Doble Completación Bombeo Mecánico (Video)

Doble completación de Pozos Mecanismo de Producción Bombeo Mecánico Convencional

Maqueta Taladro de Perforación y Balancín

Maqueta: Taladro de Perforación a escala

Componentes Principales Visibles

Rampa para tubos y herramientas, escaleras, cabina de herramientas y panel de control, malacate, arandas de seguridad, elevadores (guinches), escalera vertical, cornisa, encuelladero, linea de vida del encualladero, Motor de Tope (TOP-DRIVE), hoyo en el pisos del taladro, Subestructura, gancho, unión gitatoria, bloque viajero, guia de top-drive (color naranja, vertical).

Vista desde arriba

Vista desde abajo, comparación a taladro Real (a la derecha)

Vista Frontal, comparación a Taladro Real (derecha)

Bombeo Mecánico Comvensional

Se Representa en la maqueta de manera didáctica la estratigrafía o distintas capas, formaciones, pliegues, entre otros como se manifiesta en el subsuelo la completación mecánica del pozo y en superficie los equipos y componentes necesarios para la extracción de los "crudos"

Vista Diagonal. Equipos de Superficie lineas de flujo, balancín, almacenamento (al fondo) a manera ilustrativa de lo que se quiere representar.

Vista desde arriba. Equipos de Superficie

Br. Arnoldo Villa.

Sistema de Potencia

INTRO

Toda torre necesita una fuente de energía para mantener el sistema circulatorio y el de izaje funcionando, y en muchos casos también el sistema rotatorio requiere de esta energía para hacer un agujero. En el inicio de la perforación, los motores de vapor proporcionaban energía a las torres pero como los motores de diesel y gas proporcionaban mas energía y se tenía mas fácil acceso a estos, las torres con funcionamiento mecánico empezaron a suplantar a las torres con funcionamiento a base de vapor. La gente que trabajaba en estas torres las comenzó a llamar “torres mecánicas”, porque los motores manejaban maquinaria especial, la cual, proveía de energía a los componente.

Después, entre los años de 1970 y 1990, los generadores eléctricos, trabajando a base de motores de diesel, comenzaron a remplazar al equipo mecánico usado para manejar los componentes de la torre de perforación. Hoy, esas “torres eléctricas” dominan el trabajo de perforación.
Mecánicamente o eléctricamente, cada torre de perforación moderna utiliza motores de combustión interna como fuente principal de energía o fuente principal de movimiento. Un motor de una torre de perforación es similar a los motores de los automóviles, excepto que los de la torre son más grandes y más poderosos y no se usa gasolina como combustible.
* La mayoría de las torres necesitan de más de un motor para que les suministre la energía necesaria.
* Los motores en su mayoría utilizan diesel, por que el diesel como combustible es más seguro de transportar y de almacenar a diferencia de otros combustibles tales como el gas natural, elgas LP o la gasolina.

MOTORES DIESEL

Los motores de diesel no tienen bujías como los de gasolina. La combustión se provoca por el calor generado por la compresión, que hace que se encienda la mezcla de gas y aire dentro del motor.
Todo el tiempo el gas es comprimido, por lo que su temperatura se mantiene en un alto nivel, facilitando esta acción. Así, los motores de diesel son llamados “motores de combustión–ignición”, a diferencia de los motores de gasolina que son llamados “chispa–ignición”.
Como el tamaño de una torre de perforación depende de que tan hondo sea el agujero que se vaya a perforar, se pueden tener desde uno y hasta cuatro motores, ya que mientras una torre sea más grande, podrá perforar mas hondo y por lo tanto necesitará de más energía, por ejemplo, las torres grandes tienen de tres a cuatro motores, proporcionando un total de 3000 HP (2100 KW).
Como ya se mencionó, para transmitir la potencia desde la fuente primaria hasta los componentes de la instalación existen dos métodos el mecánico y el eléctrico. Hasta hace poco, casi todas las instalaciones eran mecánicas, o sea, la potencia de los motores era transmitida a los componentes por medios mecánicos, actualmente, las instalaciones diesel-eléctricas reemplazaron a las mecánicas.

TRANSMISIÓN MECÁNICA DE ENERGÍA.
En una instalación de transmisión mecánica, la energía es transmitida desde los motores hasta el malacate, las bombas y otra maquinaria a través de un ensamble conocido como la central de distribución, la cual está compuesta por embragues, uniones, ruedas de cabilla, correas, poleas y ejes, todos los cuales funcionan para lograr la transmisión de energía.

TRANSMISIÓN ELÉCTRICA DE ENERGÍA.
Las instalaciones diesel-eléctricas utilizan motores diesel, los cuales le proporcionan energía a grandes generadores de electricidad. Estos generadores a su vez producen electricidad que se transmite por cables hasta un dispositivo de distribución en una cabina de control, de ahí la electricidad viaja a través de cables adicionales hasta los motores eléctricos que van conectados directamente al equipo, el malacate, las bombas de lodo y la mesa rotaría.
El sistema diesel-eléctrico tiene varias ventajas sobre el sistema mecánico siendo la principal, la eliminación de la transmisión pesada y complicada de la central de distribución y la transmisión de cadenas, eliminando así la necesidad de alimentar la central de distribución con los motores y el malacate, otra ventaja es que los motores se pueden colocar lejos del piso de la instalación, reduciendo el ruido en la zona de trabajo.

Saludos y Gracias... hasta la Próxima

Sistema de Circulación

Muy Buenas Tardes. Hoy hemos dado de lo que a el Sistema de Circulación de Lodos de perforación se refiere, mil disculpas por que el material está en imagenes aunque es de gran importancia, lo cual por factores de tiempo no puedo escribirles por tanto tome la decisión.. Saludos...

Sistema de Rotación

Mesa Rotaria o Rotatoria

La mayor parte de los equipos, sobre todos los de mayor capacidad, transmiten el movimiento rotativo mediante mesas de rotación. Este elemento lleva en su eje un hueco ajustado a la sección de la barra Kelly. Suelen ser elementos abatibles o incluso totalmente desmontables, para permitir las operaciones de entubación. Por esta razón requieren de otro elemento para soportar el peso de la sarta de perforación, y al mismo tiempo, conectar el circuito del fluido de perforación en el tren de varillaje, que es el denominado giratoria de inyección y que está soportado por un cabrestante y debe tener capacidad para soportar grandes cargas a considerables revoluciones. Su principal ventaja radica en su elevado par de rotación, su capacidad para trabajar a mayor rango de velocidad y la sencillez de su mecánica.

Accesorios Rotatorios

Unión Riratoria

Pieza con una triple función: (1) suspender la columna durante el trabajo de perforación, (2) permitir al mismo tiempo el giro del varillaje y (3) hacer posible el paso del fluido de perforación desde la manguera de impulsión de la bomba a la columna de perforación mientras ésta está girando y avanzando.
Está compuesta de dos partes: una superior sujeta al cable sustentador y otra inferior roscada a la barra Kelly, que puede girar independientemente merced a unos rodamientos de bolas o rodillos de gran capacidad de resistencia al empuje axial (o vertical) ya que de él pende toda la columna de perforación, que puede llegar a pesar fácilmente hasta 80 Tm en pozos para agua y hasta 300 Tm en los de petróleo, o incluso más.
Como la cabeza giratoria de inyección y suspensión tiene que permitir, mientras la columna gira, el paso del fluido de la perforación, la unión de las dos partes de las que se compone la cabeza giratoria tiene que ser estanca, por lo que van dotadas de una junta hermética de caucho, fibra sintética o similar, de gran calidad, toda vez que a la presión a que trabaja el circuito de lodos (normalmente de unos 20 kg/cm2, pudiendo llegar en algunos momentos o situaciones a 30 kg/cm2) evitando que se produzcan fugas del fluido que salgan al exterior o dañen a los cojinetes por su alto poder de abrasión.

Cuadrante Kelly

También llamada barra conductora, de ella depende toda la columna de perforación. Su función es transmitir el giro que le proporciona la mesa de rotación al varillaje, permitir su descenso y ascenso, así como conducir por su interior el fluido de perforación que ha de circular por todo el varillaje.
En su extremo superior va enroscada la cabeza giratoria de inyección que a su vez sirve para suspender toda la columna de perforación. En su extremo inferior se enrosca la primera varilla de la columna mediante la interposición de un acoplo que es el que sufre el desgaste de todas las maniobras de roscado cada vez que se añade o quita una nueva varilla a la columna, impidiendo el deterioro de la propia barra Kelly.
La barra Kelly pasa por el alojamiento que con este fin tiene la corona de la mesa de rotación, por el cual se desliza al hacer las maniobras de descenso o extracción de la columna de perforación.
La sección de la barra conductora o Kelly puede ser hexagonal, cuadrada o circular con dos o más cheveteros semicirculares. La longitud debe ser algo superior a la correspondiente a las varillas que se empleen.

Tubería de Perforación

Está formado por varillas huecas de acero, roscadas en los extremos por donde se unen unas a otras.
Se utiliza para suspender el útil de corte y los lastrabarrenas, transmitir el movimiento de giro que le proporciona la mesa de rotación y conducir por su interior el fluido de la perforación.
Es imprescindible que el varillaje trabaje estriado. Asimismo, es conveniente saber que el punto neutro de la columna de perforación debe estar siempre dentro de los lastrabarrenas, ya que son más resistentes y no dentro del varillaje, que es un elemento mucho más débil. El punto neutro es donde cambian los esfuerzos de tracción a compresión, teniendo en cuenta el empuje del lodo, que quita peso a los lastrabarrenas. Suele considerarse de forma aproximada un peso efecto de 0,85 del peso sin sumergir.

Lastrabarrenas

Son barras de acero con características específicas, huecas de pared muy gruesa, cuyo fin es proporcionar peso al útil de corte, permitiéndole de éste modo trabajar en las mejores condiciones para que su avance sea el óptimo en cada clase de terreno. Se colocan inmediatamente encima del útil de corte.
Otra de sus funciones es colaborar en el mantenimiento de la verticalidad del pozo, por su propia rigidez y por bajar el centro de gravedad de la columna de perforación, con lo cual ésta trabaja extendida en vez de comprimida, evitando así la tendencia del útil de corte a desviarse cuando el varillaje flecta o pandea al estar comprimido.
Están construidos con aceros de alta calidad (acero de aleación al cromo-molibdeno, con dureza Brinnell 280-320) respondiendo a las especificaciones API. Puede ser toda la pieza del mismo material o estar formados por una barra central y dos extremos soldados de acero de calidad superior, mecanizados con las roscas macho y hembra correspondientes.
Siempre que la línea de tiro y torre de la máquina perforadora lo permitan, se deben usar los lastrabarrenas de mayor diámetro compatible con el de la perforación, facilitando de éste modo la disminución del pandeo y la fatiga del material. El aumento del diámetro de los lastrabarrenas debe llevar consigo la disminución de la velocidad de rotación.
Los lastrabarrenas más corrientes son de sección circular, aunque también los hay de sección cuadrada y otros formados por barras helicioidales. Lo normal es que sean de 9 m de longitud, aunque para trabajos de pozo para agua es frecuente usarlos de 6 m, e incluso de hasta de 3 m, por no tener algunas máquinas capacidad, ni en altura de la torre ni en potencia del cabrestante y línea de tiro, para manejar lastrabarrenas de mayor longitud.

Accesorios de Fondo

Matrillos (jar), motores de fondo (tuboperforación), rimas, estabilizadores, escariadores, herramientas LWD y MWD.

Mecha de Perforación (Bit, Barrena)

Su función es perforar y hacer un hoyo útil. La perforación de los estratos del subsuelo en busca de hidrocarburos requiere bajar una barrena con una columna (tubería, sarta) de perforación o tubería flexible y hacerla girar desde la superficie mediante equipos de perforación rotativa, o directamente en el fondo con motores y turbinas emplazados en el fondo del hueco. A la hora de planear el pozo, es la selección de la mejor barrena para una aplicación en particular.

SISTEMA DE ROTACION-TOP DRIVE

* Habilidad para transmitir rotación a la sarta de tubería a cualquier altura, pudiéndose así perforar parejas de 90 pies, en lugar de tramos de 30 pies.

* Independencia funcional para rotar la tubería mientras esta se saca fuera de pozo, lo cual no puede hacerse con el sistema convencional.

Principales componentes del Sistema Top Drive:

-. Motor Eléctrico, Eje Inferior y Planetario
-. Brazo Hidráulico

-. Enrroscador y desenrroscador

-. Válvulas de seguridad Inferior/Superior.

Registros de Pozos

Haz Click en el título para entrar.

Sistema de Levantamiento II

Sistema de Izamiento
Con lo expuesto en nuestro capítulo anterior, podemos decir que en la superficie encontramos:

Torre Cabria o Mástil (Derrick): Es una estructura de acero de silueta piramidal cuyas cuatro patas se asientan y aseguran sobre las esquinas de una subestructura metálica muy fuerte. La cabria resiste más de 100 toneladas de peso de tubería de perforación además brinda la altura necesaria para manejar la metida y sacada (Viajes) de la tubería al hoyo. Las torres pueden ser fijas o portátiles, telescópicas o trípodes. Las torres se clasifican de acuerdo a la capacidad para soportar cargas verticales y la velocidad lateral del viento que puedan soportar. La torre esta formada por la corona (cornisa) la plataforma del encuellador y la subestructura. (imagen artículo publicado anterior).

Planchada: Es el piso de trabajo donde ejecutan las actividades los ayudantes de perforación con cuñas y llaves de apriete entre otras.

La Corona o Cornisa: Es la parte superior de la torre donde se instala un sistema de poleas fijas por donde pasan las líneas de perforación este sistema soporta la carga total sobre la torre mientras se corre la tubería.

La Plataforma del encuellador: Es el piso del encuelladero que está debajo de la corona y es donde se maneja la tubería en orden y con seguridad para meterla o sacarla del hoyo, aquí el bloque viajero sube hasta la plataforma, donde el encuellador ya ha capturado y desplazado la parte superior de la pareja y termina enganchando y asegurando el cuello de pesca de la pareja al elevador del bloque. Luego el perforador procede a bajar la pareja para conectarla y después meterla al hoyo.

Subestructura: Es la parte inferior de la torre que está debajo del piso de perforación. Es un conjunto de vigas resistentes que debe soportar el mástil, los equipos elevadores y el sistema de rotación. Esta estructura provee espacio debajo de la torre para instalar grandes válvulas de seguridad impide reventones (BOP) que evitan la arremetida del pozo la subestructura soporta todo el peso de la torre el de la mecha rotatoria, el del bloque, el del cuadrante (Kelly) y de toda la sarta.

Equipos Elevadores: Son los equipos que cuelgan o suspenden la sarta de perforación en el pozo. También permiten subir o bajar la sarta dentro del pozo, es decir, realizar viaje de tuberías. También permite controlar el peso sobre la sarta.

Poleas Fijas: Están montadas en la parte superior de la torre (Cornisa), en las cuales pasa el cable de perforación que viene del malacate. Dicho cable va enhebrado en ellas y pasan luego por el bloque viajero.

Bloque Viajero (Traveling Block): Es polipasto o sistemas de poleas que se encuentran dentro de una carcasa de acero por donde pasa la línea de perforación varias veces y se encarga de sostener, subir y bajar las cargas del taladro en forma segura. Es una estructura grande de acero que pesa de 2 a 12 toneladas y capaz de suspender de 60 a 700 toneladas según características.

Gancho (Hook): Herramientas de acero que se acopla al asa del bloque viajero sirve para sostener la junta giratoria del sistema en rotación durante la perforación del gancho también cuelgan los escalones del elevador que sirve para colgar o correr la tubería. Elevadores: Los elevadores van colgados del gancho por medio de la asas del elevador. Sirven para sacar la tubería del pozo o para bajarla.

Línea o Cable de Perforación: son los cables ó guayas de acero que se utilizan para suspender y sostener las cargas manejadas en la torre. Las líneas de perforación pasan por el bloque viajero y por la corona. Este cable viene en un gran carrete. Las líneas de perforación constan de seis ramales torcidos de acero y cada ramal consta de 9 hebras externas también torcidas que envuelven el núcleo o centro.

Línea viva: Es la guaya que viaja continuamente hacia arriba o hacia abajo y que se enrolla o desenrolla en el tambor del malacate.

Línea muerta: es la guaya que esta fija al pie de la torre en el ancla de cable.

Ancla de Cable Muerto o Línea muerta: Es para asegurar firmemente el cable de de perforación y lo protege de los desplazamiento. El cable que sale de carrete, de pasa por el ancla para después pasar por las poleas fijas, al bloque viajero y al malacate; luego el cable es fijado en el ancla.

Malacate: Ubicado entre las dos patas traseras de la cabria, sirve de centro de distribución de potencia para el sistema de elevador o izaje y el sistema rotatorio. Su funcionamiento está a cargo del perforador. Consiste del carrete principal que sirve para devanar y mantener arrollados cientos de metros de cable de perforación. Sirve para subir y bajar el grupo móvil de poleas.


En nuestro próximo artículo hablaremos sobre el siguiente Sistema

Sistema de Levantamiento I

Sistema de Levantamiento:

Es el sistema que esta representado por la estructura de la torre, y los componentes del equipo de perforación. Su importancia además de simbólica (símbolo de la industria petrolera), es que sirve de soporte al Sistema de Rotación de una perforación de un pozo, a su vez provee el equipo apropiado y las áreas de trabajo necesarias para levantar, suspender y bajar los pesos del equipo de Rotación.

El Sistema de Levantamiento esta conformado por:

La Estructura de Soporte:

La Estructura de Soporte no es mas que una armadura de acero que se levanta sobre el piso de una perforación de un pozo. Su función es soportar los pesos del equipo de Rotación.

Esta estructura la comprenden:

• La Torre o Cabria de Perforación:

Es una estructura grande que soporta mucho peso, tiene cuatro patas que bajan por las esquinas de la infraestructura o sub-estructura. El propósito de la cabria es proporcionar un medio para meter y sacar herramientas en el hoyo en la debida posición, de la forma mas rápida, económica y segura posible.

Las torres o mástiles se diseñan de acuerdo a:

• La Altura: En cuanto a la altura existen diversos tamaños de torres que varían desde 89 hasta 189 pies respectivamente, siendo la mas común la de 142 pies. La altura esta altamente relacionada con la capacidad para manejar las secciones de la sarta de perforación. Estas secciones son denominadas parejas de 2, 3, 4 tubos, es decir (30, 90, 120) pies respectivamente.

• Capacidad de Carga: Las torres se diseñan tomando en cuenta la Fuerza o Carga vertical que puedan soportar. Por tal motivo se dividen en Livianas, Medianas y Pesadas. Donde las mas comunes pueden soportar entre 250 y 750 toneladas. Sin embargo se diseñan con un alto factor de seguridad para soportar eficientemente las elevadas cargas.

• Velocidad del Viento: Estas torres son diseñadas para soportar las elevadas velocidades del viento, ya que tienen que mantenerse erguidas durante las operaciones de sacada y metida de la sarta de perforación. Están soportan vientos desde 100 hasta 130 millas por hora (mph), siendo la mas común la que soporta vientos de 75 mph con tubería parada, y 115 mph sin tubería parada.

Próximamente continuaremos con el tema donde le hablaremos de los demás componentes del sistema de levantamiento, hasta pronto y saludos.