1. SISTEMA DE POTENCIA

Sistema encargado de generar energía aprovechable por eltaladro, especialmente para las operaciones de levantamiento ycirculación.

La potencia máxima teórica requerida está en función de lamayor profundidad que pueda hacerse con el taladro y de lacarga más pesada que represente la sarta de tubos.

Debe disponerse de una potencia adicional a la máxima teóricacomo factor de seguridad en casos de atasque de la tubería.

Consiste básicamente de dos o más motores.

EQUIPO DE PERFORACION

Los requerimientos de potencia varían con la profundidad,una buena aproximación de estos requerimientos sepresenta en la siguiente tabla:

1300 - 2200 m 550 HP

2100 – 3000 m 750 HP

2400 – 3800 m 1000 HP

3600 – 4800 m 1500 HP

3600 – 5400 m 2100 HP

3900 – 7600 m 2500 HP

4800 – 9100 m 3000 HP

SISTEMA DE POTENCIA O SUMNISTRO DE ENERGIA

2. SISTEMA DE ELEVACION Y SOPORTE ESTRUCTURAL

La función más importante del sistema de elevación es la de

soportar el sistema rotatorio durante las operaciones de

perforación, proporcionando además el equipo y área de trabajo

necesarios para izar, bajar y sostener el peso de la tubería de

perforación y de completamiento.

Meter en el hoyo, sostener en el hoyo o extraer de él tan pesadas

cargas de tubos, requiere de un sistema de elevación robusto,

con suficiente potencia, aplicación de velocidades adecuadas,

freno eficaz y mandos seguros que garanticen la realización de

las operaciones sin riesgos para el personal y el equipo.

El sistema de elevación se divide en dos partes principales: la

estructura de soporte y el equipo de elevación.

1. SISTEMA DE ELEVACION:

ESTRUCTURA DE SOPORTE

TORRE

SUBESTRUCTURA

ENCUELLADERO

Malacate:

Esta ubicado entre las dos patas traseras de la torre. Sufuncionamiento está a cargo del perforador.

Suministra el levantamiento y la potencia para el frenorequeridos para subir y bajar las sartas.

Las partes principales son:

•Tambor

•Freno

•Transmisión

•Torno auxiliar o cabeza de gato

En el tambor se encuentra enrollado el cable de perforaciónque permite el movimiento del bloque viajero.

El freno posee la capacidad de tener y sostener las cargasimpuestas cuando se va bajando la tubería.

La transmisión suministra el medio para el cambio dedirección y velocidad del bloque viajero.

El torno auxiliar se mueve continuamente y se usa paraasistir en el levantamiento de equipos que se encuentran enel piso.

Las dimensiones del malacate varían según su potencia. Supeso puede ser desde 4,5 hasta 35,5 toneladas de acuerdocon la capacidad de perforación del taladro.

EQUIPO DE PERFORACION

Malacate

Cable de perforación

Se encuentra en el carrete del malacate, enlaza los otroscomponentes del sistema de levantamiento como lo son laspoleas fijas y el bloque viajero.

Consta generalmente de 6 ramales torcidos. Cada ramalesta formado a su vez por 6 o 9 hebras exteriores torcidasque recubren otra capa de hebras que envuelven el centrodel ramal. Finalmente los ramales cubren el centro o almadel cable que puede ser formado por fibras de acero.

La torcida de los ramales puede ser izquierda o derechapero se prefiere la derecha. Los hilos de los ramalespueden ser en el mismo sentido o contrario al de losramales.

EQUIPO DE PERFORACION

Cable de perforación – Diseños de enmallado

El Cable de perforación debe:

•Ser fuerte para resistir grandes fuerzas de tensión

•Aguantar el desgaste y ser flexible para que en su recorrido por laspoleas el tanto doblarse y enderezarse no debilite su estructura

•Ser resistente a la abrasión y a la corrosión

Normalmente el diámetro es de 22 mm a 44 mm con valoresintermedios que se incrementan en 3.2 mm aproximadamente.

Según su calibre y tipo de fabricación su resistencia mínima deruptura es tensión puede ser de 31 a 36 toneladas y la máxima de75 a 139 ton.

El peso por metro de cable va desde 2 kg hasta 8,5 Kg según sudiámetro. Por lo tanto el peso de 100 m de cable representa de 200a 850 kilos.

Torre de Perforación:

Suministra la altura necesaria para levantar secciones detubería desde el piso de la torre hasta el hueco.

Tienen forma piramidal y la más común es la rígida cuyascuatro patas se asientan y aseguran sobre las esquinas deuna subestructura metálica muy fuerte.

La parte superior de esta estructura puede tener una alturade 4 a 8,5 m. Esta altura permite el espacio libre deseadopara trabajar con holgura en la instalación de tuberías,válvulas y otros accesorios de control.

Entre pata y pata la distancia puede ser de 6,4 a 9,1 m, segúnel tipo de torre y el área del piso entre 40 y 88 m2.

La altura puede ser de 26 a 46 m. El encuelladero seencuentra a 13, 24 o 27 m del piso según la altura total de latorre.

La torre tiene que ser fuerte para soportar el peso de latubería que se le recuesta y además para soportar la carga delviento que puede tener velocidad máxima de 120 a 160 Km/h.

En el tope de la torre hay una base donde se instala elconjunto de poleas fijas.

Aparejo de poleas. Está formado por:

•Bloque corona

•Bloque viajero

•Línea de perforación

Se utilizan para obtener la mayor ventaja mecánica paramanejar más fácilmente grandes cargas.

El cable del malacate a las poleas fijas se denomina cable vivoo móvil que se enrolla o desenrolla del malacate al subir obajar el bloque viajero.

Cuando por razones de uso hay que cambiarlo se procede adesenrollarlo del malacate, cortarlo y correrlo de tal maneraque se use cable nuevo.

Generalmente el número de cables entre el bloque fijo y elviajero puede ser 4, 6, 8, 10, 12 o más de acuerdo al pesomáximo que deba manejar.

El bloque viajero es una pieza muy robusta que puede pesarentre 1,7 y 11,8 toneladas y tener capacidad de carga entre58 y 682 toneladas. En el extremo inferior se encuentra ungancho donde se cuelga la swivel.

3. SISTEMA DE CIRCULACIÓN

Sistema por donde circula el fluido de perforación.

Inicia en el lugar del almacenamiento de materiales para el fluidode perforación; continúa a través de las bombas y equiposmezcladores de lodo (equipo de circulación), hasta llegar alextremo final que serán los tanques de reacondicionamiento delodo.

Está constituido principalmente por:

Tanques de lodo Bombas de lodo

Tubería elevada Manguera de lodo

Línea de retorno de lodo Zaranda de lodo

Eliminador de lodo Desarenador

Depósitos de lodo Desgasificador

Depósitos de agua salada

3. SISTEMA DE CIRCULACION

3. PARTES DEL SISTEMA DE CIRCULACION:

AREA DE PREPARACION

DEL FLUIDO

EQUIPOS DE CIRCULACION

TANQUES

DEPOSITO DE MATERIALES

MEZCLADORES

BOMBAS - MANGUERA

UNION GIRATORIA

KELLY

TUBERIA DE PERFORACION

BROCA

ANULAR (Hueco – tuberia per)

AREA DE REACONDICIONAMIENTO

DEL FLUIDO

ZARANDA VIBRATORIA

DESGASIFICADOR

DESARENADOR

DESLIMADOR

El proceso de circulación de lodo comienza con las bombas dedescarga, las cuales envían determinado volumen de fluido adeterminada presión hasta el fondo del hoyo, vía el circuitodescendente formado por la tubería de descarga de la bomba, eltubo del paral, la manguera , la junta rotatoria, la kelly, la sartade perforación y la broca para ascender a la superficie por elespacio anular creado por la pared del hoyo y el perímetroexterior de la sarta de perforación.

Del espacio anular, el fluido de perforación sale por el tubo dedescarga hacia el cernidor (zaranda vibratoria o shale shaker)que separa la roca del fluido y de allí sigue al tanque deasentamiento para luego pasar a otro donde es acondicionadopara ser nuevamente succionado por la bomba. La descarga de labomba se une, por medio de una tubería de diámetro apropiado,al tubo subiente o paral ubicado en la torre.

El paral y la swivel se unen por una manguera flexible pero muyresistente. La longitud de la manguera puede ser desde 11 hasta28 metros.

El fluido de perforación

Según el API es aquel empleado en la perforación rotatoriapara desempeñar funciones especificas durante la perforación.Se le denomina comúnmente lodo de perforación y estacompuesto principalmente por agua (o aceite) y por una arcillay otros aditivos químicos.

Las 8 funciones principales son:

1.Transporte de ripios

2.Suspensión de ripios si se detiene la perforación

3.Control de presiones del subsuelo

4.Lubricación y enfriamiento de la sarta

5.Soporte de las paredes del hoyo

6.Suspensión de la sarta y del revestimiento

7.Operaciones de registros eléctricos

8.Transmisión de la fuerza hidráulica

TIPOS DE FLUIDOS DE PERFORACION –

CLASIFICACIÓN CONVENCIONAL

LODOS

BASE AGUA

LODOS

BASE ACEITE

LODOS

NEUMATICOS

DE EMULSION

NORMAL

DE EMULSION

INVERSA

FLUIDOS DE PERFORACION

DENSIDAD

PERDIDAS DE FILTRADO

PH

REOLOGIA

CONTENIDO DE SÓLIDOS

FLUIDOS DE PERFORACION

PROPIEDADES

VISCOSIDAD PLASTICA

PUNTO DE CEDENCIA

VISCOSIDAD APARENTE

FUERZA DE GEL

VISCOSIDAD DE EMBUDO

4. SISTEMA ROTATORIO

Está diseñado para producir la rotación de la broca.

Consta básicamente de:

•Mesa rotaria

•Unión giratoria (Swivel)

•Cuadrante (Kelly)

•Sarta de perforación

•Broca

LA UNION GIRATORIA

CUADRANTE (KELLY)

MESA ROTARIA

TUBERIA DE PERFORACION

BROCA

2. SISTEMA DE ROTACION

PARTES DEL SISTEMA DE ROTACION:

Mesa rotaria: Va instalada en el centro del piso de la torre. Tiene dos funciones principales:

1.Impartir el movimiento de rotación a la sarta de perforación

2.Sostener el peso de la sarta cuando sea necesario.

La mesa debe soportar cargas estáticas o en rotación que varían según laprofundidad del pozo. Estas pueden ser desde 70 hasta 1000 toneladas.Su velocidad hasta de 500 rpm. Su peso aproximado es de 2 a 12toneladas.

La dimensión principal y la que representa su clasificación es la aperturacircular que tiene en el centro para permitir el paso de las brocas ytuberías de revestimiento.

Esta apertura única y máxima que tiene cada mesa permite que se lesdesigne como 305, 445, 521, 698, 952 ó 1257 mm correspondientes a 12,17 ½, 20 ½, 27 ½, 37 ½ y 49 ½ respectivamente.

Unión Giratoria (Swivel):

Permite la rotación de la sarta y a su vez soporta el peso de lamisma.

Posee un estribo conectado al gancho del bloque viajero y uncuello de ganso en la parte superior que permite la conexión conla manguera de lodo.

En la parte inferior posee un tubo que se conecta con la Kelly.

Su peso varía entre 0,5 y 3,3 toneladas.

Kelly: Es una tubería de acero muy fuerte cuya superficieexterna es cuadrada, triangular, hexagonal o redonda yacanalada. Su longitud varía entre 40 y 60 pies.

Esta ubicada entre la swivel y el primer tubo de perforación.Tiene rosca izquierda en la unión con la swivel y rosca derechaen su conexión con la tubería de perforación.

Sarta de perforación: La sarta de perforación es una columnade tubos de acero de fabricación y especificaciones especialesen cuyo extremo inferior van enrocados los drill collars a labroca.

BROCAS

Las brocas también denominadas mechas, son los elementos que colocados en elextremo inferior de la sarta, encargados de cortar, triturar y abrir paso a travésde las formaciones, mediante peso y rotación aplicadas sobre ellas.

En los primeros años de la perforación rotatoria se utilizó la broca de aletascompuesta por dos o tres aletas, la cual se comportaba bien en estratos blandos ysemiduros pero en los estratos duros o muy duros el avance de la perforación eralento o casi imposible. El filo de la aleta se tornaba romo rápidamente.

A partir de 1909 hizo su aparición la broca de conos giratorios, la cual es la másusada en la actualidad. Las hay de 2, 3 ó 4 conos. Además posee unos orificios oboquillas por donde sale el fluido de perforación.

Pueden ser divididas en dos grandes grupos, las de conos, y las de cortadoresfijos.

De conos

De dientes

De Insertos

De cortadoresfijos

De diamantes tipo insertos

De diamantesnaturales

LA BROCA

DRILL COLLARS

Son tubos de paredes muy gruesas que se emplean parasuministrar peso a la broca y suministrar rigidez a la sarta. Loshay de tres tipos

1.Estándar o lisos

2.En espiral

3.Groove o cremallera

Son de diámetro mayor que el drill pipe pero menor que el de labroca.

Se fabrican de acuerdo a normas API utilizando aleaciones deaceros especiales como cromo y molibdeno.

Su longitud puede ser de 9, 9.5, 9.75, 12.8 y 13.25 m.

Los diámetros externos de 7 a 11 pulgadas.

DRILL PIPE

Además de hacer girar e imponer peso, es parte esencial del conductoque lleva el fluido de perforación desde las bombas hacia el fondo delhoyo, a través de la broca.

Por lo cual está sometida a fuertes fuerzas de rotación, de tensión, decompresión, de flexión y pandeo, de torsión, etc.

Los diámetros más comunes son 3 ½, 4, 4 ½, 5 y 5 ½.

La longitud varía de acuerdo al rango API

•Rango 1: de 5,5 m a 6,7 m

•Rango 2: de 8,2 m a 9,1 m

•Rango 3: de 11,6 m a 13,7 m

5. SISTEMA DE PREVENCIÓN O CONTROL

Se usa principalmente para prevenir el flujo descontrolado de los fluidosde formación hacia el wellbore.

Cuando se desplaza fluido de la formación hacia el wellbore, mezcladocon el lodo se define como amago de reventón (kick).

El sistema de control permite:

•Detectar amagos de reventón

•Cerrar el pozo en superficie

•Circular el pozo presionado para desalojar estos fluidos e incrementarla densidad del lodo

•Mover la sarta de perforación bajo condiciones de presión

•Desviar el flujo fuera del equipo y del personal de perforación

El flujo de fluidos desde el pozo, causado por un amago secontrola o detiene por un sistema empacado llamado preventorasque se encuentran por debajo de la mesa rotaria.

Básicamente consta de un preventor anular, ubicado en lasección superior, una serie de preventores de ariete que cierransobre tuberías de diámetro especifico y las bridas de perforación,que además de servir de espaciadores, sirven como conexiones alas líneas de matar y estrangular.

Preventor anular:

Contiene un obturador de empaque fabricado de cauchoreforzado con acero que al cerrar forma un sello alrededor de latubería, el cuadrante o sobre el hueco perforado.

Preventor de ariete: Cierran únicamente sobre tuberías dediámetros específicos o sobre el hueco perforado. Se lesdesignan como:

1. Ariete de tubería: Forma un sello alrededor de aquellastuberías cuyos diámetros corresponden al diámetro del ariete.

2. Preventor de ariete ciego: Cierra sobre el hueco perforado

3. Arietes cortantes: cortan las tuberías y después cierran sobreel resultante hueco abierto.

Bridas de perforación: Son espaciadores entre los diferentespreventores de ariete y sirven de conexiones a la línea deestrangular (la que circula el amago fuera del hueco perforado) yla línea para matar (bombea fluidos de perforación hacia elhueco).

SISTEMA DE SEGURIDAD

PARTES DEL SISTEMA SEGURIDAD O

PREVENCION:

PREVENTORA ANULAR

PREVENTOR TIPO ARIETE DE TUBERIA

PREVENTOR TIPO ARIETE CIEGO

PREVENTOR TIPO ARIETE CORTANTE

BRIDAS

CONTROLES

ACUMULADOR