6. j. diaz - equipo de perforacion - 3ra parte.pdf
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UNIVERSIDAD NACIONAL
DE INGENIERIA
El Equipo de Perforacion
Circuito completo perforando
Procedimiento para una conexión y continuar perforando
Viajando
T W
• Sistema de Poleas simple
T W
T = W
Carga del Mastil = LD = 2W
(no asume friccion en las poleas)
W = 4 T T = W/4
LD = 6 T = 6 W/4W
n
2nLD
No asume friccion
•Moton viajero y sistema de aparejo Por que n + 2 ?
n = numero
de lineas,
Entre
corona y
moton
viajero
W = peso en
el gancho
LD = carga
en el mastil
Ejemplo 1
(sin friccion)
El peso total de 9,000 de casing de 9
5/8”para forrar un pozo se ha determinado
ser de 400,000 lbs. Debido a que esta
sera la sarta de casing de mayor peso a
utilizar, la maxima carga al mastil debera
ser calculada. Asumiendo 10 lineas entre
la corona y el block y desestimando la
flotacion calcular la maxima carga.
Solucion:
La tension, T, sera distribuida entre las 10
lineas. Por lo tanto:
T = 400,000/10 = 40,000 lbf
La tension en la linea rapida y la linea
muerta sera tambien de 40,000 lbf, por
eso la carga total sera:
40,000 X 12 = 480,000 lbf
Solution, cont.
Example 2: demostrar dos puntos
adicionales:
1. La carga en el mastil decrece con
lineas adicionales.
2. La carga en el mastil siempre es
mayor que la carga a ser levantada.
El sistema de
elevacion
Proyeccion de las
lineas del cable de
perforacion sobre
el piso del equipo.
TOTAL
E = eficiencia = Ph/Pi = W/(n Ff ) o Ff = W/(nE)… (1.7)
Cargas en el mastil
(considerando friccion en las
poleas)
Cargas en el mastil
(considerando friccion en las poleas)
Carga mastil = Carga en gancho
+ carga linea rapida
+ carga linea muerta
Fd = W + Ff + Fs
F WW
En
W
n
E En
EnWd =
1
E = eficiencia total: E = en
Eficiencia individual de cada polea = 0.98 y n = 8, luego E = 0.851
Ejemplo 3
Un equipo debe levantar una carga de 300,000
lbf. El malacate puede proveer una potencia de
salida de 500 hp al sistema de aparejo. 8 lineas
son usadas entre la corona y el moton viajero.
Calcular:
1. La tension dinamica en la linea rapida
cuando esta en movimiento.
2. La maxima potencia disponible en el
gancho ,
3. La maxima velocidad de
levantamiento,
4. La carga en el mastil,
5. La maxima carga equivalente en el
mastil
6. El factor de eficiencia del mastil.
Ejemplo 3
Solucion
1. La eficiencia del sistema de aparejo
para n = 8 esta dada por 0.841 en la
tabla de eficiencias. La tension en la linea
rapida es calculada por:
lbnE
WF 590,44
8*841.0
000,300
( alternativa, E = 0.988 = 0.851 )
Solucion
2. La maxima potencia en el gancho
disponible es
Ph = E pi = 0.841(500) = 420.5 hp.
Solucion
3. La maxima velocidad de levantamiento en el
gancho:
vP
Wb
h
hp ft - lbf / min
hp
300,000 lbf
= 46.3 ft / min
420 533 000
.,
Solucion., cont.
Para levantar una barra de 90-ft se
requerira
t90
1 9 ft
46.3 ft / min . min.
Solucion
4. La carga actual en el gancho es:
FE En
EnWd
1
=1+0.841+0.841(8)
0.841(8)(300,000)
= 382,090 lbf.
Solucion
5. La maxima carga equivalente esta dada
por:
lbfF
Wn
nF
de
de
000,450
000,300*8
484
Solution
6. El factor de eficiencia del castillo es:
000,450
090,382
F
FE
de
dd
84.9% or 849.0E d
Fuerza sobre el mástil = W ( 1 + 1 + 1 )
N N x Ef aparejo
Capacidad Nominal ó = L x N + 4
Maxima carga equivalente N
Eficiencia del Mastil = Fuerza mastil = 1+ e + e N
Capac. Max (n + 4) e
Fuerza del viento (Fw lb/ft2) = 0.004 x (veloc viento mph)2
Fw = ( W1 + W2) x a
b
W1: Peso de la tubería sobre el set back x sen (2.25°)
W2: Area de los tubos x Fuerza minima del viento
a : distancia al punto medio de la longitud de la tubería parada
b : distancia al punto de acople de la repisa del engrapador (monkey board)
Nota: El API indica para mástiles de 80, 87, 94 y 122’ altura una fuerza minima de viento de
11.76 lb/ft2 y para 140, 147 y 189’ de 22.5 lb/ft2.
Si el viento entra en diagonal los valores deben incrementarse en 1.414.
Calculos de las Fuerzas sobre el mastil
Potencia de
salida
P = F . V
Potencia = Fuerza * Velocidad
Cragas en el gancho
Eficiencias Sistema Equipo Perforador Mecánico
Sistema de Transmisión
Equipo Mecánico
Eficiencias Sistema de Bombeo
Pot. Gancho = Carga Gancho (lbs) x veloc. Izaje (pie/min)
33,000 lb-ft/min/HP
Pot. Malacate = Pot. Gancho (HP)
(de entrada) Ef aparejo x Ef malacate (90%)
Equipos Mecánicos
Potencia Motriz = Pot. Malacate (HP)
Ef transmisión (85%)x Ef convertidor (75%)
Equipos Electricos
Potencia Motriz = Pot. Malacate (HP)
Ef SCR (98%) x Ef generador (90%)
Potencia Hidraulica = Caudal (gpm) x Presión (psi)
1714 (gpm x psi /HP)x Ef Volumetrica
Tener en cuenta las siguientes normas según el API 7B-11C
1- La Potencia motriz disminuye 3% cada 1000 ft de altura
2. La Potencia motriz disminuye 1% cada 10°F por encima de 85°F
3. La Potencia motriz aumenta 1% cada 10°F por debajo de 85°F.
Calculo de Potencia en el Gancho, Malacate y Motriz (Equipos
mecánicos y eléctricos). Potencia para las Bombas
TABLE 1.1 – Valor calorifico de los
combustibles
Fuel Type
Density (lbm/gal)
Heating Value (Btu/lbm)
diesel gasoline butane methane
7.2 6.6 4.7 ---
19,000 20,000 21,000 24,000
Ejemplo 4. Un motor diesel da un torque de
salida de 1,740 ft-lbf con una velocidad de 1,200
rpm. Si el consumo de combustible fue de 31.5
gal/hr, cual sera la potencia de salida y cual sera
la eficiencia de la maquina?
Solucion: La velocidad angular, , esta dada
por
= 2 (1,200) = 7,539.8 rad/min.)
La potencia de salida puede ser calculada como:
hp5.397/hplbf/min-ft 33,000
lbf/min-ft (1,740) 7,539.8T P
El combustible utilizado es diesel, la densidad es
de 7.2 lbm/gal y el valor calorifico H es 19,000
Btu/lbm. Ademas, lavelocidad de consumo de
combustible w f es:
wf = 3.78 lbm/min.
La energia calorifica total consumida por el motor
esta dada por la siguiente ecuacion:
minutes 60
hour 1 lbm/gal) (7.2gal/hr 31.5 w f
Qi = w f H
La eficiencia total de la maquina a 1,200rpm sera
lbf/min/hp-ft 33,000
lbf/Btu-ft 779lbm19,000Btu/lbm/min 3.78iQ
Efficiency = (Power Out / Power in)
23.4%or 0.2341695.4
397.5
i
tQ
PE
Como variara esta potencia si el motor es llevado a Perforar en Neuquen a
3500 ft de altura con temperaturas variando de 120°F en el día y 35°F en la
noche (Como varia la Potencia?)
Subestructura (Distribución de cargas en la Mesa Rotaria y Set Back)
Distribución de cargas
