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MANUAL DE MOTORES

DE PERFORACIN

Edicin 2010

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Toro Downhole Tools Manual de motores de perforacin Edicin 2010 Rev. C

Este Manual de motores de perforacin es slo para fines informativos. Su objetivo es ser una ayuda para el operador y se suministra a fines informativos e ilustrativos solamente. Toro Downhole Tools (Toro) ha tomado todas las precauciones en cuanto a la exactitud del contenido y la informacin aqu presentadas; sin embargo, Toro no declara ni otorga garanta alguna acerca de la exactitud o de la interpretacin individual de la informacin presentada en este manual. Adems, Toro no se hace responsable por prdidas o daos a cualquier bien; lesiones o la muerte de cualquier persona; o reclamos, demandas, acciones, denuncias, procesos, juicios, prdidas, daos, indemnizaciones, responsabilidades, costos o cargos que se deriven de alguna manera de la utilizacin no autorizada o no dirigida de este manual o la informacin que contiene. Nota: Los datos y la informacin tcnica de este Manual estn sujetos a cambios sin aviso previo.

Toro Downhole Tools 10757 Cutten Rd. Building 6 Houston, TX 77066 EE.UU. Tel: 281-580-8676 Fax: 281-580-8675 Sitio Web: torotools.com

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NDICE

Introduccin a los motores de perforacin .......................................... 1 Diseo del motor de perforacin .......................................................... 2

Empalme superior ............................................................................. 2 Sujetador de seguridad .................................................................... 2 Seccin de potencia ......................................................................... 3

Perfiles de la seccin de potencia ............................................. 3 Elastmeros de la seccin de potencia .................................... 3

Seccin de acoplamiento ................................................................. 4 Seccin de cojinetes ......................................................................... 4

Estabilizadores para el entorno de la barrena ......................... 4 Caja de la barrena ............................................................................. 5

Aplicaciones de los motores de perforacin ......................................... 6

Aplicaciones en perforaciones de rendimiento (hoyos rectos) ...... 6 Aplicaciones en perforaciones direccionales (dirigidas) ................ 7

Estabilizacin de desplazamientos ........................................... 7 Alojamiento con curvatura ajustable ........................................ 7

Aplicaciones de perforacin con aire/espuma ............................... 8 Clculos del volumen de aire ..................................................... 8 Clculos del volumen de aire-espuma ...................................... 8 Recomendaciones de lubricacin ............................................. 8 Vlvulas de descarga ................................................................. 9 Vlvula de charnela .................................................................... 9 Recomendaciones operativas ................................................... 9

Aplicaciones en extraccin de ncleos ............................................ 9 Aplicaciones en perforacin de tuberas de revestimiento ............ 9 Aplicaciones en conjuntos de fondo de pozo de sacrificio........... 10 Aplicaciones en alta temperatura .................................................. 10

Pautas para las aplicaciones en alta temperatura ................ 10 Aplicacin en reparaciones ............................................................ 11 Aplicaciones con tubos enrollados ................................................ 11

Cadas de presin a travs de los tubos enrollados .............. 11 Rendimiento torsional de los tubos enrollados ...................... 11 Deformacin de los tubos enrollados ..................................... 11 Control de profundidad de los tubos enrollados .................... 11

Aplicaciones con radios cortos ....................................................... 12 Aplicaciones con alto nivel de caudal ............................................ 12 Otras aplicaciones .......................................................................... 12

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Operacin del motor de perforacin ................................................... 13 Seleccin del motor ........................................................................ 13 Procedimientos previos a la operacin del motor ........................ 13

Armado del motor ..................................................................... 13 Configuracin del ABH (si lo hubiera) ..................................... 14 Verificacin del desgaste del cojinete de empuje ................. 16 Prueba de la vlvula de descarga (si la hubiera) ................... 17 Prueba de caudal del motor .................................................... 17

Recomendaciones para la insercin y la extraccin del motor ... 18 Insercin en el hoyo ................................................................. 18 Bloqueos ................................................................................... 18 Extraccin del hoyo .................................................................. 18 Procedimientos de mantenimiento luego de la extraccin ... 19

Consideraciones acerca de la perforacin .................................... 20 Caudales ................................................................................... 20 Referencias acerca de la perforacin ..................................... 20 Presin por sobre el fondo ...................................................... 20 Presin durante la perforacin ................................................ 21 Presin de parada .................................................................... 21 Rotacin del motor ................................................................... 22 Factores de tasas de curvatura ............................................... 22

Consideraciones acerca del fluido de perforacin ....................... 23 Slidos en el fluido de perforacin ......................................... 23 Fluidos de perforacin con base de petrleo ......................... 24 Aditivos para los fluidos de perforacin ................................. 24 Fluidos de perforacin de base acuosa dulce o salada ........ 24

Tablas de solucin de problemas ........................................................ 25 Especificaciones de los motores de perforacin ................................ 28

Tabla de especificaciones tcnicas ............................................... 28 Curvas de rendimiento de los motores ......................................... 28 Tablas de pronstico de tasas de curvatura ................................. 29 Exencin de responsabilidad operativa y de rendimiento de las herramientas ............................................ 29 Motores de perforacin de 1-11/16 (169)

169562 ............................................................................... 30 169564.5 ............................................................................ 32 Dimensiones de pesca de los motores 169 ........................... 34

Motores de perforacin de 2-1/16 (206)

206453 ............................................................................... 36 206457 ............................................................................... 38

v

206563 ................................................................................ 40 Dimensiones de pesca de los motores 206 ........................... 42

Motores de perforacin de 2- (288)

288563 ................................................................................ 44 288784 ................................................................................ 46 Dimensiones de pesca de los motores 288 ........................... 48

Motores de perforacin de 3- (313)

313563 ................................................................................ 50 313784 ................................................................................ 52 Dimensiones de pesca de los motores 313 ........................... 54

Motores de perforacin de 3- (350)

350563 ................................................................................ 56 350784 ................................................................................ 58 Dimensiones de pesca de los motores 350 ........................... 60

Motores de perforacin de 3- (375)

375124 ................................................................................ 62 375563 ................................................................................ 64 3759104 ............................................................................. 66 Dimensiones de pesca de los motores 375 ........................... 68

Motores de perforacin de 4- (475)

475563 ................................................................................ 70 475564 ................................................................................ 72 475565 ................................................................................ 74 475566 ................................................................................ 76 475783 ................................................................................ 78 4759103 ............................................................................. 80 4759103.5 .......................................................................... 82 4759104 ............................................................................. 84 Dimensiones de pesca de los motores 475 ........................... 86

Motores de perforacin de 5- (550)

550564 ................................................................................ 88 Dimensiones de pesca de los motores 550 ........................... 90

Motores de perforacin de 6- (650) 650124 ................................................................................ 92 650564 ................................................................................ 94 650565 ................................................................................ 96 650566 ................................................................................ 98

vi

6509103 ........................................................................... 100 6509104 ........................................................................... 102 Dimensiones de pesca de los motores 650 ......................... 104

Motores de perforacin de 6- (675)

675124 ............................................................................. 106 675346 ............................................................................. 108 675564 ............................................................................. 110 675565 ............................................................................. 112 675566 ............................................................................. 114 675785 ............................................................................. 116 6759102 ........................................................................... 118 6759102.5 ........................................................................ 120 6759103 ........................................................................... 122 6759104 ........................................................................... 124 6759105 ........................................................................... 126 Dimensiones de pesca de los motores 675 ......................... 128

Motores de perforacin de 8-0 (800) 800564 ............................................................................. 130 800565 ............................................................................. 132 800566 ............................................................................. 134 8009103 ........................................................................... 136 8009104 ........................................................................... 138 Dimensiones de pesca de los motores 800 ......................... 140

Motores de perforacin de 8- (850)

850564 ............................................................................. 142 850565 ............................................................................. 144 850566 ............................................................................. 146 Dimensiones de pesca de los motores 850 ......................... 148

Motores de perforacin de 9- (963)

963346 ............................................................................. 150 963564 ............................................................................. 152 963565 ............................................................................. 154 963566 ............................................................................. 156 Dimensiones de pesca de los motores 963 ......................... 158

Motores de perforacin de 11- (1125) 1125344 ........................................................................... 160 Dimensiones de pesca de los motores 1125 ...................... 162

Gua de identificacin de las marcas del ngulo ABH ..................... 164

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INTRODUCCIN A LOS MOTORES

DE PERFORACIN El motor de perforacin (ver la figura 1) es un dispositivo de accionamiento hidrulico que convierte la energa hidrulica en energa mecnica. La finalidad del motor es generar la velocidad de rotacin (RPM) y el par de torsin necesarios para la operacin de la barrena. El motor de perforacin toma su energa de una sucesin de volmenes de fluidos de trabajo aislados que se abren camino, bajo presin, a travs del motor mediante el desplazamiento o la deformacin de los espacios a los que se encuentran limitados. El motor de perforacin de fondo de pozo ha experimentado importantes cambios y mejoras en los ltimos 50 aos transformndolo en una herramienta probada y confiable, incluso en el ms riguroso de los entornos de perforacin. Hoy en da, la mayora de las aplicaciones de perforacin se han convertido en una operacin con una rutina planificada. Los avances tecnolgicos en las herramientas de perforacin de fondo de pozo han ayudado a la reduccin de los costos de perforacin de un pozo. Con el desarrollo de herramientas de fondo de pozo durables y confiables, las probabilidades de realizar un pozo con xito han mejorado de manera significativa en los ltimos aos. La lnea de motores de perforacin de Toro Downhole Tools (Toro) se adapta por completo a las aplicaciones de perforacin de la actualidad. El foco principal de este manual es el de asistir en la explicacin de las aplicaciones de perforacin, la seleccin de los motores y las operaciones. Este manual incluye informacin acerca de los siguientes temas:

Diseo del motor de perforacin Aplicaciones de los motores de perforacin Operacin del motor de perforacin Tablas de solucin de problemas Especificaciones de los motores de perforacin

Mediante el suministro de curvas de rendimiento del motor exhaustivas e informacin operativa, este manual debera resultar de ayuda para proporcionar soluciones efectivas a los desafos en las operaciones de perforacin. Lea este manual en su totalidad. De la manera habitual, el personal tcnico de Toro se encuentra a su disposicin para proporcionar la informacin que resulte necesaria acerca del funcionamiento del motor de perforacin.

Figura 1

Motor de perforacin para fondo de pozo

Barrena

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DISEO DEL MOTOR DE PERFORACIN

El motor de perforacin de Toro es un motor de desplazamiento positivo (PDM). A medida que se inyecta el fluido de perforacin en la columna de perforacin, el fluido se desplaza a travs de las cavidades de la seccin de potencia. La presin del fluido reacciona en contra de los lbulos del rotor y las paredes del estator haciendo girar el rotor. El par de torsin se transmite entonces a travs de la seccin de acoplamiento, pasando por la seccin de cojinetes y, de all, a la barrena. El motor de perforacin de Toro est compuesto por 6 componentes bsicos:

Empalme superior Sujetador de seguridad Seccin de potencia Seccin de acoplamiento Seccin de cojinetes Caja de la barrena

La figura 2 es una vista en corte de todo el motor con la identificacin de sus componentes bsicos. Empalme superior El empalme superior, o buje de empalme superior, como se lo llama a veces, se utiliza para vincular el motor a la columna de perforacin. El buje de empalme generalmente cuenta con una conexin estndar de caja API que se conecta a la columna de perforacin y una conexin de clavija patentada que conecta al motor. Los empalmes superiores tambin pueden estar diseados con un barreno flotante para aquellas aplicaciones que requieren una vlvula flotante. Opcionalmente, puede utilizarse un empalme con vlvula de descarga en lugar del empalme superior. El empalme con vlvula de descarga cumple la misma funcin que un empalme superior, pero tambin contiene una vlvula de derivacin interna que le permite drenar el fluido de la columna de perforacin cuando se extrae la columna del orificio. Sujetador de seguridad El sujetador de seguridad permite retirar el motor del pozo en el caso poco probable de fallas en la conexin del motor. El sujetador de seguridad es una parte esencial del motor, en especial cuando las juntas de la herramienta se encuentran expuestas a cargas excesivas debidas a aplicaciones de perforacin extrema. Este componente ayuda a evitar una operacin de pesca de un motor deteriorado en el pozo.

Empalme Superior

Sujetador de seguridad

Seccin de potencia

Seccin de acopla-miento

Seccin de cojinetes

Figura 2

Caja de la barrena

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Seccin de potencia La seccin de potencia es la parte del motor que convierte la energa hidrulica en energa mecnica que hacer rotar la barrena. La seccin de potencia est formada por dos partes, el rotor y el estator (ver la figura 3). Cuando trabajan en conjunto, estos dos componentes forman un sello continuo a lo largo de sus puntos de contacto. El rotor es una barra de acero aleado de alto carbono con un maquinado de patrn helicoidal de lbulos mltiples. Cuenta con un recubrimiento cromado para reducir el desgaste y la corrosin. El rotor puede tambin ser agujereado para permitir que el fluido se desve de la seccin de potencia con el fin de aumentar la capacidad de caudal del motor. El estator es un tramo de acero tubular llamado tambor que est forrado en su interior con un compuesto de goma llamado elastmero. El elastmero tiene un patrn de forma de hlice con lbulos mltiples similar al patrn del rotor. La

diferencia entre el estator y el rotor radica en que el estator posee un lbulo ms que el rotor. Basado en que el estator tiene un lbulo ms que el rotor, la relacin entre la cantidad de lbulos del rotor (X) y la cantidad de lbulos del estator (X+1) se denomina comnmente como (X):(X+1). Por ejemplo: 1:2, 3:4, 5:6, 9:10, etc. Perfiles de la seccin de potencia Tomando como referencia la figura 4, los perfiles de la seccin de potencia (o secciones normales) muestran rotores con lobulados diferentes dentro de su estator correspondiente. Los perfiles de la seccin de potencia son diseados con relaciones diferentes para permitir velocidades y pares de torsin especficos de acuerdo a cada aplicacin. La velocidad del motor puede cambiarse de manera simple cambiando la relacin entre lbulos del rotor y el estator. Generalmente, un nmero mayor de lbulos de rotor y estator da como resultado una seccin de potencia con menor velocidad y mayor par de torsin. Generalmente, un nmero menor de lbulos de rotor y estator da como resultado una seccin de potencia con mayor velocidad y menor par de torsin . Elastmeros de la seccin de potencia Toro ofrece dos tipos de elastmeros para el estator: Un compuesto estndar y un compuesto de alto rendimiento. El elastmero estndar de Toro es una frmula verstil y probada en campo. Posee excelentes propiedades mecnicas y una buena resistencia a los compuestos aromticos. El elastmero de alto rendimiento est formulado para su utilizacin en aplicaciones de alta temperatura y/o con lodos con base de petrleo.

Figura 4

Figura 3

ROTOR

ESTATOR

Tambor Elastmero

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Seccin de acoplamiento La seccin de acoplamiento consta de dos componentes: el acoplamiento interno y el a lo jamiento exter ior de acoplamiento. El acoplamiento (ver la figura 4) conecta el extremo inferior del rotor con el extremo superior del rbol de transmisin. El acople transmite la velocidad de rotacin y el par de torsin desde el rotor al rbol de transmisin. Adems, el acoplamiento convierte el movimiento excntrico (de lado a lado) del rotor en un movimiento concntrico (lineal) en el rbol de transmisin. El acoplamiento cuenta con un maquinado de precisin para lograr una articulacin suave y un mnimo desgaste y, a la vez, proporcionar un par de torsin ptimo a la barrena. El alojamiento del acople encaja en el acoplamiento del interior del motor. El alojamiento del acople proporciona una ptima ubicacin para la colocacin de una curva en el motor. Si se agrega una curva en el alojamiento del acople, el motor se convierte en una herramienta direccional. Los alojamientos de los acoples pueden soportar curvas simples de ngulo fijo o una serie de curvas de ngulo ajustable. Los alojamientos con curvas de ngulo ajustable tienen un rango tpico de 0 a 3 o de 0 a 4 y son de fcil ajuste en el sitio de perforacin. Seccin de cojinetes La seccin de cojinetes constituye la mitad inferior del motor. Est compuesta de un rbol que est sostenido por una serie de cojinetes radiales y de empuje. La seccin de cojinetes es la que controla la energa mecnica suministrada por la seccin de potencia al rbol de transmisin. El rbol de transmisin transfiere esta energa a la barrena a travs de la caja de la barrena. Los parmetros de perforacin, como el peso en la barrena (WOB), la tasa de circulacin y la presin diferencial de la barrena, afectan directamente la seccin de cojinetes. La seccin de cojinetes de Toro tiene un diseo de cojinetes abiertos (los cojinetes son lubricados por el fluido de perforacin). Toro utiliza un diseo de cojinetes de empuje

Figura 5

Figura 4 rotor

movimiento del Rotor

movimiento del rbol de transmisin

alojamiento del acople

acople

rbol de transmisin

5

apilados de bola y pista para los cojinetes de empuje (vea la figura 5) . Un sistema de cojinetes abiertos ofrece la ventaja de permitir presiones diferenciales mayores hacia la barrena comparado con la configuracin tradicional de cojinetes sellados. Los cojinetes de empuje soportan la carga descendente resultante del peso sobre la barrena (WOB), y las cargas resultantes del empuje hidrosttico y el peso propio de los componentes internos del motor.

Los cojinetes radiales soportan las cargas laterales del rbol de transmisin y ayudan a regular el caudal del fluido de perforacin a travs del conjunto de cojinetes. Una parte del fluido de perforacin se desva para refrigerar y lubricar los cojinetes. Toro utiliza cojinetes radiales con insertos de recubrimiento de carburo de tungsteno que estn incrustados en una matriz de carburo de tungsteno para maximizar la resistencia al desgaste por las cargas laterales. Estabilizadores para el entorno

de la barrena: Los motores de Toro se encuentran disponibles con la capacidad de agregarle un estabilizador para el entorno de la barrena sobre el alojamiento del cojinete exterior. Las roscas son talladas sobre el dimetro externo del alojamiento del cojinete para permitir la instalacin a rosca del estabilizador justo arriba de la barrena. Esta configuracin de rosca permite cambiar el estabilizador fcilmente en el sitio de perforacin. La figura 7 muestra un motor direccional con un estabilizador para el entorno de la barrena. Caja de la barrena La barrena se vincula al motor en la caja de barrena. Para una mayor resistencia y durabilidad, la caja de la barrena est integrada al rbol de transmisin. Los motores de Toro incorporan un dispositivo de seguridad que conecta el cojinete radial inferior con la mitad superior de la caja de la barrena. Esto ayuda a proporcionar una seguridad adicional que evita la prdida de la barrena en el caso poco probable de que el rbol de transmisin se dae internamente. La caja de barrena generalmente cuenta con roscas internas talladas de tipo API regular.

Figura 6

desviador de flujo

los cojinetes de empuje

los cojinetes radiales

rbol de transmisin

caja de barrena

los cojinetes radiales

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APLICACIONES DE LOS MOTORES DE PERFORACIN

Los operadores, los contratistas de perforacin y las compaas de servicio y suministro de herramientas han trabajado con perseverancia durante aos para mejorar la tecnologa de la perforacin. La meta comn ha sido alcanzar los objetivos de perforacin de manera rpida y eficiente, y a un costo razonable. A lo largo de los aos, estos objetivos de perforacin se han vuelto ms complejos y difciles de alcanzar. La entrega de potencia directamente a la barrena se ha hecho cada vez ms importante. Hasta hoy, la mejor manera de alcanzar la velocidad de rotacin y el par de torsin en la barrena, independientemente de la rotacin de la columna de perforacin, es con un motor de perforacin de fondo de pozo. La necesidad de motores en diferentes aplicaciones ha llevado al diseo de varios tipos de motores de fondo de pozo. Estos motores se configuran especficamente para la aplicacin de perforacin para la cual se los necesita. En esta seccin, se presentan las aplicaciones de perforacin tpicas y los motores correspondientes . Aplicaciones en perforaciones de rendimiento (hoyos rectos) Un motor de perforacin de Toro puede utilizarse en aplicaciones de perforacin de rendimiento. Al hacer girar la barrena varias veces ms rpido que una columna de perforacin, un motor puede brindar una mayor tasa de penetracin (ROP) de una manera eficaz. Una vez que el motor le proporciona la rotacin a la barrena, se puede reducir significativamente la velocidad de giro (RPM) de la columna de perforacin en comparacin con las velocidades de giro de las columnas de perforacin estndar. Un motor de perforacin tambin puede proporcionar control angular en las condiciones adversas que se encuentran comnmente en muchas aplicaciones verticales. Generalmente, un motor con alojamiento con curvatura ajustable (ABH) puede utilizarse junto con instrumentacin de orientacin de una sola insercin. Esta medida es efectiva para correcciones de curso, control angular, induccin y desviaciones. Comparado con la tecnologa de perforacin por rotacin, los motores de fondo de pozo ofrecen beneficios considerables que se deben tomar en cuenta en el anlisis econmico entre la perforacin con un motor de fondo de pozo o sin l. Los beneficios de perforar con un motor de fondo de pozo son:

Una mayor tasa de perforacin (ROP) Reduccin de los tiempos de perforacin Menor velocidad (RPM) de rotacin de la columna de perforacin Menor desgaste y fatiga en las conexiones de la columna de perforacin Menor par de torsin en la columna de perforacin Menor cantidad de carreras a fondo de pozo Hoyos ms rectos, con una configuracin ms rpida y suave de la

columna de revestimiento

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Aplicaciones en perforaciones direccionales (dirigidas) Cuando se lo utiliza con un alojamiento de acople curvado, un motor de fondo de pozo puede ser dirigido con herramientas de direccionamiento por cables de una sola insercin, o con herramientas de telemetra para fondo de pozo (MWD). Los motores de perforacin proporcionan un giro continuo de la barrena, mientras que la rotacin selectiva de la columna de perforacin controla la trayectoria del agujero del pozo. Las aplicaciones que son factibles desde un punto de vista tcnico y econmico con este tipo de sistemas son:

Pozos direccionales con objetivos simples o mltiples. Pozos horizontales con zonas de produccin limitada. Pozos verticales con tendencia al desvo de sus hoyos.

Toro actualmente ofrece dos tipos bsicos de motores direccionales: Con estabilizacin de desplazamientos y con alojamiento con curvatura ajustable. Con estabilizacin de desplazamientos El motor con estabilizacin de desplazamientos est formado por un motor de fondo de pozo recto acoplado a un estabilizador excntrico. El estabilizador excntrico ayuda a cargar lateralmente la barrena para inducir el cambio deseado en la direccin. Algunas de sus ventajas son:

Mayores tasas de penetracin Curvaturas de pozo ms suaves Mayor control sobre la medida del hoyo

Alojamiento con curvatura ajustable Los motores con alojamientos con curvatura ajustable (ABH) cuentan con una curva en el alojamiento del acople. Este es el tipo ms comn de motor direccional. La curva en el motor genera una desviacin del eje de la barrena respecto del eje del hoyo. Esta curva tiene un ngulo de entre 0 y 3 grados. Algunas de las ventajas de este tipo de motores son:

Control direccional en tiempo real. El cambio en la curvatura del alojamiento cambia la curvatura del pozo. El cambio del ngulo de la barrena cambia la direccin de la

perforacin. Ayuda a mantener la barrena centrada en el hoyo en lugar de

apoyarse en la accin de corte lateral. Un motor direccional Toro es una opcin excelente para las demandas impuestas por la perforacin direccional. Nuestros motores direccionales pueden acoplarse a varios tipos de barrenas de diamante policristalino compacto, de cono de rodillos o de diamante. En la figura 7, se muestra un conjunto de fondo de pozo direccional tpico con alojamiento con curvatura ajustable.

Figura 7

estabilizador

empalme superior

estabilizador

estabilizador sobre el alojamiento del cojinete exterior

ABH

barrena

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Aplicaciones de perforacin con aire / espuma El motor de perforacin de Toro se puede usar de forma satisfactoria en aplicaciones de perforacin donde el medio circulante es aire o espuma. Debido a que el aire y la espuma son medios compresibles, el motor opera y se comporta de manera diferente a la normal. Adems, la presin necesaria para la perforacin con aire o espuma es aproximadamente el doble que la necesaria cuando se utilizan fluidos de perforacin estndar. Cuando se lo opera con aire, el motor de perforacin tendr los siguientes atributos:

Requerir una mayor presin de operacin (el doble de lo necesario en la perforacin con lquido)

Requerir de caudales mayores (el triple o el cudruple en comparacin con el caudal de lquido)

Operar a una velocidad de rotacin mayor Ser ms sensible a la carga Se detendr a una presin menor (menor par de torsin de operacin) Requiere de una carga sobre la barrena (WOB) menor para perforar

Clculos del volumen de aire Todas las especificaciones de los motores de Toro estn basadas en una tasa de caudal de volumen de lquido (galones por minuto o GPM) Para operar el motor con aire, el caudal de volumen de lquido debe convertirse a un caudal de volumen de aire (pies cbicos por minuto o CFM). Utilice el siguiente clculo para convertir el caudal del motor de GPM a CFM:

1 GPM de lquido equivale aproximadamente a 4.25 CFM de aire

Por ejemplo: 400 GPM X 4.25 = 1,700 CFM (estimado) Clculos del volumen de aire-espuma Cuando se utiliza aire con espuma como medio circulante, se recomienda la inyeccin de 3 a 4 CFM de aire y 10 a 100 GPM de espuma. Recomendaciones de lubricacin La operacin del motor con aire sin una lubricacin adecuada dar como resultado daos graves a los componentes internos. Es de vital importancia utilizar una mnima cantidad de lubricante (de acuerdo con la capacidad de la formacin, el equipo disponible, etc.). A continuacin, se muestra una lista de lubricantes que pueden utilizarse de forma satisfactoria en un motor operado con aire.

Jabn lquido 0.5 a 1 galn por barril de agua Grafito 4 a 6 libras por barril de agua Gel 0.5 a 1 libra por barril de agua Aceite 0.1 a 0.6 galn por hora

Los lubricantes se deben inyectar en el sentido descendente de los compresores de aire para evitar la contaminacin.

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Vlvula de descarga No debe utilizarse una vlvula de descarga en un motor que opera con aire/espuma. Si el motor est equipado con una vlvula de descarga, reemplcela con un buje de empalme.

Vlvula de charnela Debe utilizarse una vlvula de charnela para controlar la purga cuando se utilizan herramientas operadas por cables. Las vlvulas flotantes deben colocarse inmediatamente por encima del motor y en la superficie para evitar el reflujo. Se recomienda tambin colocar vlvulas flotantes de la columna de perforacin cada 1000 pies para un mayor control.

Recomendaciones operativas Antes de poner en marcha el compresor de aire, coloque el motor en el fondo. Aplique una pequea carga en la barrena mientras bombea el aire. No permita que la herramienta opere sin estar en contacto con el fondo. Si se le permite al motor girar libremente sin estar en contacto con el fondo, la velocidad de rotacin de la barrena aumentar rpidamente a medida que el aire comprimido se expanda a travs del motor. Una velocidad de rotacin excesiva puede daar el motor. Tales daos pueden ser:

Daos al estator debido a la friccin y al calor Daos a los cojinetes de empuje debido a la friccin y al calor Daos a los cojinetes de empuje si se aplica una carga repentina a la barrena

Apague el compresor de aire antes de izar la barrena. Permita que el aire comprimido drene hasta que la presin en la columna reguladora sea igual a presin en el anillo.

Aplicaciones en extraccin de ncleos El motor de fondo de pozo es la herramienta ideal para la extraccin de ncleos. Los motores de baja velocidad son especialmente adecuados para la extraccin de ncleos debido a su alta capacidad de par de torsin. Si cuentan con una configuracin correcta, los motores pueden conducir sacancleos de hasta 90 pies de longitud. Para utilizar un motor en una aplicacin de extraccin de ncleos, se requiere de un buje de bloqueo por bola especial entre el motor y el sacancleos. El incremento del caudal genera que la bola de bloqueo de acero caiga en este buje especial, redirigiendo el caudal hacia el anillo entre el tubo interior y el tubo exterior del sacancleos para la operacin de extraccin de ncleos.

Aplicaciones en perforacin de tuberas de revestimiento La realizacin de la perforacin y la colocacin de tuberas de revestimiento de dimetro importante de forma simultnea ha ahorrado mucho tiempo de puesta en marcha tanto en operaciones en tierra como en el mar. Esta operacin se realiza con una tubera de revestimiento, la cual es un conjunto formado por: una barrena, un motor Toro, un buje de chorro, collares de perforacin y bujes de empalme. Todos estos elementos estn suspendidos por una herramienta que se encuentra sujeta dentro de la tubera de conduccin preensamblada. Cuando se alcanza la profundidad deseada, se desvincula y extrae el conjunto de perforacin, dejando la tubera de conduccin en el sitio indicado. La herramienta y la tcnica de perforacin con tubera de revestimiento se utiliza generalmente en formaciones aluviales no consolidadas.

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Aplicaciones en conjuntos de fondo de pozo de sacrificio Otra aplicacin similar a la perforacin con tubera de revestimiento es la utilizacin de un motor de perforacin en conjuntos de fondo de pozo de sacrificio. El motor opera en el agujero al extremo de la ltima columna de tubera. El objetivo del motor es perforar cualquier rea colapsada del hoyo mientras se coloca la columna de tubera. El motor se cementa en el agujero junto con la columna de tubera. Toro ofrece un motor de diseo econmico especfico para este tipo de operaciones. Aplicaciones en alta temperatura La mayora de las aplicaciones tienen temperaturas de fondo de pozo inferiores a 250F (120C). Los motores Toro (con elastmero de estator estndar) estn diseados para estas aplicaciones. Las aplicaciones con temperaturas de fondo de pozo superiores a los 250F se consideran aplicaciones de alta temperatura. Un motor Toro, con elastmero de alto rendimiento, es capaz de operar en temperaturas de hasta 350F (175C). Un motor Toro correctamente equipado puede operar incluso a temperaturas superiores, aunque slo por un perodo de tiempo limitado. Para la mayora de las aplicaciones de alta temperatura, debe esperarse una reduccin en la vida til del motor. Es importante sealar que las secciones de potencia de un motor de perforacin estn diseadas con una interferencia de ajuste determinada entre el rotor y el estator. Para que el motor de perforacin opere de manera eficiente, la interferencia del ajuste debe mantenerse dentro de un rango especificado. Una temperatura de fondo de pozo alta puede hacer que el elastmero en el interior del estator se expanda, incrementando la interferencia del ajuste. Este incremento en la interferencia de ajuste puede dar como resultado daos al estator y reducir la vida til del motor. Por lo tanto, es muy importante que el motor de perforacin posea una interferencia de ajuste adecuada para utilizarlo en operaciones de perforacin de alta temperatura. Pautas para las aplicaciones en alta temperatura Se recomiendan las siguientes pautas en caso de aplicaciones con temperatura de circulacin de fondo de pozo (BHCT) superior a 250F (120C):

Comunquese con un representante de Toro para preparar un motor con un elastmero y una interferencia de ajuste adecuados para su utilizacin en una aplicacin de alta temperatura.

Coloque el motor en el agujero: Una vez alcanzada la profundidad en la que la temperatura se

estima aproximadamente en 250F (120C) o superior, detenga el descenso y haga circular fluido de perforacin enfriado por algunos minutos para reducir la temperatura del conjunto de fondo de pozo.

Contine realizando este proceso en etapas de 500 a 1000 pies hasta alcanzar la profundidad de operacin.

Los perodos sin circulacin (para controles de topografa, orientacin, etc.) deben ser lo ms cortos e infrecuentes como sea posible.

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Aplicacin en reparaciones Los problemas de perforacin en reparaciones pueden solucionarse fcilmente con un motor de perforacin Toro. El motor puede utilizarse para:

Perforacin a travs de puentes de arena y tapones de cemento Retiro de formaciones de parafina Fresado de ventanas Perforacin horizontal

Aplicaciones con tubos enrollados Los motores Toro pueden utilizarse en muchas aplicaciones diferentes con tubos enrollados. Se han ejecutado con xito trabajos de reparacin, produccin y perforacin con un motor de perforacin de fondo de pozo. Los siguientes son puntos importantes a tener en cuenta en la planificacin de la utilizacin de un motor con tubos enrollados: Cadas de presin a travs de los tubos enrollados A diferencia de las operaciones de perforacin convencionales, la longitud de los tubos enrollados, en la bobina o fuera de ella, es un parmetro fijo en todo momento. Deben realizarse los clculos hidrulicos para asegurar que el rango de caudal recomendado del motor deseado pueda ser alcanzado dentro de la mxima presin de trabajo de las bombas y del tubo enrollado. Rendimiento torsional de los tubos enrollados El par de torsin mximo de parada del motor no debe exceder del 80% del rendimiento torsional de la tubera en perforaciones verticales, ni el 50% del rendimiento nominal en perforaciones direccionales. Una cifra menor en las aplicaciones direccionales permite una mayor rigidez de la bobina para lograr un frente de trabajo ms estable. Todas las dems aplicaciones deben ajustarse a la regla del 80%. Las propiedades mecnicas de los tipos y tamaos ms populares de tubos enrollados se pueden encontrar en los manuales de los fabricantes. Deformacin de los tubos enrollados Se encuentra disponible un programa de computadora para calcular la carga mxima sobre la barrena para un determinado perfil de perforacin direccional u horizontal. Para aplicaciones verticales, se recomienda que los collares de perforacin se operan con un dimetro exterior y una longitud suficientes para mantener el tubo tensionado mientras se le proporciona una carga suficiente la barrena. Control de profundidad de los tubos enrollados El control de profundidad es crtico en aplicaciones con tubos enrollados, especialmente en pozos de profundidades (mayores a 5000 pies). Se recomienda utilizar al menos dos mtodos de seguimiento de profundidad. Generalmente, se utilizan simultneamente dispositivos de rastreo mecnicos y electrnicos y sus lecturas se comparan para determinar la precisin durante la tarea. En ausencia de un sistema de respaldo, se puede fijar el tubo enrollado a mano durante la insercin/extraccin.

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Aplicaciones con radios cortos Los motores de perforacin Toro, generalmente, de dimetro exterior de 4-3/4 y menores, pueden utilizarse en aplicaciones con radios cortos. La perforacin de radio corto es una aplicacin altamente especializada de los motores de perforacin y cada pozo requiere de un anlisis profundo acerca de la columna de perforacin y el conjunto de fondo de pozo. Recomendamos comunicarse con un representante de Toro antes de planificar un trabajo de perforacin con radio corto. Aplicaciones con alto nivel de caudal Ciertas aplicaciones requieren la utilizacin de alto nivel de caudal con el objetivo de mantener el hoyo limpio, reducir la temperatura de fondo de pozo, retirar los recortes, etc. Para ampliar el rango de caudales de un motor, puede utilizarse un rotor perforado en la seccin de potencia del motor. Un rotor perforado permite la desviacin de una cierta cantidad de fluido de perforacin a travs de la seccin de potencia permitiendo as que el motor pueda manejar caudales ms altos que los normales. Generalmente, un rotor perforado utiliza una boquilla seleccionable para controlar la cantidad de fluido que se deriva a travs del centro del rotor. Para evitar efectos adversos en el rendimiento del motor, se debe tener especial cuidado en la seleccin de la boquilla. Comunquese con un representante de Toro para obtener recomendaciones para el uso de un motor con rotor perforado y boquilla.

Otras aplicaciones Hay motores Toro disponibles para otras aplicaciones como:

Perforacin dirigida horizontal (HDD) Minera Perforaciones geotrmicas Fresado de fondo de pozo Aperturas de hoyos Ensanchamiento por barrena Hincado de pilotes Colocacin de tubera de revestimiento Perforacin con plantilla

Comunquese con un representante de Toro por mayor informacin acerca de los motores para estas y otras aplicaciones en perforacin.

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OPERACIN DEL MOTOR DE PERFORACIN

Seleccin del motor La operacin de perforacin puede resultar muy compleja y requerir una planificacin detallada para cualquier tipo de aplicacin. Se deben tener en cuenta varios factores en la seleccin de un motor para una aplicacin en perforacin. Los factores a tener en cuenta son los siguientes:

Tamao del hoyo Tipo de barrena Velocidad requerida por la barrena Par de torsin requerido por la barrena Carga sobre la barrena (WOB) Cada de presin a lo largo de la barrena Caudal/velocidad anular requerida para limpiar el hoyo Tipo de lodo (composicin) Temperatura de circulacin de fondo de pozo Especificaciones de la columna de perforacin Ubicacin del estabilizador Perfil del pozo Logstica del emplazamiento

Procedimientos previos a la operacin del motor La operacin apropiada y eficiente de un motor Toro depende de la operacin de la herramienta dentro de los parmetros definidos en las especificaciones de la herramienta y en el seguimiento de los procedimientos recomendados para la operacin del motor. Las especificaciones se enumeran en este manual para cada uno de los tamaos de la herramienta y los siguientes son los procedimientos recomendados para la operacin del motor:

Precaucin: Deben utilizarse gafas de seguridad, zapatos con puntera de acero y casco de seguridad mientras se realice cualquiera de los siguientes procedimientos. Al mismo tiempo, deben respetarse todos los procedimientos de seguridad del piso de la torre. Debe verificarse el cumplimiento de las especificaciones adecuadas en cuanto a la condicin operativa y los parmetros de operacin de los equipos de elevacin y torsin antes de su utilizacin.

Armado del motor 1. Coloque la barrena en el motor utilizando un sueltabarrenas y colocando las

tenazas en la caja de barrena del motor. Precaucin: En el caso de utilizar un buje de empalme de barrena o un adaptador de roscas, la longitud total del buje debe ser lo suficientemente corta como para aceptar tenazas de conexin (el largo mximo recomendado es de 10 pulgadas o 254 mm). Las longitudes mayores a la mencionada pueden daar o reducir la vida til de los cojinetes y/o producir la rotura del rbol de transmisin dando como resultado la prdida del buje y de la barrena en el hoyo.

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2. Si el motor no se ha utilizado por un perodo prolongado de tiempo, se recomienda seguir los pasos a continuacin antes de usarlo:

Coloque las tenazas de conexin en el alojamiento de acople y, con la barrena en el sueltabarrenas, gire lentamente la mesa rotatoria una o dos vueltas hacia la izquierda.

O PUEDE Coloque las tenazas de conexin en el alojamiento de acople, bloquear la mesa rotatoria y tirar de las tenazas para as rotar el estator una o dos vueltas hacia la derecha.

Nota: No coloque tenazas en el conjunto de cojinetes, ya que esto puede pellizcar los componentes internos e impedir que el motor gire.

3. Baje la herramienta dentro de las cuas y sujtela con una abrazadera de

collar de perforacin antes de retirar o colocar otros equipos.

4. Si fuera necesario, se puede colocar un buje flotante inmediatamente por encima de la herramienta. Un buje flotante evitar los problemas relativos a la obturacin de la barrena y del motor durante la insercin en el hoyo.

No atornille las juntas en el buje superior del motor girando el motor con

la mesa rotatoria. La barrena puede colgar de la pared de la tubera de revestimiento y desatornillar las juntas internas de la herramienta o hacer que la barrena se desatornille.

Para evitar que las juntas internas se

desatornillen, se debe girar la caja de barrena nicamente hacia la izquierda respecto del alojamiento del motor por encima de ella.

Configuracin del ABH (si lo hubiera) La configuracin del alojamiento con curvatura ajustable es una operacin bastante simple. A continuacin se especifica el procedimiento para la configuracin del alojamiento con curvatura ajustable de Toro: 1. Coloque las tenazas en las reas que se

muestran en la figura 8. No coloque las tenazas en la manga de orientacin.

2. Separe la conexin del ABH.

3. Desatornille el alojamiento inferior del ABH de dos a cuatro giros completos.

4. Tomando como referencia la figura 9, deslice la manga de orientacin hacia abajo para desacoplar los dientes de enclavamiento.

Figura 8

las tenazas zona

No coloque las tenazas en la manga de orientacin

ABH superior

ABH inferior

orientacin de la manga

las tenazas zona

Caja de la barrena

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5. Para ajustar el ngulo de curvatura, gire la manga de orientacin (no ms de giro en cualquier direccin) hasta que la marca del ngulo de curvatura deseado est alineada con la marca del mismo ngulo de curvatura del alojamiento superior del ABH.

6. Tomando como referencia la figura 10, deslice la manga de orientacin hacia arriba de manera que los dientes de interconexin estn totalmente acoplados.

7. Compruebe que las marcas del ngulo de curvatura deseado estn alineadas tanto en el alojamiento del ABH superior como en la manga de orientacin. Si esto no sucediera, vuelva a ajustar la manga de orientacin hasta que las marcas del ngulo de curvatura queden alineadas.

8. Aplique grasa para roscas a la cara inferior de la manga de orientacin. Precaucin No utilice compuestos fijadores de roscas en las conexiones del ABH.

9. Mientras mantiene la manga de orientacin totalmente acoplada en el alojamiento superior del ABH, enrosque el alojamiento inferior del ABH hasta que se apoye contra la manga de orientacin.

10. Coloque las tenazas en las reas que se muestran en la figura 8 y aplique el par de torsin correspondiente a la conexin. Consulte la tabla de la pgina siguiente para ver los valores recomendados de pares de torsin del ABH.

11. Las marcas del ngulo de curvatura del alojamiento superior del ABH y la manga de orientacin que coinciden y estn alineadas entre s indican el ngulo del ABH. Adems, las marcas que coinciden y estn alineadas entre s indican el lado alto de la herramienta.

Nota: la Gua de identificacin de las marcas del ngulo ABH se encuentra en la parte final de este manual.

Figura 9

ABH superior

ABH inferior

orientacin de la manga

Caja de la barrena

Figura 10

ABH superior

ABH inferior

orientacin de la manga

Caja de la barrena

aplique grasa para roscas a la cara inferior de la manga de orientacin

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Verificacin del desgaste del cojinete de empuje Se recomienda que antes de volver a hacer funcionar un motor en el hoyo, se inspeccione el desgaste de los cojinetes de empuje. El desgaste de los cojinetes de empuje puede determinarse fcilmente por la cantidad de juego que tiene el rbol de transmisin entre la cara posterior de la caja de barrena y el extremo del alojamiento de los cojinetes. El prrafo siguiente describe como verificar el juego permitido que puede tener la caja de barrena:

1. Ice el motor por sobre el piso de la torre y djelo colgar libremente por sobre el suelo. Tomando como referencia la figura 12, mida la distancia (L1) entre la parte inferior del alojamiento de los cojinetes y la parte superior de la caja de barrena.

2. Baje el motor, hasta que quede apoyado por completo sobre el piso de la torre. Mida la distancia (L2) en el mismo lugar.

3. Para determinar el desgaste de los cojinetes de empuje, tome el resultado de la resta de L1 menos L2.

Figura 12

Cojinete de empuje controlar desgaste

caja de la barrena

conjunto del cojinete

Motor OD Ingls Mtrico Motor OD Ingls Mtrico

2-7/8 (288) 2,200 ft-lbs 3,000 N-m 6-1/2 (650) 23,000 ft-lbs 31,000 N-m

3-1/8 (313) 2,700 ft-lbs 3,600 N-m 6-3/4 (675) 25,000 ft-lbs 34,000 N-m

3-1/2 (350) 3,800 ft-lbs 5,100 N-m 8-0 (800) 35,000 t-lbs 47,000 N-m

3-3/4 (375) 4,600 ft-lbs 6,300 N-m 8-1/2 (850) 38,000 ft-lbs 51,000 N-m

4-3/4 (475) 7,000 ft-lbs 9,500 N-m 9-5/8 (963) 61,000 ft-lbs 83,000 N-m

5-1/2 (550) 16,000 ft-lbs 21,700 N-m

ABH Los valores de par de apriete recomendado

Tamao del motor (in)

(L1) - (L2) (in)

(L1) - (L2) (mm)

2-7/8 (288) 0.12 3.0

3-1/8 (313) 0.12 3.0

3-1/2 (350) 0.12 3.0

3-3/4 (375) 0.12 3.0

4-3/4 (475) 0.12 3.0

5-1/2 (550) 0.18 5.0

6-1/2 (650) 0.18 5.0

6-3/4 (675) 0.18 5.0

8-0 (800) 0.25 6.0

8-1/2 (850) 0.25 6.0

9-5/8 (963) 0.28 7.0

11-1/4 (1125) 0.30 8.0

Permisible desgaste de los cojinetes

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4. o use el motor si el desgaste de los cojinetes de empuje supera el valor detallado en la siguiente tabla.

Prueba de la vlvula de descarga (si la hubiera) Antes de poner en marcha el motor, se recomienda realizar una prueba de la vlvula de descarga en todos los que cuenten con una vlvula de este tipo.

1. Con una vara (por ejemplo el mango de una escoba), aplique presin sobre la cara cnica del pistn ubicada en la parte superior del motor. La carrera del pistn debe ser de aproximadamente 2 a 3 pulgadas con una presin aplicada moderada.

2. Llene el cuerpo de la vlvula con agua y libere el pistn. El agua debe fluir libremente por todos los puertos.

Nota: La falla en una vlvula de descarga provocada por slidos de perforacin abrasivos puede solucionarse en el sitio de perforacin obturando los puertos antes de operar en el hoyo o reemplazando el buje de la vlvula de descarga con un buje de empalme.

Prueba de caudal del motor

1. Coloque el vstago al motor Toro y baje la caja de barrena por debajo de la mesa rotatoria. Si el motor est equipado con una vlvula de descarga, baje el motor hasta que los puertos de la vlvula de descarga se encuentren por debajo de la mesa rotatoria.

2. Ponga en marcha las bombas del sitio. Si el motor est equipado con una vlvula de descarga, utilice solamente las carreras de bombeo necesarias para cerrar la vlvula de descarga y operar el motor. Utilice el mnimo caudal durante los primeros giros y luego incremente el caudal tan lentamente como sea necesario.

3. Ice el motor lo suficiente como para inspeccionar visualmente que el buje de

barrena se encuentre girando y que la herramienta se encuentre operando. Si el motor est equipado con una vlvula de descarga, y luego de verificar visualmente la rotacin, baje el motor hasta que los puertos de la vlvula de descarga se encuentren por debajo de la mesa rotatoria.

4. Detenga las bombas. Si el motor est equipado con una vlvula de descarga, mantenga los puertos de la vlvula de descarga posicionados por debajo de la mesa rotatoria hasta que la vlvula de descarga se abra y se detenga el drenaje externo.

5. Realice la prueba de forma breve para evitar daos a la barrena, a la superficie de la tubera o al preventor de reventones (BOP).

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Recomendaciones para la insercin y extraccin del motor Insercin en el hoyo Si bien el motor de perforacin Toro es una herramienta confiable, puede ser susceptible a daos si no se toman algunos cuidados cuando se inserta la tubera de perforacin. Las siguientes son las recomendaciones para insertar el motor en el hoyo:

Realice la insercin de manera controlada para evitar daos por golpes contra puentes, anaqueles o zapatos de entubamiento.

Ensanche los espacios angostos encendiendo las bombas y escariando

lentamente. Una operacin de escariado excesivo puede acortar la vida til del motor.

Precaucin: Para evitar desviaciones cunado se encuentren espacios angostos en un pozo con control direccional, no deben encenderse las bombas sin un operador que se especialice en perforaciones direccionales u otra persona con los conocimientos y la responsabilidad necesaria en la torre de perforacin.

Si se realizaran inserciones en profundidades extremas y/o con altas

temperaturas, se deben hacer paradas para circulacin (por etapas en el hoyo). Se recomienda hacer circular fluido en la columna de perforacin, cada 500 a 1000 pies, por algunos minutos con un volumen y presin mnimos necesarios para encender el motor.

Si se requiere de una circulacin extendida dentro de la tubera de

revestimiento, balancee el vstago de perforacin para evitar un desgaste localizado de la tubera de revestimiento.

Si la columna de perforacin cuenta con una vlvula flotante o si las

caractersticas del fluido impiden su fcil circulacin, se recomienda la ejecucin de paradas peridicas para el llenado de la tubera de perforacin.

Precaucin: Reduzca al velocidad de insercin cuando se aproxime a los ltimos 60 a 90 pies del hoyo, ya que puede haberse llenado el fondo del agujero o el recuento de tuberas puede ser incorrecto.

Bloqueos Si la columna de perforacin no posee una vlvula flotante y se observa reflujo mientras se realizan las conexiones, es posible que haya ingresado arena u otros desechos en la columna de perforacin. Esta condicin puede resultar en el bloqueo del motor y/o de otro componente del conjunto de fondo de pozo. En este caso, es posible que se necesite de una insercin/extraccin para cambiar el conjunto de fondo de pozo que se ha bloqueado. Extraccin del hoyo Las siguientes son las recomendaciones para extraer el motor del hoyo:

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Si el motor est equipado con una vlvula de descarga, la vlvula slo abrir cuando las bombas estn detenidas (sin presin en la columna de perforacin). Si an hay algn resto de presin interna en la columna de perforacin, la vlvula de descarga puede cerrarse para evitar que el fluido de perforacin drene y produzca un recorrido hmedo.

Durante la extraccin, la mesa rotatoria no debe utilizarse para realizar el

desmontaje de las conexiones de conjuntos direccionales con un ngulo de curvatura alto.

Siempre reduzca la velocidad cuando se acerque a los puntos en los que se

encuentran las zapatos de entubamiento. Controle la velocidad de extraccin para evitar el pistoneo en el pozo. Evite el escariado de salida excesivo dado que puede reducir la vida til del

motor. Procedimientos de mantenimiento luego de la extraccin Las siguientes operaciones de mantenimiento posteriores al uso son necesarias una vez extrado el motor del pozo:

1. Retire el fluido remanente del motor colocando la barrena en un suelta barrena.

2. Sujete el cuerpo del motor por encima del buje de rotacin de la barrena con tenazas.

3. Gire la mesa rotatoria y la barrena hacia la izquierda, forzando o bombeando de esta manera el fluido de perforacin hacia la parte superior del motor.

4. Luego de haber retirado la barrena, roce con agua toda la caja de barrena. Esto lavar los puertos que estn por encima del rbol de transmisin y ayudar en la limpieza de la seccin de cojinetes.

5. Si la herramienta est equipada con una vlvula de descarga, vierta fluido limpio en la parte superior de la vlvula de descarga. Haga mover el pistn utilizando una vara (por ejemplo, el mango de una escoba) hasta que se mueva libremente entre las posiciones inferior (cerrada) y superior (abierta).

6. Si la herramienta ser almacenada por un largo perodo de tiempo antes de que se la vuelva a usar, enjuague por completo el motor con agua limpia. Gire el alojamiento exterior del cojinete para retirar los restos de fluido de perforacin del conjunto de cojinetes. Vierta una pequea cantidad de aceite mineral o equivalente dentro del motor para proteger los componentes internos del xido y del agarrotamiento. No utilice un aceite con base de combustible disel.

7. Vuelva a engrasar la caja de barrena y la caja de la vlvula de descarga. Coloque protectores de roscas de extremo cerrado.

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Consideraciones acerca de la perforacin El rendimiento y la vida til del motor est determinada por el entono en el cual opera. Para asegurar un ptimo rendimiento y una larga vida til debe evitarse:

La presencia de slidos abrasivos en el sistema de circulacin (se recomienda especialmente el uso de filtros para tubera de perforacin).

Compuestos aromticos en los sistemas de circulacin. Altas temperaturas. Bombeo de caudales de volumen de fluido superiores a los recomendados. Someter la barrena a cargas superiores a las recomendadas. Exceder las cadas de presin recomendadas a lo largo de la barrena y el

motor. Paradas reiteradas del motor.

Caudales Debe prestarse especial atencin a los valores recomendados mximos y mnimos de caudal para cada motor para lograr un par de torsin y una vida til ptimos de la herramienta. Loa caudales para cada uno de los motores se presentan en este Manual. Se recomienda que antes de que el motor alcance el fondo del pozo, se inicie la inyeccin de fluido a un caudal mnimo y luego aumentarlo lentamente hasta el rango de caudal de operacin recomendado. Precaucin: Exceder los caudales recomendados podra daar el motor. Para aplicaciones que requieran altos caudales, consulte la seccin: [Aplicaciones de los motores de perforacin: Aplicaciones con alto nivel de caudal] de este Manual. Referencias de perforacin El motor de perforacin de Toro es una herramienta de operacin hidrulica. Por lo tanto, la referencia primaria del piso de la torre es el indicador de presin de la columna reguladora. El indicador de carga puede utilizarse tambin como referencia de perforacin, de todas formas, puede dar informacin imprecisa acerca de la carga real en la barrena (WOB) debido a un posible bloqueo con la pared durante las operaciones de avance. En este caso, la nica indicacin cierta de que la barrena se encuentra en el fondo de la perforacin, es el indicador de presin. Consulte la figura 11 como referencia de las condiciones de izaje, de detencin de la perforacin y de parada que se explican en las siguientes sub secciones. Presin sin contacto con el fondo Cuando el motor se encuentra en circulacin por sobre el fondo, el indicador de presin de la columna reguladora muestra la cantidad total de presin necesaria para inyectar un volumen conocido de fluido a travs del sistema de perforacin. Esto se denomina presin off-bottom (sin contacto con el fondo). El par de torsin de salida es directamente proporcional a la cada de presin a lo largo del motor y se indica como el cambio total de la presin del sistema. La presin diferencial del motor se define como la presin por encima de la presin off-bottom.

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Nota: Cuando la barrena se carga lateralmente mediante un estabilizador excntrico o un alojamiento con curvatura ajustable, la presin off bottom incluir la presin del motor para proporcionar el par de torsin que har girar la barrena con la carga lateral impuesta. La presin diferencial real se obtiene de la presin de la columna reguladora, slo en el caso de que la barrena no se encuentre sometida a cargas laterales o cuando se conozcan las prdidas de presin del sistema, sin el motor. Presin durante la perforacin Una carga sobre la barrena (WOB) superior implica una presin total del sistema ms alta en la superficie. A medida que la barrena pierde contacto con el fondo, la presin disminuye. Por lo tanto, el indicador de presin de la columna reguladora puede utilizarse como indicador de la carga sobre la barrena y tambin del par de torsin. La friccin en las tuberas de perforacin no causarn una distorsin de las lecturas. Cuando el indicador de presin llegue a la presin ptima de contacto con el fondo y la barrena posteriormente se detiene aadiendo carga a la barrena, se produce una prdida de contacto con el fondo. La presin continuar cayendo gradualmente hasta que la perforadora aumente la carga sobre la barrena. Las curvas de rendimiento y las presiones diferenciales recomendadas para los motores Toro se incluyen en este manual. Presin de parada Cuando se agrega suficiente carga a la barrena para exceder la presin diferencial mxima del motor, se producir una parada. La contrapresin del fluido de perforacin har que el elastmero de la seccin de potencia del motor se deforme. Esto dar como resultado que el fluido de perforacin fluya directamente a travs del motor sin rotar la barrena. La lectura del indicador de presin se incrementar de manera abrupta, y luego se mantendr estacionaria, incluso si se aumenta la carga en la barrena. Cuando ocurre una parada, el perforador slo tiene que izar levemente la barrena del fondo del pozo para volver a poner en funcionamiento la herramienta y continuar con la perforacin. La presin de parada es de aproximadamente el doble de la presin ptima recomendada a lo largo del motor. Precaucin: La operacin del equipo en una condicin de parada, incluso en un perodo de tiempo breve, puede daar seriamente el motor. La condicin de parada puede llevar a un desgarro o a generar tajos en el elastmero del estator. Una vez que se daa el estator, el rend imiento de l motor d isminui r dramticamente o es posible que el motor deje de funcionar.

Figura 11

Presin Encima de Fondo

Condiciones durante Circulacin Encima de Fondo

Condiciones durante Perforacin

Presin Optima en Fondo

Perforacin

Presin de parada

Condicin durante Parada

Presin Encima de Fondo

Presin Encima de Fondo Presin

Optima en Fondo

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Rotacin del motor Las aplicaciones direccionales y muchas aplicaciones de rendimiento (hoyo recto) requieren la rotacin de la columna de perforacin. La rotacin de la columna de perforacin es necesaria debido a cuestiones como el control direccional, menor par de torsin de la columna de perforacin o menor arrastre de la columna de perforacin, transporte de recortes o agarrotamiento diferencial. Es admisible girar la columna de perforacin con un motor de fondo de pozo, sin embargo, se recomienda que la velocidad de rotacin (RPM) de la columna de perforacin se mantenga al mnimo para prolongar la vida til del motor. Se recomienda una velocidad de rotacin mxima de 60 RPM, aunque pueden permitirse velocidades de hasta 120 RPM en algunas aplicaciones. Los dos problemas ms comunes asociados con la rotacin de columnas de perforacin son la fatiga de los componentes y la prdida de vnculo de las conexiones. La fatiga es una funcin del nivel de tensin y la cantidad de ciclos de carga a ese nivel de tensin. El aumento de la velocidad de rotacin (RPM) incrementa el nmero de ciclos de carga dentro de un perodo de tiempo dado, lo que reduce potencialmente la vida til de los componentes. En aplicaciones direccionales, el ngulo del alojamiento con curvatura ajustable puede tener un impacto importante en el nivel de tensin de los componentes del motor. La tabla a continuacin muestra los ngulos del alojamiento con curvatura ajustable permitidos para la rotacin de la columna con el objetivo prolongar la vida til del motor:

La prdida de vnculo de una conexin puede ocurrir si la columna de perforacin se estanca y luego gira repentinamente cuando se libera del estado de bloqueo. La prdida de vnculo generalmente ocurre cuando se realizan perforaciones a travs de salientes, espacios estrechos o largueros de la formacin. Esta condicin, conocida tambin como resbalamiento de vara, produce vibraciones laterales severas que pueden resultar en la prdida de vnculo de la conexin. Cuando se realicen perforaciones a travs de largueros u otras condiciones de formacin que se conocen como causantes de resbalamiento de vara, se recomienda reducir la velocidad de rotacin tanto como sea posible. Precaucin: Cuando una columna de perforacin se encuentre parada por completo, no se la debe izar hasta que se libere la energa torsional en la columna de perforacin. Permita que la columna de perforacin conduzca lentamente la mesa rotatoria o el aparato giratorio superior hacia atrs hasta que se libere totalmente el par de torsin. Luego, ice la columna de perforacin y reanude la perforacin a una velocidad de giro reducida hasta superar la condicin de resbalamiento de vara.

ngulo ABH Rotacin de la columna de perforacin

0.00 0.93 grados Permitida (50 RPM o menos)

1.22 1.76 grados Admisible por perodos cortos (40 RPM o menos)

2.00 grados o ms No se recomienda

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Factores de tasas de curvatura En aplicaciones direccionales, muchos factores afectan las tasas de curvatura del motor. Factores como la relacin de tamaos entre el hoyo y la herramienta, el tipo de fluido de perforacin, el caudal, la erosin del hoyo, la anisotropa de la formacin, la colocacin de estabilizadores o zapatos, los conjuntos de fondo de pozo, el ngulo de curvatura del motor y la distancia de la barrena a la curva y el tipo de barrena utilizada. Si se respetan estas recomendaciones, se puede minimizar la influencia de estos factores respecto de la tasa de curvatura:

Cuanto menor sea la relacin entre el tamao de la herramienta y el tamao del hoyo, mejor ser la tasa de curvatura.

Un cambio en la carga sobre la barrena puede producir un cambio en la tasa de curvatura. Generalmente, un incremento en la carga sobre la barrena (WOB) produce un incremento en la tasa de curvatura.

La colocacin de zapatos y el uso de un estabilizador de entorno de barrena en el conjunto de fondo de pozo tiene un impacto significativo en el logro de una buena tasa de curvatura.

La tasa de curvatura se puede predecir mejor si se cuenta con informacin emprica sobre la clase de formacin. Algunas formaciones impiden el desarrollo de buenas tasas de curvatura, y estos tipos de formaciones deben identificarse cuando se realiza la planificacin del programa de perforacin.

La tasa de curvatura est directamente relacionada con la severidad del ngulo de curvatura y a la distancia desde la curva a la barrena.

Consideraciones acerca del fluido de perforacin Si bien los motores de Toro son adecuados para una amplia variedad de lodos de perforacin, se deben tener en cuenta los siguientes factores antes de poner en marcha del motor. Slidos en el fluido de perforacin Las propiedades de los fluidos de perforacin para su uso con un motor deben mantenerse dentro de los mismos lmites que en el caso de la perforacin rotativa estndar. Sin embargo, deben tomarse las siguientes precauciones:

El fluido de perforacin debe encontrarse libre de agentes obturantes, as como de objetos extraos.

Se recomienda especialmente el uso de filtros para tubera de perforacin. El fluido debe tener el menor contenido de arena posible (se recomienda 1% o

menos). Los aditivos para fluidos de perforacin deben utilizarse solo en cantidades

limitadas. El exceso en las cantidades de aditivos para fluidos de perforacin, como ser material de circulacin perdido (LCM), puede tener un impacto significativo en el rendimiento y/o en la vida til del motor. Los slidos de perforacin y/o los aditivos abrasivos deben mantenerse al mnimo. Una mezcla pobre de materiales de pesaje o material de circulacin perdido puede bloquear el motor e interrumpir las operaciones.

Siempre que sea posible, debe evitarse el uso de materiales de pesaje de hematita. Estos materiales pueden reducir la vida til del motor.

24

Fluidos de perforacin con base de petrleo Se recomienda especialmente que el motor se encuentre equipado con una seccin de potencia con un elastmero adecuado para fluidos de perforacin con base de petrleo (fluidos de perforacin con fluido disel como base). El fluido de perforacin con base de petrleo puede daar fcilmente la seccin de potencia del motor y reducir significativamente la vida til del motor. El grado de dao al motor depende de la composicin qumica especfica del fluido utilizado. Una medida de la agresividad de un qumico en el dao a un elastmero es el punto de anilina del qumico. El punto de anilina de un material puede definirse como la temperatura ms baja en la cual se tornan completamente miscibles iguales volmenes de anilina recin destilada y el qumico de prueba. A medida que el punto de anilina del fluido se reduce, el qumico se hace ms daino. Si bien el punto de anilina es una medida til, algunos fluidos de perforacin con base de petrleo pueden seguir siendo agresivos a pesar de poseer un punto de anilina alto. Es importante sealar que las secciones de potencia de un motor de perforacin estn diseadas con una interferencia de ajuste determinada entre el rotor y el estator. Para que el motor de perforacin opere de manera eficiente, la interferencia del ajuste debe mantenerse dentro de un rango especificado. Los fluidos de perforacin con base de petrleo pueden hacer que el elastmero en el interior del estator se expanda, incrementando la interferencia del ajuste. Un incremento en la interferencia de ajuste puede resultar en daos al estator y reducir la vida til del motor. Por lo tanto, es muy importante que el motor de perforacin posea una interferencia de ajuste adecuada para ser utilizado con fluidos de perforacin con base de petrleo. Nota: El estator debe contener un compuesto de elastmero adecuado para el uso de fluidos de perforacin con base de petrleo. Debido a la degradacin de los elastmeros expuestos a fluidos de perforacin con base de petrleo, Toro recomienda que la seleccin del compuesto de elastmero se base en una prueba de compatibilidad con el fluido a utilizar. Comunquese con el representante de Toro para obtener ms informacin acerca del uso de fluidos de perforacin con base de petrleo en los motores. Aditivos para los fluidos de perforacin Ciertos aditivos con base de aminas, tales como emulsificadores, inhibidores de corrosin y depuradores, pueden causar daos en el motor (incluso en cantidades pequeas). Por lo tanto, se recomienda no utilizar aditivos con base de aminas. Fluidos de perforacin de base acuosa dulce o salada Los lodos con base acuosa dulce o salada (con la excepcin de los geles de bentonita) proporcionan poca lubricacin para la seccin de potencia del motor y sus componentes internos. El desgaste por abrasin puede ser un problema serio. Adems, los fluidos de perforacin con base de agua salada pueden causar la corrosin de los componentes internos del motor. Comunquese con un representante de Toro en el caso de utilizar fluidos de perforacin de base acuosa dulce o salada.

25

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28

ESPECIFICACIONES DE LOS MOTORES DE PERFORACIN Toro ofrece una amplia gama de motores de perforacin desde los de dimetro exterior pequeo de 2-7/8 hasta los de dimetro exterior muy grande de 11-1/4. Generalmente, los motores de perforacin se separan en categoras por su dimetro exterior. Para cada tamao, hay varias configuraciones diferentes disponibles para satisfacer un amplio rango de aplicaciones de perforacin. Esta parte del manual tiene como fin servir de referencia respecto de las especificaciones tcnicas, curvas de rendimiento y tablas de pronstico de tasas de curvatura para cada herramienta.

Tabla de especificaciones tcnicas Se presenta un lista completa de especificaciones tcnicas y parmetros para cada una de las configuraciones los motores. Tambin incluye una tabla de revoluciones por galn para cada valor de caudal en la condicin plena del motor. Consulte la seccin correspondiente al tamao de cada motor, ya que la tabla de especificaciones y la tabla de revoluciones por galn se explican por s mismas.

Curvas de rendimiento de los motores En este documento, se proporcionan las curvas de rendimiento para cada una de las configuraciones del motor. Se muestran las curvas de velocidad de rotacin para los valores de caudal mximo, nominal y mnimo, as como tambin la curva de par de torsin. Las curvas de velocidad de rotacin se trazan hasta la condicin de carga mxima. Tanto las curvas de velocidad de rotacin como la curva de par de torsin se trazan en funcin de la presin diferencial del motor. La presin diferencial recomendada del motor es aproximadamente la mitad de la presin de parada, la cual se identifica por la Lnea de operacin recomendada (ROL). Es importante sealar que las curvas del motor estn derivadas de clculos tericos y/o pruebas controladas y que el rendimiento real puede resultar diferente. A continuacin se describe el procedimiento para la lectura de una curva de rendimiento de un motor:

Tomando como referencia la tabla de rendimiento del motor 675-56-6 que aparece a continuacin, un motor de perforacin que opera a la presin diferencial recomendada de 600 psi (ROL) y con un caudal de 600 GPM tendr una velocidad de rotacin de aproximadamente 240 RPM y tendr un par de torsin de salida de aproximadamente 4000 libras-pie.

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29

Tablas de pronstico de tasas de curvatura Las tablas de tasas de curvatura se calculan de acuerdo con una geometra de tres puntos del conjunto de perforacin. Debido a que los tres puntos no se encuentran alineados, sino que describen un arco, la parte superior del motor, el alojamiento con curvatura ajustable y la barrena forman los puntos del arco. La figura 12 muestra la geometra bsica de los tres puntos y la frmula utilizada para calcular las tasas de curvatura. A continuacin, se presentan algunas notas sobre los pronsticos de las tasas de curvatura.

Los valores de pronstico de tasas de curvatura pueden variar de acuerdo con los cambios en la posicin y el tamao del estabilizador de entorno de la barrena.

Cuando el motor se encuentra deslizando o durante la rotacin de un motor con curvatura, se asume que se est perforando un hoyo de dimensiones estndar.

Una barrena de calibre corto dar como resultado mejores tendencias direccionales que una barrena de mayor calibre.

Se asume que la formacin es homognea. No se consideran las variaciones en la dureza ni en el tipo de formacin.

La tabla asume que todos los estabilizadores estn 1/8 (3.2 mm) bajo medida. Los valores de pronstico de tasas de curvatura deben considerarse como

estimados nicamente. Las caractersticas de la formacin, el perfil de la barrena, el diseo del conjunto de fondo de pozo y los parmetros de perforacin pueden afectar la respuesta direccional.

La unidad de medida del pronstico de tasas de curvatura es de grados cada 100 pies.

Exencin de responsabilidad operativa y de rendimiento de las herramientas Toro Downhole Tools ha tomado todas las precauciones en cuanto a la exactitud del contenido y la informacin presentados en esta