sistema de rotacion e instrumentación

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Sistema de rotacion e instrumentacin Vstago de perforacin Una barra de acero larga, cuadrada o hexagonal, con un orificio perforado en el centro para proveer un trayecto de fluido. El vstago de perforacin se utiliza para transmitir el movimiento rotativo desde la mesa rotativa o el buje del vstago a la sarta de perforacin, a la vez que se puede bajar o subir la sarta de perforacin durante la rotacin. El vstago de perforacin pasa por el buje del vstago de perforacin, que es accionado por la mesa rotativa. El buje del vstago de perforacin tiene un perfil interno que se ajusta al perfil externo del vstago (ya sea cuadrado o hexagonal), pero con dimensiones levemente ms grandes de modo que el vstago puede desplazarse libremente en su interior, hacia arriba y hacia abajo.SISTEMA TOP DRIVE EN LA PERFORACION DE POZOS

En 1983 comienza el desarrollo del DDM (Derrick Drilling Machine), para reemplazar la forma convencional de rotar la sarta de perforacin con Vstago y Mesa Rotaria. El primer modelo fue lanzado en 1984, este fue el DDM 650 DC, un Top Drive a corriente continua de 650 toneladas de peso y diseado para instalaciones offshore.Siguiendo con el desarrollo, se introduce un Top Drive hidrulico en 1987, el DDM 500/650 HY.La demanda por el incremento de la capacidad de torque resulto en el desarrollo de 2 versiones del Top Drive, el DDM 500/650 EL y el DDM650 HY de alto torque, ambos lanzados en 1989.En 1993, se introduce en el mercado un motor Top Drive de 2.100 Hp y 8.800 N.m. de torque de salida, con este equipo se perforo un pozo direccional de 12.000 m. Es obvio que en las ltimas dcadas la perforacin con Top Drive ha venido a ser el mtodo predominante de perforacin en pozos offshore. Al presente hemos experimentado que operaciones crticas en pozos onshore son perforados usando sistemas de Top Drive.La perforacin de un pozo es la nica forma de saber si hay depsitos de hidrocarburos en el sitio donde la geologa propone que se podran localizar.La profundidad de un pozo es variable, dependiendo de la regin y de la profundidad a la cual se encuentra la formacin seleccionada con posibilidades de contener hidrocarburos comerciales. Hay pozos que van desde los 1.500 metros y otros que superan los 10.000 metros de profundidad.Adems de considerar lo anterior y factores que van desde los costos que implica el alquiler de las herramientas de perforacin, el tiempo que toma en perforar cada pozo, factores de seguridad y otros; fueron los que obligaron de alguna manera la bsqueda de nuevas tecnologas para llevar a cabo la perforacin.Si bien se indica que el Sistema Top Drive es costoso, tambin es necesario indicar los mltiples beneficios que implica su adopcin dentro las tareas de perforacin.Tanto las ventajas de este sistema como aspectos tcnicos, operativos y de seguridad son los que se expondrn en el presente documento.2. DEFINICION DEL SISTEMA TOP DRIVEEl Sistema Top Drive puede definirse como una herramienta de manera general, pero siendo ms precisos podemos definirlo como un motor elctrico o hidrulico que se suspende en cualquier tipo de mstil de un equipo de perforacin. Esta herramienta se encarga de hacer rotar la sarta de perforacin y el trpano.El sistema de top drive reemplaza las funciones de una mesa rotaria, permitiendo rotar la sarta de perforacin desde el tope, usando una cabeza de inyeccin propia, en lugar de la cabeza de inyeccin, vstago y mesa rotaria convencionales. Adems el sistema se maneja a control remoto desde la consola del perforador.3. BENEFICIOS DEL SISTEMA TOP DRIVE Se instala fcilmente en cualquier tipo de mstil o torre de perforacin, con lasmnimas modificaciones y frecuentemente en un solo da. Sustituye a la Mesa Rotaria y al Vstago (Kelly). El Top Drive hace rotar la sarta de perforacin de manera directa. Mejora la seguridad en el manejo de la tubera. Todas las operaciones se las realiza por control remoto desde la cabina del perforador; reduciendo las labores manuales y riesgos asociados que tradicionalmente acompaan a la tarea. Capacidad de enroscar las conexiones dndoles un torque adecuado. Perfora secciones de 90 pies (1 tiro), reduciendo el tiempo de conexiones, al eliminar dos tercios de las mismas. Realiza toma de ncleos en intervalos de 90 pies sin necesidad de tener que hacer conexiones. En la perforacin direccional, mantiene la orientacin en intervalos de 90 pies, reduciendo el tiempo de supervisin (survey time) mejorando el control direccional. Apto para toda operacin de perforacin: direccional, horizontal, bajo balance, perforacin de gas o aire, control de pozo, pesca, etc. Reduce el riesgo de aprisionamiento de la sarta, por su habilidad de rotar y circular al mismo tiempo. Mejora la respuesta en operaciones de control de pozo. Durante perforaciones bajo balance con presin hidrosttica por debajo de la presin de la formacin, el Top Drive aumenta la seguridad del pozo al reducir el desgaste del preventor de reventones y al permitir que este y que el preventor de cabeza rotario empaquen alrededor de un tubo redondo en lugar de alrededor de un kelly, cuadrante o hexagonal. Se tiene para perforacin en tierra (Onshore) o costa fuera (Offshore)4. COMPONENTES DEL SISTEMA TOP DRIVE4.1 COMPONENTES PRIMARIOS.En primera lugar tenemos los componentes primarios, llamados as porque son parte de la herramienta que se instala en el mstil del equipo de perforacin.Estos componentes debido a la universalizacin y conocimiento dentro la industria petrolera se halla en el idioma ingls, junto a alguno de ellos se indica su posible traduccin en espaol. Torque track (huella de torsin) Optional swivel (unin giratoria opcional) Torque bushing (cojinete de torque) Swivel sub (sub unin giratoria) Extend frame (extensin del armazn) Quill (pluma) Mainframe assembly (ordenador central) Load nut (tuerca de carga) Pipe handler assembly (arreglo del asa de la tubera) Tilt assembly (mecanismo de inclinacin) Stabbing valve (valvula punzante) Saver sub (sub ahorrador) Grabber assembly (llave de contrafuerza) Bail assembly (arreglo del eslabn) Elevator (elevador)

Fig. 1. Panel de Perforaciones4.2 COMPONENTES SECUNDARIOSDenominamos a estos as, porque son principalmente elementos de apoyo, pero an as cabe aclarar que sin ellos el Sistema en su totalidad no funcionara.Los principales componentes secundarios lo conforman: el Panel de Perforaciones (Drillers Panel), Mdulo de Poder (Power Module), Bucle de Servicio (Service Loop), Elevadores Hidrulicos (Hydraulic Elevators) y la Vlvula ahorradora de lodo y Actuator (Mud Saver Valve and Actuator); los cuales se describen a continuacin:Panel de perforaciones (Drillers Panel)El Panel de Perforaciones es un tablero de acero inoxidable equipado con todos los controles o mandos, los indicadores luminosos, instrumentos de medicin y conectores requeridos para operar el Top Drive desde la posicin del perforador.Todos los mandos son de 24 voltios (DC). Hay dos cables principales, compuesto a su vez por otros 37 cables, cada uno con una funcin especfica. Uno de ellos conecta el mdulo de poder (power module) al panel del perforaciones y otro conecta el Top Drive tambin con panel del perforaciones.

Fig. 2. Panel de PerforacionesMdulo de Poder (Power Module)Los Sistemas Top Drive de carcter hidrulico, vienen complementadas con bombas hidrulicas de diferentes clases. Estas bombas envan un flujo hidrulico a travs de un bucle cerrado, un sistema de alta presin hacia el motor del Top Drive, el cual provee la rotacin a la pluma (quill).Bombas adicionales envan un flujo hidrulico a travs de un sistema auxiliar al Top Drive, permitiendo la operacin de varias funciones automticas as como la circulacin del aceite hidrulico a travs de una filtracin y de un sistema de enfriamiento antes de retornar hacia el depsito.El mdulo de poder tambin contiene un tablero elctrico que acepta una entrada de 480 o 600 voltios AC de los generadores del equipo de perforacin y lo convierte a otro voltaje para que de esta manera puedan operar los componentes elctricos del Sistema Top Drive.Bucle de Servicio (Service Loop).El Bucle de Servicio es un conjunto de lneas que permiten la comunicacin de los elementos que comprenden al Sistema Top Drive.El Bucle de Servicio enva y recibe comunicacin elctrica desde el mdulo de poder y el panel de perforacin, as como el flujo hidrulico hacia y desde el Top Drive.Es de alta importancia que se da al momento de instalar estas lneas; debiendo tener el cuidado para que no se daen por el levantamiento o se vean obstruidas en medio de la torre.El Bucle de Servicio no debera de estar en contacto con ninguna parte de la torre.Elevadores Hidrulicos (Hydraulic Elevators).Los elevadores automticos, eliminan la necesidad de tener a una persona operndolos manualmente.Esto da la capacidad de abrir y cerrar los elevadores en posiciones sumamente altas de BHA (Bottom Hole Assembly), y reduciendo de la misma forma la exposicin del operario a los riesgos adicionales asociados con operaciones manuales de los elevadores.

Fig. 3. Elevadores HidralicosVlvula ahorradora de lodo y Actuador (Mud Saver Valve and Actuator)Estos son elementos que actan como parte del Sistema de seguridad del Top Drive.La Vlvula ahorradora de lodo junto con el actuador remoto actan como una vlvula de prevencin de reventones de emergencia similar a un BOP. El Actuador esta diseado para abrir o cerrar la vlvula ahorradora de lodo en cualquiera punto en la torre.Es crtico que el Actuador nunca funcione mientras la pluma (quill) este girando; esto puede daar los componentes internos y llevar al fracaso del actuador.

Fig. 4. Vlvula ahorradora de lodo5. FUNCIONAMIENTO DEL TOP DRIVEEs necesario hacer mencin que dentro el Sistema Top Drive, como cualquier otra tarea, se identifica intervenciones de carcter manual y de carcter automatizado; este ltimo que caracteriza al Sistema Top Drive.5.1 FUNCIONES AUTOMATIZADAS.Estn comprendidas por las operaciones de Extensin, Inclinacin, Operacin de