SISTEMA DE ELEVACIN O IZAJE

definicin

El sistema de elevacin o sistema de izaje es una parte de la torre de perforacin. Su finalidad es proveer un medio para

bajar o levantar sartas de perforacin o de revestimiento y otros equipos de subsuelo.

El sistema de izare es un componente vital del equipo de perforacin. Este sistema suministra un medio por el cual se da

movimiento vertical a la tubera que est dentro del pozo; esto es, bajar y sacar la sarta de perforacin.

Aporta los medios para levantar y bajar la sarta de perforacin, la tubera de revestimiento y otros equipos sub

superficiales, para realizar conexiones y viajes.

El sistema de elevacin o sistema de izaje es una parte de la torre de perforacin

FUNCIONES: su finalidad es proveer un medio para bajar o levantar sartas de perforacin o de revestimiento y otros

equipos de subsuelo. soportar el peso de la sarta de perforacin, posiblemente varios cientos de toneladas. llevar hacia adentro y hacia afuera, segn el caso, la sarta de perforacin. mantener el peso aplicado sobre la broca durante la perforacin y el rimado.

suministra un medio por el cual se da movimiento vertical a la tubera que est dentro del pozo; esto es,

bajar y sacar la sarta de perforacin.

aporta los medios para levantar y bajar la sarta de perforacin, la tubera de revestimiento y otros equipos

sub superficiales, para realizar conexiones y viajes.

COMPONENTES DEL SISTEMA DE ELEVACIN.

Los principales componentes son:

1.-Malacate o cuadro de maniobras

2.-Tambor de reserva

3.-Cable o Lnea de Perforacin

4.-ancla de la lnea muerta

5.-Bloque de Corona o polea fija

6.-Bloque mvil o polea mvil

7.-Gancho

COMPONENTES DEL SISTEMA DE ELEVACIN.

1.-MALACATE

Definicin. Es el elemento que utiliza la energa del sistema de potencia para aplicarle una fuerza al cable de perforacin.

est provisto de un sistema de frenos para controlar las altas cargas y un sistema de enfriamiento para disipar el

calor generado por una friccin en las balatas. el tambor del malacate tiene un ranurado (lebus) para acomodar

el cable de perforacin.

El malacate es la pieza principal del equipo, es grande y pesado, consiste de un tambor que gira sobre un eje alrededor del cual se enrolla un cable de acero, llamado cable de perforacin. tambin tiene un eje que atraviesa el malacate y que tiene 2 tambores que giran en cada extremo de este eje varios ejes, embragues y transmisiones de cadena, facilitan los cambios de direccin y velocidad.

Es un conjunto de componentes de propulsin mecnica. es la parte principal en el sistema de izaje en un

equipo de perforacin, por lo tanto se tiene que tener bastante cuidado en su mantenimiento, ya que esta

unidad se somete a trabajo constante y pesado durante la perforacin de un pozo, pues con este conjunto se da

movimiento a la sarta de perforacin, se introduce tubera de revestimiento y se ocupa para todas las maniobras

que se requieren en la perforacin de un pozo petrolero

funciones. proporciona fuerza de transmisin de caractersticas apropiadas, para permitir que se levanten cargas

de tubera de perforacin y de revestimientos con las unidades motrices del equipo. transmite movimientos a la rotaria, en la mayora de los equipos.

Transmite fuerza a los cabrestantes, para las maniobras de armar y desarmar la tubera de perforacin y de revestimiento.

Izar e introducir la tubera al agujero Transmite la potencia para hacer girar la mesa rotatoria, los carretes auxiliares y sistemas de enrosque

y desenrosque de tubera Es la parte principal en el sistema de izaje en un equipo de perforacin, por lo tanto se tiene que tener bastante cuidado en su mantenimiento, ya que esta unidad se somete a trabajo constante y pesado durante la perforacin de un pozo, pues con este conjunto se da movimiento a la sarta de perforacin, se introduce tubera de revestimiento y se ocupa para todas las maniobras que se requieren en la perforacin de un pozo petrolero.

accesorios del malacate: Dentro de los accesorios encontrados en el malacate estn: a) EL SISTEMA DE FRENOS.-el sistema de frenos en un malacate tiene como funcin detener el deslizamiento de la tubera al interior de un pozo y esto se hace al accionar dos bandas que van montadas en dos tambores acondicionados en el carrete principal para servir de pista de contacto. Constituido por un freno principal cuya funcin es parar el carrete; adems, se tiene el freno auxiliar que sirve de soporte al freno principal en casos de emergencia. La mayora de las instalaciones tienen por lo menos dos sistemas de frenos. Un freno mecnico que puede parar la carga inmediatamente .el otro freno, generalmente hidrulico (hidromtico) o elctrico, controla la velocidad de descenso de una carga que a su vez ayuda a no gastar las pastas del freno mecnico en el bloque del aparejo, pero este segundo freno no detiene el descenso completamente.

b) SISTEMA DE TRANSMISIN que provee un sistema de cambios de velocidad que el perforador puede utilizar para levantar la tubera ambos lados del malacate se extiende un eje en cuyos extremos se encuentran dos tipos de cabezales: el de friccin, que utiliza una soga que se enrosca varias veces alrededor del carrete para levantar el equipo que tiene que moverse en el piso de la torre.

FACTORES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO

imgenes de los diferentes tipos de malacate:

2.-TAMBOR DE RESERVA

Definicin.- Es un componente del cuadro de maniobras. Es el encargado de enrollar o soltar el cable que va hacia la corona (fast line), para sostener el aparejo. Puede ser liso o con camisas.

FUNCIN: Es el encargado de enrollar o soltar el cable que va

hacia la corona (fast line), para

sostener el aparejo

3.-EL CABLE DE PERFORACIN

Definicin.

El cable de perforacin une al malacate con el ancla del cable y est guarnido a travs de la corona y la polea viajera con objeto de darle movimientos verticales a esta.

Son los cables o guayas de acero que se utilizan para suspender y sostener las cargas manejadas en la torre. las

lneas de perforacin pasan por el bloque viajero y por la corona. este cable viene en un gran carrete. las lneas

de perforacin constan de seis ramales torcidos de acero y cada ramal consta de 9 hebras externas tambin

torcidas que envuelven el ncleo o centro.

El cable de perforacin une al malacate con el ancla del cable y est guarnido a travs de la corona y la

polea viajera con objeto de darle movimientos verticales a esta. El cable de perforacin esta generalmente construido con cable de acero de 1 1/8 a 1 pulgadas (2.86 a 3.81 cm)

de dimetro. el cable de acero, se fabrica a sus ves de alambres de acero, este tambin requiere lubricacin

debido al movimiento constante de los alambres dentro del cable de acero, ya que unos van rozando contra

otros mientras el cable viaja a travs de las poleas en el bloque de la corona y de la polea viajera. ya que es un

artculo que se desgasta y se tiene que reponer, puede ser un gasto apreciable en cualquier instalacin.

PARTES DEL CABLE DE PERFORACION

funciones: la principal funcin de un cable de perforacin conjuntamente con otros componentes (poleas) del

sistema de izaje es la de dar una ventaja mecnica (vm) para levantar o bajar la sarta de perforacin.

transmiten fuerzas, movimientos y energa entre dos puntos. une al malacate con el ancla del cable

soportar el peso de los bloques, esto a la vez con todos sus accesorios.

viajes para cambio de barrena. introduccin de tuberas de revestimiento.

seleccin y cuidado del cable de

perforacin:

El cable debe ser seleccionado de acuerdo con el peso que tendr que soportar y con el diseo de las rondanas

del bloque de la corona y del bloque del aparejo a travs de las cuales el cable tendr que pasar.

El cable debe ser movido peridicamente para que se desgaste igualmente por todos lados, el procedimiento para cortar el cable desgastado debe tomar en cuenta el uso o trabajo rendido por el cable, ste desgaste es determinado por el peso, distancia y movimiento de un cable viajando sobre un punto dado.

El diseo de las poleas del bloque corona a travs de las cuales tendr que pasar el cable de

perforacin es de suma importancia. debe ser inspeccionado con frecuencia para asegurar que este en

buenas condiciones

Se debe tomar en cuenta el tiempo de trabajo y uso rendido por el mismo para proceder a cambiarlo. el desgaste del cable es determinado por el peso, distancia y movimiento.

Para poder utilizar el cable de acero como cable de perforacin, debe ser enhebrado, ya que llega a la

instalacin enrollado sobre un tambor alimentador de madera. El primer paso que se lleva a cabo para enhebrar el cable es tomar el extremo del cable y subirlo hasta la cima del mstil o la torre en la corona. El cable de perforacin se enhebra por una de las poleas y se baja hasta el piso de la instalacin. Temporalmente descansando sobre el piso de la instalacin se encuentra otro juego enorme de poleas llamado el bloque viajero o polea viajera. El extremo del cable se enhebra por una de las poleas de ste y se sube nuevamente hacia el bloque de la corona. Ah el cable se enhebra nuevamente por otra polea de la corona, se vuelve a bajar y se le desliza nuevamente hasta la polea viajera donde se vuelve a enhebrar. Esta operacin se lleva a cabo varias veces hasta que se logra el nmero correcto de enhebradas o lneas de cable. La operacin de enhebrar casi siempre se lleva a cabo antes de elevar el mstil.

El nmero de cables es solamente uno, pero como el cable de perforacin sube y baja tantas veces, da el efecto de muchos cables. El nmero de lneas de cable depende del peso que se va a soportar con los bloques. Mientras ms peso se va a soportar con los bloques., ms enhebradas son necesarias. Una vez que la ltima enhebrada se ha llevado a cabo, el extremo del cable se baja hasta el piso de la instalacin y se conecta al tambor del malacate. La parte del cable que sale del malacate hacia el bloque de la corona se llama lnea viva, porque se mueve mientras se sube o se baja el bloque del aparejo en la instalacin. el extremo del cable que corre del bloque de la corona al tambor alimentador se asegura, llamndose a esta parte del cable lnea muerta, porque no se mueve una vez que se ha asegurado.

MANEJO DEL CABLE DE PERFORACIN

4.-ANCLA DE LA LNEA MUERTA

Definicin.- Es el elemento que fija la lnea muerta que viene desde la corona al suelo. tiene un dispositivo que permite medir la carga que sostiene el aparejo, a travs de la tensin del cable, para tener una lectura en los indicadores de peso.

El cable de perforacin une al malacate con el ancla del cable y est guarnido a travs de la corona y la polea viajera con objeto de darle movimientos verticales a esta

Montado sobre la subestructura de la instalacin se encuentra un aparato que se llama el ancla de cable muerto la cual sostiene al cable fijo, por lo que el bloque del aparejo puede ser elevado del piso de la instalacin hacia arriba enrollando el cable con el tambor del malacate y para bajar el bloque el cable solamente se suelta

5.-BLOQUE CORONA

definicin El bloque corona est ubicado en la parte superior de la torre, constituido por una serie de poleas. el

cable de perforacin pasa a travs de estas poleas y llega al bloque viajero, el cual est compuesto de un conjunto de poleas mltiples por dentro de las cuales pasa el cable de perforacin y sube nuevamente hasta el bloque corona.

La corona es un sistema de poleas fijas colocadas en la parte superior del mstil.

FUNCIN.-la funcin principal es

sostener y da movilidad al bloque viajero.

6.-BLOQUE VIAJERO

Definicin. El conjunto de roldanas que ascienden y descienden en la torre. el cable enroscado a travs de las

roldanas se vuelve a enroscar (o a "pasar") por los bloques de corona fijos localizados en el extremo superior de la torre. este sistema de poleas crea una gran ventaja mecnica para la accin del cable de perforacin metlico, permitiendo la subida o la bajada de cargas pesadas (sarta de perforacin, tubera de revestimiento y tuberas de revestimiento cortas) en el pozo.

El sistema de poleas es el que une mediante el cable de perforacin al malacate con tubera de perforacin o revestimiento y proporciona un medio mecnico para bajar o levantar dichas tuberas

FUNCIN.-la funcin principal es el sistema de poleas nos permite reducir la fuerza requerida para sacar o meter la tubera.

roldana

Una polea. En el uso petrolero, el trmino se refiere generalmente a las poleas instaladas en forma permanente en el extremo superior del equipo de perforacin (los bloques de corona), o a las poleas utilizadas para bajar las herramientas operadas con cable en el pozo. En el caso de los bloques de corona, el cable de perforacin, un cable pesado, se enrosca entre los bloques de corona y los bloque viajeros en un arreglo de tipo aparejo de roldana para crear una ventaja mecnica. Un cable de perforacin relativamente dbil, con una resistencia a la rotura de unos 45 400 kg [100 000 libras], puede utilizarse para levantar cargas mucho ms grandes, probablemente de ms de 454 000 kg [un milln de libras]. Durante las operaciones con cable, en la torre de perforacin se cuelgan provisoriamente dos roldanas, y el cable se baja desde el camin de adquisicin de registros, pasando por las roldanas, hasta la herramienta de adquisicin de registros que se encuentra en el pozo.

imgenes DE LA CORONA Y DEL BLOQUE MVIL

7.-EL GANCHO

definicin El equipo de gran capacidad en forma de "j" utilizado para colgar varios otros equipos, en

especial la unin giratoria y el vstago de perforacin, los brazos del elevador o las unidades de

mando superior. el gancho se fija a la parte inferior del bloque viajero (aparejo mvil) y permite

levantar cargas pesadas con el bloque viajero. el gancho se encuentra trabado (el estado

normal) o bien rota libremente, de modo que puede acoplarse o desacoplarse con los

elementos posicionados en el piso de perforacin, sin limitarse a una sola direccin.

Es una herramienta localizada debajo del bloque viajero al cual se conectan equipos para

soportar la sarta de perforacin, se conecta a una barra cilndrica llamada asa que soporta la

unin giratoria. los elevadores constituyen un juego de abrazaderas que agarran la sarta de

perforacin para permitirle al perforador bajar o subir la sarta hacia y desde el hoyo.

FUNCION.- la funcin principal es que permite levantar cargas pesadas con el bloque viajero

FACTORES DE SEGURIDAD

a) EN EL malacate

El sistema de frenos de friccin del carrete del malacate es importante para la correcta operacin. Sus requerimientos generales son:

seguridad y confiabilidad efectividad facilidad de mantenimiento

La seguridad y la confiabilidad, se obtiene con diseos cuidadosos. Para que un sistema de frenado sea efectivo debe tener las siguientes caractersticas:

debe reducir la fuerza que debe ser aplicada para operar el freno. debe relevarse as mismo conforme el carrete empieza a girar en la direccin de levantamiento.

La fuerza de frenado del malacate proporciona una ventaja mecnica muy alta, permitiendo que el frenado, an para grandes cargas, se realice con una fuerza manual razonable aplicada sobre la palanca de operacin del freno. Se dice que un sistema de frenado est bien calibrado, cuando el peso de la polea viajera es sostenido nicamente con el peso de la palanca

POTENCIA DEL MALACATE Y DIMETRO DEL CABLE DE PERFORACIN

FACTORES DE SEGURIDAD

b) EN EL CABLE DE PERFORACIN

CALCULO DE LA TONELADA MILLA

DEFINICION.-Es el trabajo realizado sobre el cable durante la perforacin del pozo, bajada de caera,

bajada de tubera, corona y operaciones de pesca. La Tonelada Milla se refiere al levantamiento de un

peso de una tonelada corta (2000 lb.) a la distancia de una milla (5280 pie). Este es un mtodo que se

emplea para calcular la vida aproximada del cable.

Dnde:

W = Trabajo

F = Fuerza

D = Distancia

TM = Tonelada Milla

W = F * D

TM = F * D

Segn las recomendaciones por el API nos indica que el trabajo del cable desempeado en la perforacin

debe considerarse que es tres veces el trabajo hecho en un viaje redondo a la profundidad total, entonces

el trabajo ser

TM = 3 Tv

TM = 2 Tv

Viaje Completo:

Es la operacin de sacar toda la columna de perforacin hasta la superficie desde una profundidad

cualquiera y nuevamente volver a bajar la columna hasta la misma profundidad de donde fue sacada.

Ciclos de operaciones de un viaje completo:

La tubera de perforacin se levanta a la longitud del vstago. El peso levantado en la operacin

incluye el peso de toda la tubera, el vstago y el conjunto de polea viajera.

Se desconecta el vstago y se lo deposita en la ratonera. El peso considerado en esta operacin

es solo el del vstago y del aparejo.

La tubera de perforacin se levanta a la distancia de un tiro se desconecta y se apila en la torre.

El peso en la operacin es todo el peso de la tubera de perforacin y del aparejo.

El conjunto del aparejo se baja hasta el piso de la torre y se ensancha en la tubera de perforacin

para sacar otro tiro. El peso de la perforacin es del aparejo.

Se repiten los pasos anteriores hasta que toda la tubera de perforacin se ha sacado del pozo.

Al bajar la tubera de perforacin al pozo, el procedimiento primeramente descrito se repite en

forma inversa, sin embargo los pasos manejados y las distancias recorridas sern idnticas.

Todo el servicio o trabajo del cable (TM) se calcula y se registra para obtener el trabajo total del cable de

perforacin, para que as de esta manera se determine el corrido y corte del cable.

Los trabajos realizados por el cable de perforacin se realizan en las siguientes operaciones:

Calculo de Tonelada Milla para sacar y bajar la herramienta de perforacin:

2640000

5.0

10560000

CMDWDLDTM m

Dnde:

D = Profundidad total del pozo (pies)

L = Longitud de tiro de tubera (pies)

Wm = Peso unitario por flotacin de tubera por el Factor

De flotabilidad del lodo de perforacin.

WSD = Peso unitario del sondeo

M = Peso total del conjunto del izaje (aparejo cabeza de

Inyeccin vstago) (libras)

ff = Factor de flotacin

C = Peso efectivo del conjunto de portamechas corregido

por el factor de flotacin

cc = Peso del conjunto del portamechas sin afectado por el Factor de flotacin

1er Paso: Factor de flotacin:

LPGff L 015.01

2do Paso: Calculo del peso del lodo flotador:

pieLbsffWW SDm /

3er Paso: Calculo del peso del portamecha flotado:

LbsffccC

Pero:

LbsWWLcc SDPMPM

Clculo de Tonelada Milla en operaciones de perforacin

12

3DD VCVCOP

TMTMTM

Dnde:

2DVC

TM = Tonelada Milla para un viaje completo a la profundidad

donde se termina la perforacin del tramo.

1DVC

TM = Tonelada Milla para un viaje completo a la profundidad

que comienza la perforacin del tramo a ser perforado.

Clculo de Tonelada Milla para bajar caera:

2640000

5.0

105600002

1 CMDWLDDTM MVC

Nota: (0.5*C) se hace cero porque no se traja con trepano

Calculo de Tonelada Milla en coroneo:

2640000

5.0

10560000

11

1

CMDWDLDTM MVCD

2640000

5.0

10560000

22

2

CMDWDLDTM MVCD

Dnde:

122 DDTMC

EJEMPLO:

En un pozo cuya LODO =10.66 (LPG) se est utilizando la sarta de perforacin con trepano de 8.5, 207 m * 6

* 96.3, (HW) = 101 m 5 19.5 lb/pie

A la profundidad de 4500 m se produjo un aprisionamiento de sarta, la cual se libera mediante de

torsin y rotacin, momento en que se decide sacar la sarta a la superficie donde se observa que se

trata de 150 m de PM. Que quedo en el pozo como pesca.

Calcular las toneladas millas (TM) del cable al solucionar esta problema para luego seguir la

perforacin sabiendo que el peso del vstago ms el peso de la unin giratoria (W.v. + Wug.) = 8000

lb, peso del aparejo (Wap.) = 20000 lb. La sarta de pesca est compuesta por over shot de 8 * 28.6

m, PM. = 6 * 96.3 lb/pie, TP = 4 * 16.6 lb/pie

Datos de la Sarta de Perforacin:

= 10.66 LPG

Trpano = 8.5

PM = 679.167 (pies) * 6 .5 * 96.3 lbs/pie

HW= 331.381(pies)* 5 * 19.5 lbs/pie

TP = 4.5 * 16.6 lbs/pie

D = 14764.5 (pies)

Pescado = 515.117 (pies)* 6.5 * 96.3 lbs/pie

Formula general de solucin es:

2640000

5.0

10560000

1 CMDWDLDTM M

Esta frmula es para calcular TM de un viaje completo (subida y bajada de la herramienta), para un

medio viaje ser dividido entre 2.

C = exceso de peso

L = 90 pies, longitud de un tiro

Peso unitario de sondeo

M =Wsd (peso de sondeo) o Wap (peso del aparejo)

C = Cc * ff

Ff = 1 0.015 * densidad ff = 1 0.015 * 10.66 lpg ff= 0.84

Cc = es el exceso de peso del PM y HW

Wm = 13.944 lbs/pie

TM para sacar la herramienta de perforacin:

Cc = LPM recuperado (W.PM. Wsd) Cc = 164.05 (96.3 16.6)

Cc = 13074.78 LPs.

Cc = L.HW. (W.HW Wsd.) Cc = 331.38 (19.5 16.6)

Cc = 96100.2 lbs.

Cc total = Sumatoria cci Cc = 13074.78 lbs + 96100.2 lbs

Cc total = 14035.78 lbs

C = 14035.78 lbs * 0.84 C = 11790 lbs

M = Wap = 20000 lbs

2640000

117905.02000038.14249

10560000

944.139038.1424938.14249

2

1TM

TM 204 .7

TM para bajar la herramienta de pesca.

M = Wap + Wug + Wv = 280000 lbs

Cc = L. over shot (W.PM Psd) Cc = 7478.77 lbs

C = Cc * ff C = 7478.77 lbs * 0.84 C = 6282.166 lbs

2640000

17.62825.028000038.14249

10560000

944.139038.1424938.14249

2

1TM

TM 218.9

TM para sacar el pescado

M = 280000 lbs

Cc = 520.36 pies (96.9 lbs/pie) = 78533.6 lbs

C = 48533.6 * 0.84 C = 40769.2 lbs

D = 14764.5

2640000

2.407695.02800005.14764

10560000

944.13905.147645.14764

2

1TM

TM 257.67

TM para bajar la herramienta de perforacin

Cc1 = L.PM (W.PM Wsd) Cc2 = L.HW (W.HW Wsd)

Cc1 = 679.16 pies (96.6 lb/pie 16.6 lb/pie) = 54332.8 lbs

Cc2 = 331.38 pies (19.5 lb/pie 16.6 lb/pie) = 961 lbs

Cc total = 55293.8 lb

C = 55293.8 * 0.84 C = 46446.8 lbs

2640000

8.464465.02800005.14764

10560000

944.13905.147645.14764

2

1TM

TM 288

7.2049.28167.257288 totalTM

TM 969.3 RESULTADO