Upload
belubel83
View
90
Download
12
Embed Size (px)
Citation preview
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
2.1. Sistema de suministro de energía.
2.2. Sistema de izaje.
2.3. Sistema de circulación.
2.4. Sistema rotatorio.
2.5. Sistema de control.
2.6. Sistema de medidor de parámetros de perforación.
Objetivo: El alumno identificará el funcionamiento e interrelación de los sistemas que constituyen el equipo de perforación rotatorio.
Principales componentes del equipo de peroración
TEMA 2
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
La función principal del sistema de circulación, es la de extraer los recortes de roca del pozo durante el proceso de perforación. El sistema esta compuesto por equipo superficial y sub superficial como se muestra en la siguiente figura:
Sub superficial3. Sistema de circulación
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
El equipo superficial esta compuesto por:
Las bombas Las presas de lodo (descarga, de asentamiento y la de succión) El stand Pipe, swivel y flecha El equipo de control de sólidos El desgasificador Temblorina Preventores
El equipo sub superficial esta compuesto por:
Tubería de perforación Lastrabarrenas Herramientas Barrena El pozo mismo
Presas
Temblorina
Stand pipeBombas de lodo
Eliminador de sólidos
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación Bombas
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Las bombas.- El componente más importante en el sistema de circulación es la bomba de lodos y la potencia hidráulica suministrada por ésta, ya que de esto dependerá el gasto y la presión requeridas para una buena limpieza del pozo.
En la industria petrolera se utilizan dos tipos de bombas:
Bomba duplex.- Estas bombas se caracterizan por estar constituidas de dos pistones y manejar altos gastos pero baja presión de descarga. Son de doble acción, o sea que bombean el fluido en los dos sentidos. En la actualidad estas bombas se utilizan en los equipos que reparan pozos ó en perforación somera. La presión máxima recomendada de trabajo para estas bombas es de 3,000 lb/pg2.
Bomba triplex.- Están constituidas por tres pistones de acción simple y se caracterizan por manejar altas presiones de descarga y altos gastos y son de fácil mantenimiento. Estas bombas son las más utilizadas en la industria petrolera.
HHPb = donde:P Q
1714 Eb
HHPb potencia hidráulica de salida en los motores en (HP)
P presión de descarga de la bomba en (lb/pg2)
Q gasto de la bomba en (gal/min)
Eb eficiencia mecánica de la bomba (0.85)
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación Bombas
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Las bombas triplex presentan algunas ventajas sobre las duplex:
Pesan un 30% menos que las duplex.
Manejan alta presión y alto volumen.
Son de fácil mantenimiento.
Resultan menos costosas
A mayor diámetro de camisa mayor gasto > Dc > Q
A mayor diámetro de pistón menor presión > d < P
Partes de una bomba
Camisa
Vástago
Cámara de pulsaciones
Pistón
Válvulas
Entrada
Salida
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
Existe otro tipo de bombas en los equipos de perforación, comúnmente llamadas centrifugas, estas bombas son mucho mas pequeñas que las anteriores, la presión de trabajo es de solo unas cuantas libras aunque el gasto puede llegar a los 100 gal/min.
3. Sistema de circulación Bombas
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Estas bombas son utilizadas para:
• Preparar el lodo en el pozo.
• Distribuir el agua en el equipo.
• Como precarga de las bombas de lodo.
• En la preparación de baches.
• Abasteciendo de agua en las
cementaciones.
• Para la limpieza del equipo.
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
El gasto que proporciona una bomba dependiendo de sus componentes y de su eficiencia volumétrica se obtiene con las siguientes ecuaciones:
Qbd = 0.0068 (2d2p – d2
r) Lc Eb Ne
Qbt = 0.0102 (d2p ) Lc Eb Ne
Qbd gasto de la bomba duplex en (gal/emb)
Qbt gasto de la bomba triplex en (gal/emb)
dp diámetro del pistón en (pg)
dr diámetro del vástago en (pg)
Lc longitud de la camisa en (pg)
Eb eficiencia volumétrica
Ne número de emboladas por min
Ej.: Cuál será la potencia hidráulica de una bomba que proporciona un gasto de 400 gal/min y una presión de descarga de 1500 lb/pg2?.
HHPb = = = 412 HP P Q
1714 Eb
1500 x 400
1714 (0.85)
3. Sistema de circulación Bombas
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Duplex
Triplex
Tarea 5.- Determinar las ecuaciones de las bombas duplex y triplex
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación Bombas
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Ej : Para perforar la tercer etapa de 13 3/8” de un pozo a 3,500 m se requiere un gasto de 385 gal/min y una presión de 200 kg/cm2. Si en el equipo se tiene una bomba triplex con pistones de 4”, la eficiencia volumétrica es del 88% a 120 emb/min Cual es la potencia de la bomba y que longitud de camisa es requerida?.
Qbt = 0.0102 (d2p ) Lc Eb Ne
HHPb = = = 751.55 HP P Q
1714 Eb
2844 x 385
1714 (0.85)
1.- Cual es la potencia de la bomba
2.- Cual debe ser la longitud de las camisas para obtener el gasto y la presión requerida.
Lc = 0.0102 (d2
p ) Eb Ne
Qbt
Lc = = 22.34 pg = 56.74 cm0.0102 (16 ) 0.88 x 120
385
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
Si las bombas no trabajan de forma eficiente proporcionando el gasto de lodo y la presión adecuada se pueden presentar los siguientes problemas:
3. Sistema de circulación Bombas
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Limpieza inadecuada del pozo.
Disminución en la velocidad de penetración.
Atrapamiento de la sarta de perforación.
Incremento en el costo del pozo.
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
En la actualidad las presas de lodo son recipientes metálicos utilizados para el almacenamiento y tratamiento del lodo de perforación. Generalmente se utilizan tres presas conectadas entre sí, con la capacidad suficiente para almacenar cuando menos 1.5 veces el volumen total del pozo.
3. Sistema de circulación Presas de lodo
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Presas
3
2
1
Presa 1.- Es conocida como presa de descarga ya que en ella es donde descarga el pozo, es aquí donde se instala la temblorina para eliminar los recortes de mayor tamaño (40 micras).
Presa 2.- Es conocida como presa de asentamiento, es aquí donde se le da tratamiento al lodo y se instala el equipo de control de sólidos para eliminar los sólidos de menor tamaño.
Presa 3.- Es conocida como presa de succión porque de aquí la bomba de lodos succiona el lodo para enviarlo al pozo.
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación Presas de lodo
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Además de las presas reglamentarias existen otras presas.
Presa de reserva.- Presa utilizada para almacenar lodo cuando se ha presentado una perdida de circulación y para mantener lodo de baja o alta densidad.
Presa de baches .- Como su nombre lo indica es una presa utilizada para preparar pequeños volúmenes de baches como:
Bache despegador Bache de lodo pesado Bache de lodo viscoso Bache testigo Bache con obturante
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación Stand pipe
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
El stand pipe.- Es una pieza tubular fijada a una pierna del mástil, en el extremo inferior se conecta con la descarga de la bomba y en el extremo superior se conecta a una manguera flexible de alta presión.
Manguera flexible
Cuello de ganso y swivel.- El cuello de ganso es una pieza tubular que une a la manguera flexible con el swivel. El swivel se conecta en su parte inferior con la flecha o kelly y nos permite girar la sarta de perforación mientras se circula.
Manguera
Cuello de ganso
Swivel
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación Eq control de sólidos
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
La temblorina es el primer equipo utilizado para el control de los sólidos producto de la perforación, se instala sobre la presa de descarga, consta de una malla que es vibrada mediante un motor. El tamaño de las partículas retenidas depende del tamaño de la malla utilizada, generalmente retiene partículas mayores de 40 micras.Para la eliminación de partículas mas pequeñas se utilizan los hidrociclones y centrifugadoras.
Si los sólidos no son eliminados con efectividad pueden ocasionar los siguientes problemas:
Aumento en la densidad del lodo.
Reducción en la velocidad de penetración.
Daño al equipo superficial de circulación.
Pegaduras por presión diferencial.
Aumento de viscosidad.
Perdidas de circulación.
Temblorina
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación Eq control de sólidos
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Para el control de sólidos existe una variedad de equipos que se clasifican en base al tamaño de partícula que pueden eliminar o retener. Estos equipos son instalados inmediatamente después de la presa de descarga o de la de asentamiento.
Hidrociclon
Existen en diferentes tamaños
Eliminan partículasDe 40 a7 micras
Centrifuga
Remueve partículasde 7 a 5 micras
La barita tiene 7 micras
Presa de asentamiento
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación Desgasificador
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
El equipo desgasificador es de suma importancia, ya que a menudo se perforan formaciones con algún contenido de gas, el cual al ser incorporado al lodo disminuye la densidad del mismo ocasionando inestabilidad y reventones en el pozo.
Los problemas principales ocasionados por una ineficiente eliminación del gas en el lodo son:
Disminución en la densidad del lodo de perforación.
Aportación de fluidos de la formación perforada.
Reventones.
Contaminación del lodo de perforación.
Inestabilidad del agujero perforado.
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación Equipo auxiliar
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Además del equipo mencionado anteriormente, existe el equipo auxiliar que nos permite mantener en optimas condiciones el lodo de perforación e incrementar las condiciones de seguridad. Estos equipos son:
Agitador Totalizador de volumen Tanques de barita
Para evitar la depositacion de los sólidos y mantener el lodo de perforación en condiciones homogéneas.
Para monitorear el volumen total del lodo de perforación, nos indica cuando se presenta un aumento o disminución del volumen.
Son utilizados para el almacenamiento de la barita en el pozo, son tanques presurizados.
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
Tarea 6
Encuentre el gasto que proporciona una bomba duplex que trabaja a 73 emb/min, tiene una eficiencia volumétrica del 81% y tiene las siguientes características:
Diámetro del pintón 4 1/8 pg
Diámetro del vástago 1.25 pg
Longitud de la camisa 36 pg
3. Sistema de circulación Bombas
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Si se quisiera incrementar el gasto obtenido en un 65%, cual seria el No de emboladas por min a las que debe trabajar la bomba?.
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3. Sistema de circulación Bombas
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación
Tarea 7Se termino de perforar la segunda etapa de un pozo a 3870 m con una barrena de 14 3/4” y para cementar la T. R. de 10 ¾” se requiere que el agujero este completamente limpio de recortes, para lo cual es necesario circular el lodo de superficie a fondo y de fondo a superficie en tres ocasiones. Si en el equipo se tiene una bomba triplex que puede proporcionar un gasto de 550 gal/min, calcule el volumen de lodo a circular y el tiempo para realizarlo?. El pozo se encuentra como se muestra a continuación:
1000 m
T R 16 “
3,870 m = 14 3/4 “
TP
Diametro ext 5”
Diametro int 4.125”
TR 16”
Diametro int 15.675”
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
Por su atención
Mil gracias