. Correr drill pipe 5” IF usando un centralizador Bow 5”x20” seguido de un

stop collar 10 ft sobre el adaptador, continuar corriendo DP 5” hasta alcanzar

TD, suavemente introducir el stab-in dentro del zapato y aplicar de 5 a 10

[klbs] de peso.

5. Asegurar el casing con cadenas para evitar que el casing se salga del hueco

debido a efectos de flotación.

6. Comenzar circulación con las bombas del taladro monitoreando presión y

verificando que no exista flujo entre el casing de 20” y el drill pipe 5” y que el

retorno se obtenga totalmente del anular del hueco de 26” y el casing de 20”,

garantizando el sello adecuado del stab – in.

7. Mezclar los aditivos en el agua de mezcla, preparar un exceso del 100% en

el agua de mezcla.

29

8. Armar las líneas de cementación y conectarse al drill pipe mediante un Side Entry Sub.

9. Realizar la reunión pre-operativa con todo el personal involucrado en el

trabajo.

10. Probar líneas con 2000 psi.

11. Circular el pozo hasta retornos limpios.

12. Bombear los fluidos de acuerdo al esquema, una vez que se verifique

retorno de cemento puro en el contrapozo empezar con el desplazamiento.

Sub desplazar para dejar 1 [bbl] de cemento sobre el zapato.

13. Verificar flujo de retorno (back flow) y confirmar el adecuado funcionamiento

del equipo de flotación.

14. Desconectar el| stab-in del zapato, desconectar línea de cementación,

levantar 10 [ft] y circular en directa 5 [bbl] para limpiar la tubería.

15. Si no hay retornos después de haber usado toda el agua de mezcla se

preparará 15 bbls de lechada acelerada 2% bwoc CaCl2. 15.6 ppg.

16. WOC hasta obtener 1000 psi de esfuerzo compresivo.

30

Figura6. Pruebas de Laboratorio

(Manual de Bombas HT400,2012)

3. METODOLOGÍA

31

3. METODOLOGÍA

3.1. TRABAJO DE CAMPO, FUNCIONABILIDAD DE LA UNIDAD ELITE Y HT 400

3.1.1. DESCRIPCIÓN UNIDAD CEMENTADORA ELITE

Es una unidad móvil que es utilizada para realizar trabajos de cementación de

pozos petroleros además de bombeos de crudo, agua de formación etc.

3.1.2. CARACTERÍSTICAS DE LA HCR ELITE DE REMOLQUE DE CEMENTACIÓN

Al igual que el tráiler 75TC4 cementación, el remolque Elite HCR está diseñada

para consolidar de alto rendimiento de las operaciones de cementación.

Remolques HCR Elite están equipados con ADC ® equipo de mezclado y la

electrónica flexible Sistema de control (FLECS) del controlador. Los motores

con certificación de emisiones en este trailer en gran medida reducir la

contaminación en el lugar y ayudar a asegurar que el remolque cumple con las

normas a largo plazo establecido por la Agencia de Protección Ambiental de los

EE UU.

Aunque el trailer Elite HCR es similar a los anteriores trailers de cementación,

las siguientes características son exclusivas de este Trailer.

Más grande y potente, con certificación de emisiones, de 420 CV del

motor del camión.

8 bbl capacidad de mezcla del sistema.

32

5 bbl compartimiento de pre- mezcla y de 3 bbl compartimento de fondo

de pozo.

Bañera profunda mezcla que reduce la entrada de aire en lechadas de

cemento.

De alta energía RCM el sistema de mezcla con el rotativo chorro de la

válvula de agua.

Control de velocidad variable, tanto para las bombas centrífugas.

Controles de velocidad individual para cada agitador bañera.

Control de pie.

Los controles y la instrumentación que se agrupan en un formato lógico.

FLECS controlador.

Las cajas de almacenamiento para varios componentes en la parte

trasera en lugar de la parte delantera del remolque.

Más grande y potente, con certificación de emisiones Cummings

QSB6.7 motor auxiliar.

Fácil acceso de baja presión en el colector

La distancia entre ejes del chasis del remolque es de 344 pulgadas de largo,

medida desde el pivote en el centro de la bogie es decir el espacio entre chasis

delantero y parte donde descansan las bombas. El chasis del remolque está

fabricado con alta resistencia y baja aleación (SLA) de acero. el chasis está

disponible en dos configuraciones estándar y el desierto de servicio.

El chasis de serie incluye:

Hendrick son-Turner 44.000 libras suspensión neumática

Spicer conjuntos de ejes

11R x 22.5, la carga de rango G

Antibloqueo de frenos de aire

El chasis del desierto de servicio incluye:

Hutch 50.000 libras de hojas de suspensión

33

Spicer conjuntos de ejes

24R x 21 neumáticos todo terreno, la carga de gama

Figura 7. Chasis HCR

(Manual de Bombas HT400)

El motor incluye un 6-en de diámetro de acero inoxidable del tubo de escape y

un filtro de aire Donald son con un elemento de filtro reemplazable (SAP N º

100002596). Una válvula de mariposa se encuentra después del

turbocompresor que conduce al colector de admisión del motor. Esta válvula de

mariposa se detiene el motor cuando el cierre interruptor de la matanza de

emergencia está activado o cuando una condición de sobre velocidad del motor

se produce.

El motor está equipado con un radiador capacidad de 101 litros de capacidad

con un ventilador de enfriamiento tipo aspiración en cumplimiento de la con las

normas de emisiones EPA, un pos enfriador aire-aire se encuentra en la parte

delantera del radiador para la refrigeración el aire combustible, disminuyendo

así de escape contaminantes. Tres indicadores se adjuntan a la parte de atrás

de la montura del silenciador para el motor de cubierta de Caterpillar. Estos

indicadores de seguimiento de la temperatura del agua del motor, presión del

aceite del motor y la presión de aceite de la transmisión de carga. A partir de

mediados de año la producción de 2006, el trailer Elite, remolque está equipado

con Allison 4700 OFS transmisión (Especificación D00176573; SAP N º

34

101336482). La transmisión está equipada con dos filtros hidráulicos que

incluyen elementos de repuesto idénticas. El número de SAP para un kit de

sustitución del elemento es 101363967. Este kit contiene dos elementos

filtrantes y necesarias las juntas tóricas.

Figura 8. Manómetros del motor

(Manual de Bombas HT400, 2012)

La figura 9 muestra estos indicadores. También puede utilizar la pantalla Power

View en el control de la unidad de soporte para monitor de presión de aceite del

motor y la temperatura del agua del motor.

La Temperatura de aceite de la transmisión y la presión se puede ver en la

pantalla Vista de energía en el control de la unidad stand. La presión de la

transmisión también se puede ver en el panel de medidores en la parte trasera

de la cubierta del motor paquete, que también contiene los medidores de

presión de aceite del motor y la temperatura del agua del motor. El aceite usado

por la transmisión es enfriado por un intercambiador de calor de carcasa y tubo

montado en el motor. Dos de 1 pulgada. Mangueras hidráulicas entregar el

aceite al intercambiador de calor donde se enfría. El aceite es devuelto a la

transmisión.

A partir de 2007, la producción, el HCR ® Elite remolque está equipado con un

motor Cummins QSB6.7 auxiliares del motor (D00231475; SAP N º101455443).

El motor auxiliar proporciona la potencia hidráulica necesaria para poner en

marcha el motor de la cubierta (s) y para la alimentación de todos los demás

circuitos hidráulicos. Este motor tiene 173 CV a 2.550 rev / min y EPA Tier 3

35

fuera de la carretera de emisiones certificadas en un gran panel en el interior

del puesto de mando, que se puede acceder al panel de acceso posterior se

retira.

Además, el centro del controlador FLECS se encuentra en un lugar distinto en

el lado del conductor de la HCR Elite ® remolque.

3.2. LISTA DE OPERADOR

Antes de utilizar el Elite HCR ® cementación remolque en un puesto de trabajo,

o sobre una base diaria, tome las siguientes medidas para ayudar a asegurarse

de que el remolque Elite está preparado para realizar un trabajo de

cementación. Verificación estos artículos Pre trabajo básicas de inspección, en

la mayoría de los casos, el diagnóstico de un componente que está en peligro

de fracaso.

Los siguientes artículos numerados describen cómo hacer cada uno de estos

chequeos pre trabajo. Un resumen la lista se incluye un diagrama del trailer

mostrado a continuación.

Cabe recalcar que este check list es realizado por un operador, y el formato es

emitido por control interno de la compañía para tener constancia del

funcionamiento del equipo antes-después de cada trabajo.

• Compruebe y lubrique el cojinete si es necesario.

• Comprobar y lubricar la junta en U y junta deslizante para cada una de

las líneas de transmisión principal. Cada U-empalme tiene una grasera

grasa. El deslizamiento de la articulación se encuentra en medio de las

líneas de transmisión.

• Gire el eje y aplicar lubricante a través de un agujero en el monte HT-400

™ de la bomba.

• Revise los empaques de la bomba de filtración.

36

• Arranque el motor. Revise el nivel de líquido de la transmisión a

temperatura de funcionamiento (mínimo180 ° F) con la transmisión en

neutral. Una mirilla se proporciona para verificar la transmisión del nivel

de fluido.

• Compruebe el filtro de la transmisión de fugas.

• Compruebe el funcionamiento de los medidores del motor.

• Revise los filtros del agua del motor para detectar posibles fugas antes y

después de arrancar el motor.

• Los filtros de agua se encuentran en la parte trasera del motor, al lado de

la campana.

• Compruebe el indicador de restricción en los filtros de aire del motor. A

medida que aumenta la restricción, un indicador pasa de verde a amarillo

a rojo. Cambie el filtro hasta que el indicador llegue a rojo.

• Restablecer el indicador después de cada vez que lo compruebe.

• . El nivel del aceite del cárter de los motores de la cubierta.

• Quitar o abrir el protector del ventilador y comprobar la correa del

ventilador de la tensión, el desgaste, su estado general, y la alineación.

La correa del ventilador se tensa mediante el ajuste del alternador.

• Inspeccione las mangueras del radiador y conexiones para detectar

fugas. Comprobar el nivel de refrigerante en los tres radiadores. El nivel

del líquido debe ser de 1 1 / 2 a 2 pulgadas (3,81 a 5,08 cm) por debajo

de la boca de llenado en el tanque superior.

Precaución: No retire la tapa de un radiador caliente. Quemaduras graves

pueden resultar.

• En la parte delantera del remolque, revise las conexiones eléctricas y de

aire para el tractor. Freno de aire comprimido las conexiones son

necesarias para el servicio regular y para copia de seguridad de

37

emergencia. Las luces de freno y las luces de marcha se accionan a

través de la conexión eléctrica.

• Compruebe el motor auxiliar. Revise el nivel de refrigerante del radiador,

bomba de agua, correas y de seguridad, aceite de motor y filtro de aire.

Retire la tapa del filtro de aire y los elementos. Reemplazar que si está

sucio. Compruebe las conexiones de la manguera de ocho en el radiador

y el bloque.

• Comprobar el nivel de combustible.

• Revise las mangueras hidráulicas para detectar fugas o en lugares

donde las mangueras pueden ser rocen otras superficies u otras. Repare

las fugas y las mangueras de desviar para evitar el roce.

• Revise la caja de cambios detrás del motor auxiliar que no haya fugas de

aceite. Si hay fugas de aceite se encuentran, comprobar el nivel de

aceite en la caja de cambios. Lubricar las graseras si es necesario.

• Utilice la mirilla para comprobar el nivel de aceite en el tanque hidráulico.

Cuando el aceite está frío, el nivel de debe ser de 1 a 1 1 / 2 pulgadas

(2,54 a 3,81 cm) por debajo de la marca de alto nivel. Cuando el aceite

esté caliente, el nivel debe estar en la marca de alto nivel.

• Compruebe la bomba de recirculación de 6 × 5 de fugas y daños en los

rodamientos. Verificar que las bridas se apretados y que no haya fugas.

Compruebe la línea de lubricante en la caja de la bomba de relleno.

• Compruebe el 4 × 4 de la bomba de mezcla de fugas y daños en los

rodamientos. Verificar que las bridas estén bien apretados y sin fugas.

Compruebe la línea de lubricante en la caja de la bomba de relleno.

• Compruebe las bombas hidráulicas y accesorios para detectar fugas.

• Compruebe el estado del empaque de la bomba. Retire las tapas y

comprobar las válvulas, asientos y manantiales.

Realizado una correcta inspección y check list de la unidad procedemos a

realizar una prueba del equipo.

38

Descripción y conocimiento de las partes de las bombas HT 400 ubicadas en la unidad elite:

Figura 9. Bomba HT400

(Manual de Bombas HT400,2012)

La bomba HT-400 es utilizada en todas las fases de operación del campo

petrolero. Se utiliza para el bombeo de agua, cemento, fluidos de fracturación y

otros fluidos de estimulación. La bomba está constituida principalmente por tres

partes: El Powerend o Parte Mecánica, el espaciador, y el Fluid-end o Parte

Hidráulica.

Los Espaciadores comenzaron a ser disponibles y opcionales a principios de los

70's. Desde entonces, todas las bombas HT-400 han sido ensambladas con

espaciadores entre ambas partes

Características de Diseño

Las siguientes características son únicas de la bomba HT-400:

39

• Es capaz de bombear a presiones tan altas como 20,000 psi (137.895 MPa).

• Es ligera y compacta, además de que puede ser levantada hasta áreas

lejanas.

• Provee alto rendimiento y larga duración.

• Tiene tres secciones del Fluid-end separadas y pueden ser remplazadas

individualmente.

Además que es una bomba de desplazamiento positivo y sus siglas significan

horizontal triples debido a que están compuestas por tres pistones.

Powerend:

El montaje del Power-end reduce la velocidad, multiplica el torque y convierte la

acción rotatoria a acción reciprocante. Éste toma la energía proveída por el

motor y la transmisión, transformándola en energía que puede ser usada por el

Fluid-end.

Los Power-ends estás fabricados para cumplir con los requerimientos del

cliente, ocupando poco espacio en el remolque o camión. Estos están

disponibles en versiones para ser montados izquierda y derecha.

El revestimiento es una armadura hecha de acero de alta resistencia. Tiene

diferentes calibres para el engranaje de tornillo sin fin, cigüeñal y las crucetas.

Tiene ojos de izamiento en la parte superior y cuatro patas en la parte inferior

que son usadas para maquinar o montar. Este sistema de poder o más

conocido como powerend posee las siguientes partes descritas:

Bridas de Transmisión del Eje Impulsor y del Tornillo Sin Fin

La máquina y la transmisión distribuyen la energía hacia la bomba a través del

eje impulsor de los engranes de gusano o de tornillo sin fin. Este eje puede ser

equipado con bridas de acoplamiento acanaladas o no acanaladas Las bridas

40

no acanaladas son usadas más comúnmente; mientras que las bridas

acanaladas son usadas para manejar bombas que lubrican el embalaje del

Fluid-end.

Engranaje Helicoidal y Corona

La energía es transportada a través de las ranuras de la brida de acoplamiento

hasta el engranaje Helicoidal. De ahí, la energía pasa a través de los dientes de

la corona de bronce Es ahí cuando la reducción o la multiplicación de torques

ocurre en los engranes. En los Power-ends se han utilizado cuatro juegos de

engranes. Los coeficientes de operación que predominan del engranaje

helicoidal a la corona son 8.4:1 y8.6:1, por lo consiguiente, el engranaje de

tornillo sin fin o helicoidal gira 8.4 o 8.6 veces por cada revolución de la corona.

El Cigüeñal

La energía se mueve desde la corona hasta el cigüeñal a través de la unión de

transmisión acanalada El cigüeñal es maquinado rugosamente desde un lingote

forjado. Es tratado térmicamente y una vez acabado de maquinar es barrenado

y asentado. Los muñones del cigüeñal son espaciados en 120°. La posición del

muñón desde el centro del cigüeñal hacia afuera limita el movimiento a 8

pulgadas.

Bielas, Crucetas y Correderas

Las bielas están hechas de aluminio forjado. Las varillas tienen cabezal doble y

cojinetes de inserción. Los extremos de la cruceta de las varillas están

ajustados a presión con bushings de bronce. Las bielas convierten el

movimiento de rotación del cigüeñal en movimientos recíprocos en la cruceta.

Las crucetas de acero fundido están conectadas a las varillas por medio de

pernos de acero por zapatas de bronce. Las correderas de acero, aseguradas

41

en una caja con abrazaderas de expansión, contienen y guían la cruceta en su

movimiento.

Cojinetes

Los cojinetes de rodillos sostienen las partes giratorias y las mantienen en su

posición. Los tres cojinetes más pequeños están localizados en el engrane de

gusano: los cojinetes para posición de empuje y los dos cojinetes de soporte.

El cigüeñal cuenta con cuatro cojinetes principales más grandes que lo

sostienen el cojinete de soporte del engrane sostiene y sitúa la corona y la limita

en su movimiento lateral.

3.3. SISTEMA DE LUBRICACIÓN

El sistema del filtro de aceite en el Power-end de la bomba HT-400 actual está

formado por el filtro y colador Schroeder Brothers El engrane helicoidal, el

soporte y los cojinetes de presión se sumergen en e lcarter. La corona, el

cigüeñal, y los cojinetes son bañados con aceite del cárter desde la bomba de

engrase. La lubricación forzada es también proporcionada.

El paso repetido en el cigüeñal hace llegar el aceite presurizado hasta los

cojinetes principales y los cojinetes de las bielas. El aceite viaja por las bielas,

los bujes y los piñones de la cruceta.

La zapata de la cruceta y las correderas son lubricadas por medio de boquillas

que se proyectan a través de la parte superior de las correderas. En el punto

máximo del recorrido, los rodillos de los cojinetes de soporte de engrane son

lubricados por medio de otros tipos de boquillas.

42

Figura 10. Solenoides de la lubricación

(Manual de Bombas HT400, 2012)

El colador y el filtro Schroeder son usados en bombas HT-400 construidas a

partir de abril de l974.

Bomba de Lubricación

La presión para todo tipo de lubricación forzada proviene de la bomba de

engrase Esta bomba, ya sea manejada fuera del extremo del engrane

helicoidal o a distancia, recupera el lubricante del sumidero del Powerend

(cárter). Después, el lubricante es descargado a través de líneas externas hasta

una válvula de Bypass en los modelos de bombas fabricadas antes de 1974, o

a través de un colador hacia el Bypass, en la mayoría de los modelos

posteriores.

Válvula Bypass

La válvula Bypass mantiene la presión del lubricante de 80 a 100 psi (de 0.552

a 0.689 MPa).Las bombas fabricadas no después de abril de 1974 mantienen la

presión de lubricación de 35 a 45 psi (de 0.241 a 0.310 MPa). La presión

depende del resorte utilizado en algunas válvulas Bypass o de las latinas

usadas detrás del resorte en otras válvulas.

Sistema del Colador y Filtro de Aceite

El lubricante es descargado desde la bomba de aceite al colador. Éste va

posteriormente hacia el Bypass a través de un filtro de 25 micrones y también

sobre los puntos de entrega.

43

El colador es un elemento de malla gruesa con insertos magnéticos. Todo el

aceite entregado proveniente de la bomba de engrase circula por el colador.

El filtro limpia el aceite que va al cigüeñal, cojinetes y crucetas. El filtro usa tres

elementos desechables de 25 micrones. Se estima que cada uno de estos

elementos tenga una duración aproximada de 6 meses entre cada cambio. Los

nuevos elementos podrían ser obtenidos de la reserva.

Intercambiador de Calor

Durante el arranque de la máquina en días fríos, el lubricante en el Power-end

se encuentra espeso, frio e incapaz de cubrir las partes de movimiento. Al tener

demasiada viscosidad puede ser que no pueda ser vertido o bombeado.

Este dispositivo de cambio de temperatura calienta el lubricante a una

temperatura mínima de operación de no menos de 40°F (4.44°C). El

refrigerante calentado en el sistema de enfriamiento de la máquina circula por el

centro de este dispositivo, produciendo aceite por todo el centro para calentarlo

y quitarle viscosidad.

Cuando la bomba está siendo operada, el dispositivo de temperatura elimina el

calor del aceite. El radiador del motor u otros medios disipan el calor.

Bomba Izquierda y Derecha

Figura 11. Bombas de izquierda y derecho HT400

(Manual de Bombas HT400, 2012)

44

La parte derecha del Power-end vista desde el extremo del Fluid-end tiene su

caja protectora a la derecha). La caja protectora izquierda del Power-end se

encuentra en el lado izquierdo. Ambas unidades son identificadas

incorrectamente como derecha o izquierda debido a la posición que ocupan en

el camión, patín o remolque.

La corona es ensamblada de distintas formas para los Power-ends izquierdo y

derecho. El ensamble de la corona derecha es sujetada con cuñas, roldanas y

con abrazadera del adaptador de anillo. Las roldanas son solamente usadas en

unidades izquierdas. Otra de las diferencias entre las bombas izquierdas y

derechas es que en el soporte de los Power-end derechos se utilizan más

lainas. Estas láminas compensan la corona hacia afuera para centrarlo en el

engranaje de tornillo sin fin cuando están funcionando uno sobre otro. Unas

pocas lainas se utilizan debajo de los soportes en los Power-end izquierdos ya

que la corona necesita estar compensada hasta adentro.

Figura 12.Vista interna POWEREND

(Manual de sistema ADC y FLECS, 2011)

45

Espaciadores:

En la mayoría de las bombas, el montaje de un espaciador de acero es usado

entre el Fluid-end y el Power-end. El espaciador ayuda a prevenir que los

fluidos se escapen del Fluid-end y entren a la cavidad del Power-end

(sumidero).Todas las bombas nuevas requieren espaciadores. Las bombas

facturadoras requieren espaciadores L-2 y las bombas de cementación

requieren espaciadores L-4.Algunos espaciadores requieren narices de varilla

de empuje únicamente para unir al tamaño del Fluid-end utilizado, mientras que

otros espaciadores

Ensamble de los Espaciadores

La mayoría de las bombas HT-400 tienen un ensamble de espaciadores con el

fin de evitar que los fluidos del Fluid-end pasen al cárter del Power-end. Como

cualquier otro componente de la bomba HT-400, los montajes de espaciadores

pueden ser personalizados y adaptados. Aunque todos los espaciadores Serie

L son parecidos, algunos son solamente apropiados para trabajos

especializados mientras que otros pueden ser apropiados para muchas tareas

distintas.

Similitudes

Los espaciadores tienen una función y construcción común. Todos ellos

constan de los siguientes componentes:

• Casquillos limpiadores

• Sellos metálicos

3.4. FUNCIÓN Todos los espaciadores tienen la misma función; esto es, evitar que los fluidos

del Fluid-end pasen al Power-end y éstos puedan contaminar el aceite. Cuando

46

el aceite es contaminado (especialmente por ácidos, cemento, o arena), puede

ocurrir un daño repentino en el Power-end.

La entrada de fluidos al Power-end ocurre mayormente a través del émbolo. El

émbolo en movimiento transporta el fluido más allá de empaque de presión y el

sello limpiador (o empaque). Si el sello de nariz comienza a gotear, los fluidos

pueden penetrar por el centro del émbolo.

Los espaciadores eliminan la contaminación del aceite, a través de los émbolos,

como sigue:

Separando el Power-end del Fluid-end

Manteniendo los émbolos lejos del Power-end.

3.5. CONSTRUCCIÓN

Todos los espaciadores están hechos de acero. Algunos armazones están

soldados y algunos no. Otros están construidos con varillas macizas que

separan dos láminas gruesas. Las láminas están hechas para tres varillas de

empuje que, junto con los tornillos de seguridad y las narices, conectan los

émbolos del Fluid-end a las crucetas del Power-end.

Todos los espaciadores tienen casquillos limpiadores por cada varilla de

empuje. La carga de trabajo del casquillo limpiador es ligera, ya que la mayoría

de los contaminantes potenciales se drenan sin riesgo alguno hacia afuera del

émbolo sin tocar las varillas. Los casquillos limpiadores tienen tanto anillos de

empaque, como sellos. El sello requiere una manga con un anillo de retén. La

empaquetadura requiere de una manga con una tuerca de ajuste. Dado que los

sellos (o empaques) de los casquillos limpiadores en los espaciadores

mantienen el aceite dentro y la suciedad fuera del Power-end, no existe la

necesidad de poner un sello en el casquillo limpiador del Fluid-end. Sin

47

embargo, el casquillo es montado de tal forma que la tuerca puede ser utilizada

para ajustar empaques de presión.

Espaciadores L-2 ensamblados en la unidad elite .El espaciador L-2 fue la

primera mejoría en el diseño de los primeros espaciadores L-1. La nariz de dos

piezas de los L-2 permite que se pueda volver a colocar un Fluid-end con

émbolos de un diámetro a un segundo Fluidend con émbolos de un diámetro

distinto. La pieza de la nariz que tiene contacto con los émbolos (los

adaptadores) pueden ser cambiados sin alterar la alineación del émbolo. La

pieza de la nariz que asegura las varillas de empuje no necesita aflojarse. Los

émbolos cortos son usados con los espaciadores L. Una estructura o armazón

de acero soldado se usa con espaciadores L-2. El espaciador L-1 ya no es

surtido.

3.5.1. EL FLUID END

Figura 13. Sistema de empaquetaduras

(Manual de cementación, 2011)

El Flui-end utiliza la energía que ha sido transformada por el Power-end para

hacer fluir cemento, medios de fracturación, y otros líquidos y materiales.

El Fluid-end de la bomba está disponible en cinco tamaños y puede ser

diseñada para muchas aplicaciones. El Fluid-end es compatible con una

variedad de lubricantes para émbolos y bridas de descarga. Se utilizan

48

diferentes medidas de émbolos y tuercas de seguridad. Están disponibles una

variedad de combinaciones de válvulas además de que distintos tipos de

resortes e insertos pueden ser instalados en dichas válvulas.

3.5.2. SECCIONES DEL FLUID-END

La sección del Fluid-end es la cámara a través de la cual fluye el líquido

bombeado. Esta sección es una forja de acero que es tratada térmicamente,

maquinada y presurizada.

Las secciones son fabricadas en cinco tamaños distintos. El tamaño no indica la

medida del exterior de la sección, ya que todos los tamaños son elaborados con

forjas idénticas; sino se refiere al corte de calibre horizontal para el émbolo. El

sistema de numeración que designa el tamaño, refleja su medida.

• Una sección de 3 3/8" (8.573-cm) es calibrada para un émbolo de 3

3/8"(8.573 cm) de diámetro.

• Una sección de 4" (10.160 cm) es calibrada para un émbolo de 4"

(10.160 cm) de diámetro.

• Una sección de 5" (12.700 cm) es calibrada para un émbolo de 5"

(12.700 cm) de diámetro.

• Una sección de 6" (15.240 cm) es calibrada para un émbolo de 6"

(15.240 cm) de diámetro.

• La sección de 4/4 1/2" (10.160/11.430 cm) puede ser acomodada tanto

en émbolos de 4" (10.160 cm), como en émbolos de 4 1/2" (11.430 cm).

Esta situación puede llegar a confundirle un poco, ya que los ensambles

con émbolos de 4" son usualmente llamados Fluid-ends de 4", y aquellos

con émbolos de 4 1/2 " son llamados Fluid-ends de 4 1/2". Además de un

agujero horizontal, la sección del Fluid-end tiene un bore vertical sobre el

49

cual se localizan las válvulas. En la parte alta del calibre vertical está el

paso de descarga.

Émbolos

El émbolo hace que los fluidos y materiales se muevan a través de la sección

Fluid-end. El émbolo está unido a la cruceta por un arreglo que consta de un

tornillo de seguridad del émbolo y un dispositivo parecido a una tuerca llamado

nariz del émbolo El émbolo es empujado por la cruceta y jalado por la nariz y el

tornillo de seguridad.

Está disponible una variedad de diámetros de los émbolos para acomodar un

amplio margen de producción de presión o volumen. En general, las

operaciones de bajo volumen o de alta presión son realizadas con émbolos de

menor tamaño, mientras que las operaciones de alto volumen o baja presión

son realizadas con émbolos de mayor tamaño.

Dos longitudes de émbolos se encuentran en producción. Las longitudes de los

tornillos de seguridad varían de acuerdo al largo del émbolo. Los émbolos

cortos son utilizados con el grupo de espaciadores. La mayoría de los émbolos

de 5" (12.700 cm) y 6" (15.240 cm) están hechos para que las narices sean

niveladas. En otros tamaños de émbolos, las narices son empujadas hacia

afuera más allá de sus extremos.

Los émbolos tienen una superficie que es rociada con flama y fusionada con

polvo metálico duro y posteriormente es pulverizado para que tenga lisura. Los

émbolos de superficie rígida pueden ser usados en todo tipo de bombeo. La

unidad consta de émbolos de 4 1/2".

Válvulas:

Las válvulas dirigen el fluido el cual es movido por el émbolo.

50

• Cuando el émbolo es sacado de una sección del Fluid-end, se crea un

vacío partical.

• Cuando el émbolo vuelve a entrar en la sección del Fluid-end, el fluido es

presurizado.

Los émbolos trasladan el fluido mientras que las válvulas lo dirigen. Cuando el

émbolo es sacado de una sección del Fluid-end, se crea un vacío parcial

La válvula de succión al fondo del bore vertical se detiene y se aleja de su

asiento, el cual permite que el fluido entre dentro de la cámara; y al mismo

tiempo, el fluido ya dentro de ésta, se instala para llenar el espacio donde

estuvo el émbolo.

Cuando el émbolo vuelve a entrar en la sección del Fluid-end, el fluido es

presurizado El fluido saldría de la misma forma que entrara dentro de la

cámara; sin embargo, la válvula de succión se instala dentro hasta tener

contacto con el asiento. Cuando la presión aumenta, la presión del fluido fuerza

la válvula de descarga para que ésta se mueva. La válvula de descarga sale de

su asiento y el fluido es expulsado de la cámara. Cuando el ciclo comienza de

nuevo. La pérdida de presión dentro de la cámara y la fuerza del resorte bajan

la válvula para formar un sello con el asiento.

Las válvulas son fundiciones carburizadas; es decir que son tratadas con un

químico caliente que incrementa el contenido de carbón del metal

superficialmente. La superficie es rígida y de largo uso, sin embargo, el centro

permanece suave y dúctil. Las válvulas están disponibles en tres diámetros. La

más pequeña (#3) es usada con Fluid-ends de 3 3/8" (8.573 cm) y 4" (10.160

cm). La válvula intermedia (#4) es usada con Fluid-ends de 4 1/2" (11.430 cm).

La más grande (#5) es usada con Fluid-ends de 5" (12.700 cm) y 6" (15.240

cm).

51

Figura 14. Válvula FRAC

(Manual de bombas HT40, 2012)

Se ha vuelto estándar para todas las bombas, sustituyendo las válvulas de guía

doble y simple. La válvula Frac tiene dos vástagos, así como la válvula de guía

doble. Sin embargo, a diferencia de las válvulas de guía dobles, no tienen anillo

o sujetador y en su lugar se sostiene la enorme inserción sin moverse por su

propia elasticidad. Una brida, construida dentro de la válvula apoya el inserto.

Las válvulas Frac duran más tiempo que otras válvulas, especialmente cuando

se utilizan en el servicio de formación de fractura miento de yacimientos

petrolíferos.

Válvulas de Esfera

Las válvulas de esfera son utilizadas en servicio de alta o baja concentración de

arena. Los bajos índices están considerados desde 2 a 5 bbl/ min (de 0.318 a

52

0.795 m3/min) por bomba. Estas válvulas están designadas para instalación

temporal. Una bomba puede ser equipada para un trabajo especial de

concentración de arena y luego a su regreso normal después que su trabajo

haya sido terminado.

Mientras que las válvulas de esfera son convenientes para el servicio de alta o

baja concentración de arena, el uso de válvulas de esfera restringe todos los

tamaños de bombas a una tasa máxima de bombeo recomendada de 5 bbl/min

(0.795 m3/min). Los índices mayores, aún durante el prime-up o el wash-up,

pueden causar una averiación del inserto, e incluso un índice de 5-bbl/min

provoca que algunas partes se desgasten, especialmente en el área de

descarga.

Resortes de la válvula

Los resortes de la válvula, en conjunto con el fluido en movimiento, provocan

que las válvulas entren en contacto con los asientos. La mayoría de los resortes

en forma de cilindro pueden ir hacia adentro de la cámara con ambos lados

hacia arriba; sin embargo, los resortes en forma de cono deben ser instalados

con el extremo pequeño hacia el émbolo. La instalación incorrecta u opuesta de

los resortes impide que las válvulas se abran completamente, ya que los

espirales de los resortes cónicos se amontonan antes que las válvulas lleguen

al final de su recorrido.

En la mayoría de la válvula se utilizan resortes de acero inoxidable rígido. Un

resorte de acero inoxidable flexible puede usarse en válvulas de succión

cuando ninguna bomba centrífuga es utilizada para cargar (reforzar) la bomba

HT-400, lo cual hace el priming un tanto más fácil.

Asientos de la Válvula

El asiento de la válvula usada con válvulas Frac no es igual que el asiento

usado con las válvulas de guía doble o sencilla Como el I.D. es más pequeño,

53

el área del asiento es mucho mayor. El asiento de la válvula Frac es endurecido

completamente (carburizada), pero sólo las superficies sujetas a desgaste son

carburizadas sobre los asientos de las válvulas de guía doble y sencilla.

El diámetro interno O.D. del asiento de la válvula Frac es estrecho y encaja

dentro del adaptador que se expande contra el diámetro interior. Los O-rings en

el O.D. del asiento y del adaptador sellan el asiento y el adaptador y reducen la

erosión causada por los fluidos bombeados. Los nuevos fluidos son

adelgazados y el adaptador es eliminado. Por el contrario, el O.D. del asiento

para las válvulas sencillas y dobles es de forma cilíndrica. Con el bore y

mediante un O-ring y un anillo de estancamiento de cobre, se hace un sello

para las bombas más usadas. Los asientos de las válvulas estrechas fueron

usadas por primera vez en 1977. Las válvulas guiadas sencillas y dobles

pueden ser utilizadas con los asientos de la válvula Frac, aunque las válvulas

Frac se deterioran rápidamente cuando son usadas con el asiento de las

válvulas de guía sencilla y doble.

Retenedores de Guía Bushing

Los retenedores de guía bushing son instalados en los bores, debajo de los

asientos de válvula y parecen ruedas de carretilla con todos sus rayos, excepto

dos de ellos. Las guías bushing de hule en los cubos guían los tubos inferiores

de las válvulas.

Dos tipos de retenedores se encuentran disponibles, aunque ambos tienen el

mismo número de partes. El nuevo modelo tiene lados superior e inferior

idénticos que puede ser instalado con cualquier lado hacia arriba. Por otro lado,

el modelo antiguo debe ser instalado con el lado de la muesca de los rayos

hacia arriba y el bisel más grande de rin, hacia abajo. Este modelo antiguo tiene

el sello grabado "ESTE LADO HACIA ARRIBA"

Cierres de la Válvulas de Succión

54

El vástago superior de la válvula usado en la parte de succión de la cámara es

guiada por guías bushing de hule en el cierre de la válvula de succión El cierre

es lo que empuja al resorte de la válvula.

El cierre de la válvula tiene protuberancias, u orejas, que están cubiertas de

parches de hule para embonar un corte de ranura en el I.D. de la cámara. Un

resorte de seguridad extendido más allá de uno de las orejas se sujeta dentro

de una ranura vertical para cerrar con el tope en su posición.

Cubiertas de la Válvula

El vástago superior de la válvula usado en la parte de descarga de la cámara es

guiada por una guía bushing de hule dentro de la cubierta de la válvula de

descarga La cubierta hace que el resorte de la válvula retroceda y obture la

parte de arriba de la cámara. Las cubiertas y las cámaras varían en su

diámetro.

Las roscas en la parte alta de la cámara aseguran la cubierta de la válvula de

descarga; un gasket y un anillo espaciador lo sellan. Para reducir el riesgo de

que el gasket sea dañado, la cubierta tiene dos piezas; el ensamble de la

cubierta permanece inmóvil, mientras que el retenedor de la cubierta es

enroscado hacia adentro.

Cubiertas de Cabeza de Cilindro

La cubierta de la cabeza de cilindro, el cual es como una cubierta de válvula sin

guía bushing, sella el extremo del bore horizontal por el émbolo y usa el mismo

gasket y anillo espaciador como las cubiertas de válvula.

Las cubiertas de cabeza de cilindro y los bores varían en su diámetro.

Una bomba puede ser dañada durante el trabajo de concentración alta de arena

al ser acumulada la arena en la parte frontal del émbolo. El émbolo toca fondo

55

con la arena y tanto se extienden los pernos de fijación del Fluid-end como

impulsa al Fluid-end fuera de la unidad. Además, el émbolo puede ser

severamente dañado.

Una cubierta protectora de la cabeza de cilindro está disponible para el bombeo

de concentración de arena. La cubierta se rompe antes de que los pernos de

fijación del Fluid-end sean dañados. Es necesario un retenedor especial de la

cubierta de cabeza de cilindro para las cubiertas protectoras. Este retenedor

captura la porción central de la cubierta cuando se realiza una taponación de

arena.

Empaque de Presión

Los empaques de presión evitan que el fluido se salga alrededor del émbolo en

Movimiento. El empaque tiene forma de un anillo y tiene una sección cruzada

en "V" (Figura 1.2, No. 38).

El empacamiento de una sola pila de altura tiene cerca de 1/4 " (0.635 cm) de

Grueso. El empacamiento de doble pila de altura, como su nombre lo dice, tiene

El doble de grueso. Algunas veces el empaque menos grueso es de mayor

Utilidad en Fluid-ends más viejos y usados.

Empaquetadura Corta

Las bombas en modelos posteriores están equipadas con una colocación de

empaquetaduras de fila corta que utiliza menos anillos de empaque que las

colocaciones o arreglos convencionales. La fila o pila corta ofrece una duración

mejorada de la empaquetadura, especialmente a presiones mayores de 6,000

psi (41.369 MPa). Este arreglo o colocación puede ser usado en todos los

servicios de bombeo. La colocación de filas cortas se usa con un anillo de hule

homogéneo (anillo del cabezal), un anillo sencillo de una empaquetadura tipo-V

de doble fila (o de doble grueso), un anillo de retención delgado de metal y un

conductor de acero.

56

Cuando se aprietan los anillos de empaque, los cuales se encuentran anidados,

se disminuye la altura y se incrementa el ancho de la "V". La empaquetadura se

presiona más fuertemente contra el bore y contra el émbolo; y así se ajusta.

Existen tres tipos más populares de anillos de empaque:

• Los anillos hechos de hule rígido y reforzados con loneta de algodón son

lo mejor mientras que no se bombee ácido.

• Los anillos hechos de hule flácido y reforzado con loneta de algodón son

lo mejor para bombeos de presión baja. Nunca son usados solos, sino se

combinan con anillos de hule rígido.

• Los anillos hechos de Garlock 8140 son superiores a los empaques de

Teflón y asbesto y a otros empaques competentes resistentes al ácido,

los cuales se usaron en un principio.

En cada émbolo se usan de cinco a seis anillos de empaque combinados con

los adaptadores de empaque ("El Brass"). "El Brass" consiste en un adaptador

macho que encaja dentro del primer anillo de empaque, el anillo de cierre

hidráulico que va entre el cuarto y quinto anillo, y el adaptador hembra que se

acomoda sobre el sexto anillo. En la Sección 2 de este manual se proporcionan

más detalles de los distintos tamaños de embalajes.

El adaptador macho adapta el juego de empaques al extremo cuadrado del

bore de apoyo. El anillo de cierre hidráulico es el punto de entrada del

lubricante. El adaptador hembra se une con el opresor para ajustar la embalaje.

Casquillos Limpiadores

Los casquillos limpiadores tienen dos propósitos

• Ajustar el empaque de presión

• Proteger el émbolo del exceso de fluido y aceite

El propósito siguiente se logra por medio de un sello o empaque.

57

Cuando se retira el émbolo, el fluido lagrimeado es limpiado antes de que

pueda entrar en el Power-end. Cuando el émbolo entra de nuevo, se limpia el

Aceite antes de que pueda salir del Power-end. Un proceso evolutivo ha

sustituido el embalaje con un sello. La manga original requería de dos anillos

espaciadores de plástico para hacer que el sello encajara correctamente dentro

de la manga, la cual estaba diseñada para el embalaje las mangas construidas

desde principios de los 70's están diseñadas para asegurar el sello sin anillos

espaciadores. En bombas con espaciadores, el empaque limpiador es sustituido

por un sello limpiador que se encuentra junto al Power-end.

Bridas

Simplificando, la información del Fluid-en se presenta en términos de una

sección del Fluid-en y su contenido, pero, de hecho la bomba es un triple, ya

que su ensamble consta de tres secciones. Los golpes de la presión de los

émbolos de acción simple en las secciones son alternados para hacer que la

descarga del Fluid-end reciba carga más constantemente.

Los pasos de las descargas de las secciones son unidas por medio de sellos y

espaciadores. Las bridas son atornilladas de las dos secciones de afuera y son

selladas dentro del paso con más sellos.

Las bridas ciegas sellan el extremo del paso y son usadas cuando el claro es

muy limitado. El manifold de descarga es conectado por medio de bridas rectas

(de una sola salida) y de bridas ele (de dos salidas).

3.5.3. ENSAMBLE DEL FLUID-END

La colección de succión está conectada a las partes inferiores por medio de un

cabezal de succión, y es considerado solo parte de la unidad sobre la cual la

bomba está instalada, más que parte de toda la bomba. La mayoría de los

cabezales de succión son tuberías con bridas a lo largo en un costado para

hacer una unión y abrir extremos en los bores verticales del Fluid-end. Los

58

extremos de los cabezales tienen conexiones que conectan o liberan los

tapones.

Los ensambles del Fluid-end tienen dos posibles configuraciones con tornillos

de seguridad. La primera consta de un tornillo en la parte superior y otro en la

parte inferior La segunda configuración tiene tres tornillos de seguridad. Ambas

configuración aseguran las bridas y unen los extremos superiores de las

secciones del Fluid-end. La configuración de un solo tornillo de seguridad

requiere un tornillo más pequeño para la parte inferior atravesando los agujeros

en la parte de abajo de las secciones para juntar los extremos inferiores.

Las secciones del Fluid-end son del mismo tamaño que el ensamble del

Fluidend. Son idénticas e intercambiables. A los ensambles del Fluid-end se le

designa su tamaño de acuerdo a los émbolos que se les han instalado dentro.

La máxima presión de trabajo se le ha sido asignada a cada uno de los cinco

tamaños disponibles que tienen los ensambles del Fluid-end. La cantidad de

carga en el Power-end puede soportar y determinar la presión máxima de

trabajo .Los ensambles del Fluid-end son sujetados con tuercas internas de

ajuste con llave, las cuales ajustan los pernos prisioneros del Power-end. Los

impactos, que aumentan el sostén del ensamble de la bomba, algunas veces

abrochan los pernos o tornillos prisioneros de las dos secciones de afuera del

Fluid-end.

3.5.3.1. Sellos metálicos

Cuando el ensamble del Fluid-end es empernado al Power-end, uno de los dos

sellos de lámina de aluminio se instala entre ellos. Anteriormente se habían

estado utilizando dos láminas de 1/4" (0.635-cm) de grueso; sin embargo,

actualmente es usada una sola lámina de 1/2" (1.270 cm) de grueso. El

diámetro de los agujeros calibrados para los émbolos varía de acuerdo al

tamaño del Fluid-end.

59

Estas láminas aseguran las correderas en el Power-end, producen el claro

necesario entre los émbolos y las cubiertas de cabeza de cilindro y sellan el

Power-end formando un gasket entre el Fluid-end y el Power-end. Estas

láminas proveen también un punto de unión para los sellos detrás de los

casquillos limpiadores.

3.5.3.2. Lubricación del Émbolo

La mayoría de las bombas poseen un sistema de lubricación neumático que

proporciona aceite a los tres émbolos. La reserva de aceite, ligeramente

apartada, se almacena parcialmente y es llenada con aceite y energizada por

medio de aire comprimido. El aire que permanece arriba, obliga al aceite a bajar

y fuerza el fondo de la reserva. La cantidad de inyección de aceite es controlada

por un regulador de aire que se ajusta por medio de un manómetro de

incremento de presión.

El aceite restante en la reserva es distribuido entre las tres secciones del

Fluidend. Los pasos perforados de las secciones conducen el aceite a los

anillos de cierre hidráulico entre la colocación de empaques. Una válvula de

retención en cada sección evita que la presión desarrollada durante la carrera

de impulsión conduzca fluidos dentro de las líneas de lubricación.

Una válvula de interrupción es instalada en la línea de descarga de la reserva,

especialmente cuando las bombas son montadas más bajas que el depósito. La

válvula puede ser cerrada en el interruptor para prevenir una pérdida de

lubricante debido a un derrame gravitacional. También previene que el aceite se

agote cuando el Fluid-end se encuentra en reparación.

La válvula de aire en la reserva ofrece una parte de seguridad: un mango largo

que se extiende hacia arriba de la tapa del re llenador de aceite cuando la

válvula está abierta y el depósito es presurizado. Es posible agregar aceite

solamente si la válvula está cerrada para dar salida de presión.

60

En algunas bombas, un sistema de lubricación de transmisión mecánica

proporciona aceite a la empaquetadura y los émbolos. La bomba de aceite

utilizada en este sistema es manejado ya sea lejos del extremo del eje

desgastado, o por una roldada en las bridas de acoplamiento del Power-end.

Todos los Fluid-ends fabricados desde principios de los 70's han sido hechos

de tal forma que puedan ser convertidos fácilmente a este sistema de

lubricación de recirculación.

3.6. DATOS Y ESPECIFICACIONES DE LA BOMBA

Brida de Acoplamiento Serie Spicer 1800

Ranura de Entrada 3"—10 (7.62 cm)

Rotación de Entrada Dextrógira

Torque Máximo de Entrada 7,215 lbf (9,782.227 N•m)

Caballaje Máximo de

Entrada

(Engranaje 8.4) 800 C. de F. (596.560 kW)

(Engranaje 8.6) 600 C. de F. (447.420 kW)

Velocidad de Entrada w/8.4:1

engranaje 8.6:1

2,400 (Rev/min Máximas)

Tren de Engranaje Tornillo sin fin de acero y anillo de bronce.

Relación de w/8.4:1 o 8.6:1 (estándar).

Cigüeñal De acero forjado, con cuatro cojinetes principales

Bielas Tres, de aluminio forjado, cabezales dobles y cojinetes de asiento.

Crucetas Tres, de acero fundido

Caja Soldadura de acero de alta resistencia

Tipo de Cojinetes De rodillos y de bolas

61

Sistema de Lubricación Bomba rotativa de engranes fuera del tornillo sin

fin (estándar) o aislada

Filtro de Aceite Elementos de repuesto y colador magnético (Schroeder)

Capacidad de Aceite 22 U.S. gal (0.083 m3)

Tipo de Aceite Lubricantes del Power-end, Sección 2, Páginas 2-3 a la 2-

5

Presión de Aceite 80 a 100 psi (0.552 a 0.689 MPa)

Schroeder 35 a 40 psi (0.241 to 0.276 MPa) a

190 rev/min del engranaje de tornillo sin fin

Circulación Mínima de Aceite 36 gal/min (136.275 m3/min)

Peso (Húmedo) 3,864 lb (1,752.681 kg)

3.7. ELEMENTOS Y PARÁMETROS BÁSICOS DE OPERACIÓN DE LA UNIDAD ELITE

Para comenzar debemos conocer que la unidad elite está conformado por la

último en tecnología de punta para sistematizar y facilitar y confiabilidad el uso

de este equipo para las cementaciones.

La unidad Elite está compuesta por diferentes herramientas las cuales ayudan

al performance de su funcionamiento como:

RCM IIc.

EL Recirculator Cement System (RCM IIc) es un sistema de mezclado y

recirculación

Equipo de cementación

RCM IIe sistema de mezcla de corte indica el flujo de agua de la mezcla

y la lechada de recirculación.

Alta velocidad-chorros de agua en la garganta del mezclador de flujo

axial ayudar a asegurar la adherencia completa de cemento.

62

Cemento a granel

Recirculación

Fluido

Mezcla de agua

Difusor

Capacidades

El RCM sistema de mezcla es La última oferta en recirculación de la tecnología

de mezclador. Su diseño robusto proporciona una combinación de las

capacidades que ofrecen deseable lechada de cemento, las propiedades, hacer

una mezcla precisa posible sobre una amplia gama de condiciones de

funcionamiento, y ayudan a eliminar mezclador suciedad para asegurar sin

problemas operaciones, incluso en los trabajos más grandes. A la entrega de

cemento a granel-manga dirige el polvo del cemento a la punto en alta

cizalladora agua de la mezcla lodos de recirculación convergen en la garganta

de la mezcladora. De alta potencial disipación en el punto de inicial agua-

cemento de contacto en los resultados humectante eficaz y más completa del

polvo de cemento. Además de mezcla y un promedio ocurre en dos

compartimentos del tanque de mezclado, que suministra un producto

homogéneo, mezcla desmasificada de la correcta la densidad de las bombas de

fondo de pozo.

RCM sistema de mezclas beneficios El RCM sistema de mezcla proporciona los

siguientes beneficios:

• Precisión mezcla lodos hasta 23 libras / galón

• Opera en una amplia gama de las tasas de mezcla

• Fácilmente mezclas tixotrópicas y lodos pesados

• Proporciona un funcionamiento sin polvo.

Con el sistema disponible de ADC, el RCM sistema mezcla tiene las siguientes

ventajas adicionales:

63

Tiene densidad de la suspensión de 0,1 lb / gal de la densidad deseada,

incluso en condiciones adversas

Puede cambiar rápidamente la tasa de mezcla sin impacto en el peso de

lodo

Puede cambiar rápidamente con la densidad de ningún impacto sobre la

tasa de mezcla

3.7.1. LOS COMPONENTES ESTÁNDAR

Las siguientes son las características y componentes normalizados de la RCM

sistema de mezcla:

Mezclador de flujo axial

Cemento a granel válvula dosificadora

8 barriles o 25 barriles, de dos compartimentos tanque de mezcla y un

promedio de 10 bpm

Agitadores de turbina, tanto en el pre mezcla y el fondo del pozo de

mezcla

3.7.2. COMPARTIMIENTOS DEL TANQUE

• 6 x 5 centrífugas bomba de recirculación de lodos

• 4 x 4 centrífugas

• Bomba para la entrega de la mezcla de agua

• Den someter (radiactivos, tubo en U, o elemento vibrante)

• Disponible con densidad automático control (ADC) del sistema

3.8. SISTEMA ADC DEBIDAMENTE CARGADO AL SISTEMA DE CONTROL FLECS.

64

3.8.1. FLECS PANTALLA

La pantalla FLECS tiene tres componentes principales. La pantalla contiene una

pantalla a color. Esta pantalla es similar al monitor de una computadora de

escritorio.

Figura 15. Pantalla Flecs

(Manual de Casing Sales, 2010)

3.8.2. FLECS PANTALLA TÁCTIL

La pantalla tiene un área segura con pantalla táctil. Una pantalla táctil permite al

operador tomar acción pulsando directamente sobre la pantalla con un dedo. La

pantalla táctil es muy similar a un ratón se encuentra en las computadoras de

escritorio. El uso de un ratón se mueve el cursor sobre los objetos en la pantalla

y hace clic a tomar alguna acción. Tocar un objeto se muestra en la pantalla

FLECS tiene el mismo efecto como mover el ratón sobre un objeto y hacer clic.

3.8.3. RECEPCION DE DATOS Y CORRECTO FUNCIONAMIENTO DE DATOS EN REAL TIME.

Compruebe que la pantalla de trabajo se enciende poco después de

encenderlo. Todos los campos numéricos contienen descripciones de texto

hasta que se reciben los datos desde el controlador FLECS. La pantalla FLECS

debe comenzar a recibir los datos después de 45 segundos y las descripciones

65

de texto de los campos de número serán reemplazados por los valores

numéricos. Estado de salud del puerto de serie es indicado por dos LED como

cuadrados de color verde dentro del botón de menú en la parte inferior derecha

de la pantalla de trabajo. La parte superior parpadea en verde cuadrados dentro

y fuera de representar cuando se están recibiendo datos en la pantalla FLECS

puerto serie. La plaza inferior indica el estado de los datos recibidos, el color

verde representa los datos buenos, mientras que el color rojo indica los datos

erróneos. Un cuadrado rojo por lo general indica un pobre conductor de la línea

serie en el controlador o en la pantalla o que la tasa de transmisión de

visualización para COM1 no está establecido correctamente en 38400,8, n, 1.

Figura 16. Variable sistema Flecs

(Manual de Unidad Elite, 2011)

3.8.4. ACCESO A LA PANTALLA DEL SISTEMA DE CALIBRACIÓN

1. Pulse la tecla [F6] o pulse el botón Menú en la pantalla táctil para ir a la

pantalla de menú se muestra a continuación. Pulse la tecla Esc para salir

de cualquier pantalla en cualquier momento.

66

Figura 17.Menú de pantalla

(Manual de ADC y FLECS, 2012)

3.9. CALIBRACIÓN MANUAL DEL SISTEMA PARA TRABAJOS ÓPTIMOS

Pulse la tecla [8] o pulse la tecla {} botón de calibración del sistema en la

pantalla táctil para ir a la pantalla de calibración se muestra a continuación.

Pulse la tecla Esc para salir de cualquier pantalla en cualquier momento. Nota

[Siguiente>>>] botón. Esto indica que la pantalla de calibración se continúa en

una segunda pantalla.

Figura 18. Variables de pantalla

(Manual de ADC y FLECS, 2012)

67

Al tener debidamente actualizado y comprobado que todo esté debidamente

cargado en el Flecs podemos proseguir con la realización del trabajo adicional a

esto el equipo está diseñado para durante el trabajo poder ir cambiando los

parámetros de gusto del operador.

Con el sistema ADC el cual es el sistema de control de la densidad de la unidad

elite este va regulando las válvulas de agua y cemento ubicadas en el RCM las

cuales según los datos de diseño otorgados y posteriormente cargados va

abriendo o cerrando las válvulas para mantener una densidad constante.

Algo importante que se debe conocer que este equipo tan sofisticado va de la

mano con el trabajo de la mano humana ya pues que depende casi toda su

optimalización al correcto manejo del equipo. El sistema ADC con el Flecs nos

dan como empresa la facilidad de tener bastante confiabilidad hacia nuestros

clientes.

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

68

4 ANÁLISIS DE RESULTADOS

En este capítulo se dará el resultado de campo de mi trabajo de graduación

Para empezar la información de este documento de diseño de cementación de

un CSG 20 (conductor) del pozo anteriormente nombrado es el dato y la

ejecución del servicio in situ por tanto la información aquí detallada es solo y

únicamente para el estudio de este tema de tesis.

Como Compañía para las personas que realizamos las operaciones en campo

debemos como procedimiento cumplir nuestro MS de cementaciones de pozos

petroleros.

Anteriormente enumeramos los siete pasos del MS, es el momento de entrar

más a fondo en el procedimiento que nosotros tenemos.

DESARROLLO DE SOLUCIONES

En este paso lo primero que hacemos es de tener todo el equipo y personal

capacitado y en buen estado para la realización de la cementación del CSG de

20.

PREPARACION DE RECURSOS

Es uno de los puntos más importantes porque después que el trabajo fue

asignado a la cuadrilla, inmediatamente sus ponemos al tanto para saber que

equipos y que materiales debemos llevar hacia la locación.

MOVILIZACION DE RECURSOS

69

Posterior a la planeación de todo lo necesario para desarrollar el trabajo

movilizamos nuestro equipo debidamente con el procedimiento de manejo

defensivo, manejo de química controlada, permiso de conducir de cada uno de

los conductores.

EJECUCION DEL SERVICIO

En esta parte como podemos citar está el diseño del trabajo realizado y la

ejecución del servicio,

Al momento de realizar el trabajo en locación se movilizo la química

anteriormente nombrada, la unidad Elite de cementación un Bull de cemento y

personal.

Antes de realizar cualquier trabajo nosotros debemos cumplir con las

respectivas reuniones de seguridad y las reuniones pre operacionales las

cuales se las realizaron con el personal del taladro y gente involucrada en la

operación.

DESMOVILIZACION DE RECURSOS

Realizar una correcta entrega de locación y desmovilizar nuestro equipo

apegados a las normas y procedimientos de nuestros clientes y nuestra

compañía.

REPORTE DE TICKETES

Firma del valor del trabajo realizado

EVALUACION DEL SERVICIO

70

Evaluación del cliente ante nuestro trabajo el cual fue con una calificación

aceptable.

4.2. RESULTADOS DEL TRABAJO

El trabajo se realizó de manera esperada sin ninguna complicación en ninguno

de los 7 pasos anteriormente enumerados.

El personal y equipos se encontraron a tiempo.

Se contó con toda la química y herramientas en locación.

Cemento en cantidad necesaria y tipo sugerido para esta sección.

4.3. CRONOLOGÍA DE TRABAJO REALIZADO

Se realiza movilización desde Base Coca, hasta Tarapoa con el personal de

cuadrilla, y unidad cementadora Elite.

Al llegar a locación Supervisor y Operador (Fernando Angueta), mantuvimos

reunión con Company Man para exponerle el programa remitido en el capítulo

1, donde se tuvo aprobación del mismo.

• Se procedió a la ubicación de los equipos en locación.

• Se realizó por parte de operador prueba de equipos en locación como lo

manda el procedimiento para cementaciones.

• Se esperó hasta que Csg. llegue a fondo 260 ft. Posterior a esto

conectamos líneas desde unidad hasta mesa rotaría para la iniciación

del bombeo.

• Se presenta Stab Inn en la mesa y se sigue procedimiento de acople en

el Drill pipe, sin ninguna novedad.

71

• Se realizó diferentes pruebas de circulación, sin ninguna novedad.

• Se procede a conectar el stabb inn en la zapata con 10000 lbs de peso

desde Top drive, tomando en cuenta que este posicionado. Ok.

• Se conectan líneas desde mesa hacia el drill pipe.

• Operador empieza Prueba de Líneas a 2000 psi. Ok.

• Se prepara lechada de cemento con un volumen final de 110 bls, con

una densidad de 15.8 ppg y fue bombeada a 4bpm.

• Se obtiene retorno de cemento de buen peso hasta el cellar y se para

bombeo.

• Fin del trabajo.

4.4. RESULTADO MEDIDO POR PARTE DE OPERADORA

Se obtuvo buen cemento en superficie, finalizando satisfactoriamente el trabajo

cumpliendo las expectativas por parte de la operadora, dando así un buen sello

a las formaciones aportadoras de agua y brindando soporte al Csg. Para que se

pueda continuar con la perforación de la siguiente sección.

4.5. EVALUACION DE SEGURIDAD POSTERIOR AL TRABAJO DE CEMENTACIÓN.

Se aplicó al 100% las políticas de Salud, Seguridad y Medio ambiente, por parte

del personal y equipos de cementación.

Es decir los Estándares de control para la prevención de actos y condiciones

inseguras en la operación fueron tratados primero en la reunión pre operacional

como lo manda el procedimiento.

Tomando muy en cuenta en los siguientes puntos:

72

• Prueba de Alta Presión.

• Rig up de líneas de alta a la mesa.

• Ruido

• Sobreesfuerzo en la mezcla de aditivos.

• Rig down de línea de alta.

La entrega de locación y desechos se realizó conforme al procedimiento,

retornando los residuos generados en la operación a base, para su posterior

tratamiento.

No se generaron derrames, ni contaminación al medio ambiente. El trabajo

anteriormente expuesto en este trabajo de graduación, se realizó cumpliendo

todos los objetivos, normas y procedimientos de la compañía operadora.

5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

73

5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1. CONCLUSIONES

Es importante recalcar el avance de este estudio en los siguientes parámetros:

• Tomar en cuenta que el avance tecnológico debe ir de la mano con la

capacitación del talento humano.

• Tener pleno conocimiento de un equipo, no simplemente hace la

diferencia entre unos y otros.

• En base a este desarrollo de tesis pude librar muchas de mis inquietudes

con respecto a mi rol dentro de la compañía.

• La unidad anteriormente estudiada es un CEMENTADOR de alta

tecnología que nos ha permitido ganar varios contratos para mejorar

nuestros servicios en el país.

• El sistema inteligente FLECS es un aporte del centro de tecnología

Ubicado en Duncan EEUU donde altos campos de ingeniería

desarrollaron este sistema de control automatizado de cementaciones a

nivel mundial.

• Cada uno de los procesos son de total garantía para las operaciones de

cementación en el país y en el mundo.

• El haber podido aprender de la confiabilidad de un equipo bien operado y

con un sistema de mantenimiento correcto.

74

5.2. RECOMENDACIONES

• Utilizar siempre la información al llegar a locación, debido que de alguna

u otra manera un programa está realizado con un pronóstico incierto

antes de la perforación, por tanto es importante comparar estos valores

con los preliminares.

• El ajustar volúmenes siempre es una causa de una operación fallida,

pero siempre será necesaria tomar un rango de seguridad para evitar

conflictos con el diseño y volumen en preliminares o de programa.

• Prever siempre cualquier anomalía externa a la operación de la cual uno

es más conocedor.

• Informar siempre a personal externo a la operación que uno controla

para evitar errores y durabilidad de operaciones.

• Tener el tiempo necesario para asegurarse de que la operación este

totalmente conocida por personal de cuadrilla.

• Comunicación en todo momento de avances y buenas prácticas por

medio de la experiencia.

• Realimentación adecuada y constante de temas ya conocidos.

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GLOSARIO

ADC: Control Automático de Densidad.

API: Instituto Americano del Petróleo.

BULK: Equipo Transportador de Cemento

BHA: Ensamblaje en el fondo del Pozo.

BHCT: Temperatura circulante en el pozo.

BOTOOM: Tapón suave para cementaciones.

CT: Tubería flexible.

CAMPERS: Dormitorios móviles en locación.

CUÑA: Acople para estabilizar tubería.

CUBETO: Espacio limitado por barreras para prevención de

derrames.

COUPLING: Conexión para enroscar diferentes hilos de conexión.

CFR 3: Reductor de fricción.

CSG: Tubería de revestimiento.

DENSIMETRO F300: Equipo de medidor de densidad no radiactivo.

ELITE: Camión comentador con bombas de desplazamiento

positivo.

ESPACIADORES: Fluidos preparados para limpieza de pozo.

FRACK TANK: Tanque móvil para recolección de agua.

76

PLUG CONTAINER: Cabeza de cementación.

JET MIXERS: Capacidad de mezcla por medio de orificios en una

línea, alimentados por una bomba centrifuga.

STAND OFF: Porcentaje recomendado para centralizadores.

TCP: Cañones para disparos de pozos petroleros.

TVD: Profundidad vertical verdadera.

JSA: Análisis de trabajo seguro.

QHSE: Calidad, Salud, Seguridad y Medio Ambiente.

STAB INN: Acople de cementación para dril pipe.

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BIBLIOGRAFÍA

• Manual de Unidad Elite, México, Stcp.

• Manual de Bombas De Cementación, México, Stcp.

• Manual de sistema ADC Y FLECS, México, Stcp.

• Manual de Casing Sales, México, Stcp.

• Histórico de Operaciones de Cementaciones, México Stcp.

• Manual de cementación 1, México, Stcp.

• Red Book y Manual de Cálculos Básicos de Cementación, México, Stcp.

• Curso personal e información adquirida curso de operaciones de

cementación, Villahermosa México 2011, Stcp.