cable de perforacion.pdf

7/23/2019 Cable de perforacion.pdf

1/49

El Cable de Perforacin


2/49

W

W

F = W

F = W/8

ANCLA


3/49

Sistema de Izaje

Principales componentes:

1. Malacate

2. Corona3. Polea Viajera

4. Gancho

5. Elevador

6. Cable de Perforacin

1

2

3

4

6


4/49


5/49


6/49


7/49

El Cable de Perforacin Tamao:

de 1 a 1 , Diseo: Trenzado 6x7

Alma Ncleo: IWRC = Independent

Wire Rope Core

Clase de Acero: EIPS = ExtraImproved Plow Steel

ALMA

ALAMBRE

CENTRO

TORON

CABLE

El Cable de Perforacin

es como una mquina

que trabaja cuando

mueve cargas

suspendidas


8/49

La resistencia de un cable depende de su :

Construccin

Resistencia del material

Dimetro.

El nmero 19, indica que cada toron tiene 19 alambres : un

alambre central rodeado por nueve alambres delgados y stos

a su vez por nueve alambres ms gruesos.

El cable que normalmente se usa

tiene una construccin clasificada

como 6 X 19 Sale con centro decable independiente.

El nmero 6, se refiere al nmero

de torones que rodean el ncleo de

cable de acero independiente.


9/49

En el diseo Sale el nmero de alambres internos de cada

madeja es el mismo que el nmero de alambres externos.

El material puede ser de alambre de alta resistencia conocido

como ACERO MEJORADO o un acero de alta resistenciaconocido como ACERO EXTRAMEJORADO (IWRC).

Alma Ncleo: IWRC = Independent Wire Rope Core

El Cable de Perforacin Tamao: de 1 a 1 , Diseo:

Trenzado 6x19

Clase de Acero: EIPS = Extra Improved Plow Steel

6 x 19 = 6 nmeros de torones y 19 numero de alambres.


10/49

N E

6 0.870

8 0.841

10 0.810

12 0.770

14 0.740


11/49

Para motivos prcticos Modulo de

Young es: Valor de tensin en el

cual un material sufre una

deformacin permanente.

El Modulo de Young E es la fuerza

necesaria, por unidad de superficie, para

producir un estiramiento de la cuerda

igual a su longitud inicial.

La resistencia a la tensin de un

cable es igual a:

= 0.7854 D2

Y AR

t

El modulo de Young para el acero del cable es

2pglbs129870Y

129870D7854.0R

2

t

D102000

2

tR

DEFORMACION PG POR PG

ESFUERZO1

000LBS/PG2 p

lstico

elstico


12/49

Este valor debe de ser afectado por un factor

de seguridad de 90%

lbsD90.0102000R2

t xx

lbs2.2

kg1lbsD91800R 2tcable

lbsD91800R2

t

kgsD41727 2

DEFORMACION PG POR PG

ESFUERZO1

000LBS/PG2 p

lstico

elstico


13/49

lbs1.25918002

X

Para un cable de 1.25 pg. de dimetro

lbs5.143437lbsD91800R2

t X

lbs2.2

143437tR kgs65169tR

Para un cable de 1.5 pg. de dimetro

lbs1.591800 2X lbs206550lbsD91800R 2t X

lbs2.2

206550tR kgs93886tR


14/49

Tabla # 1


15/49

Tabla # 2


16/49

NE

WF

p

LR

Para poder utilizar el cable de perforacin en diferentes actividades con

seguridad, debemos de utilizar factores de diseo siguientes:

Perforacin y viajes: 4

Introduccin de TR: 3

Pescas: 2

De acuerdo a la formula de fuerza o tensin en la linea rpida:

Si substituimos F en la linea rpida por el valor mximo de

tensin que soporta el cable y afectamos la formula por el

factor de diseo, tendremos:

NE

WFR

p

segt

seg

pt

F

NERW max

EN

Por lo tanto el peso mximo que

puede manejar en el gancho ser:


17/49

lbs1.35991800 2X lbs67.169543lbsD91800R 2t X

lbs2.2

67.169543tR kgs77065tR

Un equipo de perforacin tiene en el malacate una potencia de salida de 500 HP,

la polea y la corona estn guarnidos a 8 lneas con cable de 1.359 pg Calcular: La

carga mxima en el gancho cuando se encuentra perforando, metiendo TR o

atrapada la sarta.

seg

t

perf F

ENR

W

max 4

8841.077065 xx

4

8841.077065 xx

Tons130max W

seg

tTR

F

ENRW max

3

8841.077065 xx

3

8841.077065 xx

Tons173max W

seg

tpescas

F

ENRmax

2

8841.077065 xx

2

8841.077065 xx

Tons260max W


18/49

lbs1.35991800 2X lbs67.169543lbsD91800R 2t X

lbs2.2

67.169543tR kgs77065tR

Un equipo de perforacin tiene en el malacate una potencia de salida de 500 HP,

la polea y la corona estn guarnidos a 10 lneas con cable de 1.359 pg Calcular: La

carga mxima en el gancho cuando se encuentra perforando, metiendo TR o

atrapada la sarta.

seg

t

perf F

ENR

W

max 4

10810.077065 xx

4

10810.077065 xx

Tons156max

W

seg

t

F

ENRW max

3

10810.077065 xx

3

10810.077065 xx

Tons208max

W

seg

t

F

ENRW max

2

10810.077065 xx

2

10810.077065 xx

Tons312max W


19/49

Principio de Arqumedes: Todo cuerpo sumergido

en un fluido experimenta un empuje igual al peso

del fluido desalojado.Volumen desalojado = Volumen del cuerpo

sumergido.

Empuje= Peso del fluido desalojado

Peso aparente= Peso real - Empuje

AA

ALf

W

WF

Factor de flotacin:

xol

VW

AA

LAAA

V

VV

A

LAf

W

WWF

AA

AA

V

V

AA

LA

V

V

1 A

L

1 85.7

L


20/49

De acuerdo al diseo del pozo se tendr que manejar una sarta que pesa 220 tons

en el aire y se tiene lodo de 1.65 gr/cc, Calcular si es posible utilizar un eq. que

tiene cable de 1.300 para perforar con el factor de diseo de 4, con 8, 10 y 12

lineas

85.71 L

85.7

65.1

1

3

cmgr79.0

fx FWW AL .790x220 tons174

D417272

tR 1.300x417272

tons518.70

seg

tperf F

ENR

W max 4

8841.070518 xx

tons119No se puede perforar

Cambiando a 10 lineas

4

10810.070518 xx

tons143 No se puede perforar

Cambiando a 12 lineas

4

12770.070518 xx tons162

No se puede perforar


21/49

Calcular el dimetro del cable que debe de tener el equipo que va a perforar el

pozo anterior.

D417272

tR 41727

tR

D 41727

86000

seg

t

perf F

ENR

W

max EN

WF

R

perf seg

t

max

10810.0

1744

x

xR

t

ton86

pg435.1

Se debe de utilizar un equipo con cable de 1.5 pgs


22/49


23/49

El Trabajo del cable se mide o evala en Toneladas-Km, y se

calculan de manera constante en cada operacin en el equipo de

perforacin en la cual se haga uso del cable. Por ejemplo al sacar

y meter la tubera dentro del pozo (viaje de tubera), al perforar, etc.

y se debe llevar un registro exacto de ellas. A medida que se

consume la vida til del cable, este se debe sustituir

metdicamente en el guarnido del aparejo o conjunto viajero. Esto

se hace mediante deslizamientos y cortes de determinadas

longitudes del cable. A estas operaciones de manejo del cable se

denomina Programa de Corte y Deslizamiento, el cual esta basado

en el registro del las Ton-Km del trabajo del cable. Esto hace ver la

gran importancia que tiene este calculo en la seguridad de las

operaciones de perforacin.

Clculo de las Toneladas-Km del Cable


24/49

Puesto que el cable de perforacin se utiliza de manera similar a una

mquina, as tambin necesita mantenimiento.

El cable de perforacin se desgasta con el uso y se debe reemplazar.

Este proceso se conoce como Corte y Deslizamiento del Cable.

Despus de acumular una cierta cantidad de trabajo (Ton-Km) se debe

recorrer (deslizar) desde el carrete de reserva hacia el tambor y/o cortar

una cierta longitud

Cada equipo tiene su programa de Corte y Deslizamiento. Uno de los

objetivos principales es cambiar de posicin los puntos crticos de

desgaste.

Estos puntos crticos los de levantamiento y los puntos en donde el cable

hace contacto consigo mismo en:

1. El Malacate

2. La Corona

3. La polea Viajera

4. El Ancla de la lnea muerta


25/49

Significado de las toneladas kilmetro.

Servicio del cable de acero.

El servicio total efectuado por un cable de acero nuevo, instalado en los

equipos de Perforacin y Mantenimiento de Pozos, se puede estimar

tomando en consideracin el tipo de operacin desarrollada, entre lasque encontramos:

Operaciones de perforacin o molienda utilizando tubera de perforacin

combinada.

Viaje para cambio de barrena.

Viaje con aparejo de perforacin, produccin y tubera combinada.

Viaje con zapata, tubera lavadora, lastrabarrenas y tubera de perforacin.

Viaje con molino, lastrabarrenas y tubera de perforacin combinada.

Introduccion de T.R.

Operaciones con aparejo de pesca.

Tensin impuesta por carga de aceleracin y desaceleracin.

Tambin es importante que para la estimacin del servicio del cable

adems se consideren los factores que se derivan de la tensin, que son:


26/49

Tensin por vibraciones.

Tensin por friccin del cable con la superficie del tambor del

malacate y poleas.

Despus de haber considerado las operaciones que se efectuarn y losfactores antes mencionados para la prctica en el campo, se estima un

valor aproximado de la vida til del cable, calculando solamente el

trabajo efectuado al introducir y sacar tubera al realizar las operaciones

anteriormente descritas.


27/49

Operaciones de viaje redondo.

Para tal efecto se aplica una serie de formulas de fcil manejo.

La cantidad de trabajo realizado por el cable en ese viaje se calcula con la

formula:

Viaje redondo.- Se le llama as al efecto de meter y sacar una sarta detubera (Perforacin o Produccin) a una profundidad determinada.

Donde:

TVR = Trabajo realizado por el cable en el viaje redondo en Ton-Km

TPf= Peso nominal de la tubera Normal en el lodo kg/m.

DCf= Peso nominal de los lastrabarrenas (Drill Collars) en el lodo en kg/m.

1000000

2P2PP rofrofrof CWLxWT

bLtpfvr

DCTPfDCf LWWC


28/49


29/49


30/49

El servicio en ton Km. generado por el cable en este proceso, puede

calcularse con la formula:

Donde:

Tp = tonkm o perforando o moliendo.

3 = constante equivalente a tres viajes redondos.

Trf= tonkm a la profundidad final de perforacin o molienda.

Tri = tonkm a la profundidad inicial de perforacin o molienda.

Introduccin de la tubera de revestimiento.

El calculo de las tonkm recorridos al realizar esta operacin, se efecta

tomando en cuenta el peso unitario por metro de la T.R. y aplicando la

formula general que se usa en la tubera de perforacin o produccin para

un viaje redondo. El valor resultante se multiplica por un medio () debidoa que la introduccin de la T.R. se considera como viaje sencillo.

Para lograr una mejor comprensin del procedimiento se desarrollar un

ejemplo para cada una de las operaciones mencionadas anteriormente,

utilizando las formulas ya descritas.

Tp= 3(TrfTri) =

EJEMPLO: Cual es el trabajo realizado por el cable de perforacin cuando se


31/49

x 0.808=


perfora con los siguientes datos.

Profundidad inicial: 3825 m Profundidad final: 3996 m

d lodo: 1.50

85.7

50.11

85.7

1 L

fF

808.0 W

B

: 10 tons.

C= (WDCFWTPF) LDC= (176.9525.266)100 = 15.16 tons.=15168 kgs

WTP= 31.27 Kg./m

WDc= 219 kg/m =176.95kg/m

x 0.808= =25.266 kg/m


32/49



33/49

x 0.82=


perfora con los siguientes datos.

Profundidad inicial: 4870 m Profundidad final: 4910 m

Longitud Dc 8: 100 m

d lodo: 1.40

85.7

40.11

85.7

1 L

fF

76.951x

82.0

ton695.17

WB

: 10 tons.

C= (WDCWTP) LDC

= 18.773 x 0.82 tons. = 15.39 tons.=15390 kgs

= (21931.27)100 = 18.773 tons.

WTP= 31.27 Kg./m

WDc= 219 kg/m =179.58 kg/m

x 0.82= =25.69 kg/m


34/49

=125110x 4897.3 + 9740(35160)1000000

Tp= 3(TrfTri) =

= 612702672.19 + 344698600 = 957 Ton/km1000000

Tvrf=(25.69x 4910)(27.3 + 4910) + 2 x 4910 (2(10000) + 15390)

1000000

=622780653.67+ 9820 (35390)

1000000

= 406204180 +347529800= 970Ton-km

1000000

= 39 ton-km3(970-957)

Tvri=(25.69x 4870)(27.3 + 4870) + 2 x 4870 (2(10000) + 15390)

1000000

1000000

)2(2)( Prof CWPPLPW BprofLprofTPFTvr

Toneladas kilometro metiendo TR


35/49

2000000

))()(4()of.Pr( BpTRFpTRP WPWLPTRT

plb

63.38220.8x47WTR

Cuales son las toneladas km al meter una TR de 9 5/8 de 47 lb/p

a la prof. de 3996 con lodo de 1.40 gr/cc y Long promedio 10.80 m

2000000

)10000)(3996(456.57)399680.10(3996TRT

x1.4963.38 kg/m56.57

6

102

159840000368921603106.

x

Ttr

km-Tons540tr

T

Toneladas kilometro metiendo TR

Dimensiones de un carrete principal


36/49

Dimensiones de un carrete principal

cablem )2420(

932

carreteelenLong.Lc c

cL

RNL

12N

pg1080129090

xpLLpg5.1cable

cablem )2420( 5.1)2420( pgs36 pg182

36

cable

cR

932

carretedelLongitud c

cL

R

NL

9

18*85.18

5.1211080

xx

pgs66carretedelLongitud

LL= Long de la ling. pg

N= Numero de lineas.

RC= Radio del malacate.

Como regla decampo el dimetro del carrete del malacate ser:

cL

c

3= Num. Max. de camas

Cual es la dimensin

de un malacate concable de 1.5 pg.

C= Diam del carrete. pg


37/49


38/49

Ejemplo 1

Se meti un aparejo de limpieza con barrena de 6 pulg., canasta

colectora de 4 pulg., escariador de 7 5/8 pulg., y tubera de perforacin de

2 7/8 IF, grado E, 10.4 lb/pie a 3,000 m.

Datos:

Pozo lleno con fluido de perforacin con densidad de 1.05 gr/cm.

Longitud de una parada: 19 m.

Peso de la polea viajera y accesorios, 4,000 kg.

NOTA.- Estos datos se utilizarn en todos los ejemplos.


39/49


40/49

Tvr = (6.066x3,500 (19+3,500) + (4x3,500x4,000))/ 1'000,000 = 130.7

Tvr = (6.066x2,000 (19+2,000) + (4x2,000x4,000))/1'000,000 = 56.5 ton/km.

Tvr = 130.7 56.5 = 74.2 ton-km

2.- Clculo de las tonkm para la tubera de 2 7/8 para 2,000 m

T v r = (8.39x2,000 (19+2,000) + (4x2,000x4,000))/1000,000 =65.9 ton - km

3.- Se suman los dos valores y se obtienen las ton km para esta operacin

T v r = 74.2 + 65.9

Tv r = 140.1 ton km

Ejemplo 3

Se meti zapata de 5 pulg. con diez tramos de tubera lavadora de 5 , 17 lb/pie, diez

lastrabarrenas de 4 1/8 pulg., 34.70 lb/pie y tubera de perforacin de 2 7/8 pulg. IF, grado E de

10.4 lb/pie a 3,000 m.

Datos:

Longitud de la zapata y tubera lavadora = 100 m.

Longitud de los lastrabarrenas = 100 m.

Longitud de la tubera de 2 7/8 IF = 2,800 m.


41/49

TLF Para la tubera lavadora 5 = 21.942 kg/m.

DCF Para los lastrabarrenas 4 1/8 = 44.790 kg/m.

TPF

Para la tubera 2 7/8 IF = 13.423 kg/m.

La solucin de este problema se lleva a cabo en cuatro pasos:

1.- Clculo de los tonkm para la T.L. de 5 pulg. con extremo inferior a 3,000 m y superior a

2,900 m. Se respetan los valores obtenidos y se encuentran las tonskm para la T. L. a 3,000 m.

Tvr= (21.942x3,000 (19+3,000) + (4x3,000x4,000))/1'000,000 = 246.7

Tvr= (21.942x2,900 (19+2,900) + (4x2,900x4,000))/1'000,000 = 232.1

Tvr = 246.7 232.1, Finalmente Tvr para la T.L. = 14.6 Tonkm

2.- Clculo de las tonkm para los lastrabarrenas de 4 1/8 pulg., considerndolos a 2,900 y 2,800

m. Se restan los valores resultantes y obtenemos las tonkm para los lastrabarrenas.

Tvr = (44.790x2,900 (19+2,900) + (4x2,900x4,000))/1'000,000 = 425.5

Tvr = (44.790x2,800 (19+2,800) + (4x2,800x4,000))/1'000,000 = 398.2

Tvr = 425.5 398.2, Finalmente Tvr para los DC = 27.3 Tonkm

3.- Clculo de tonkm para la tubera 2 7/8 IF a 2,800 m.

Tvr = (13.423x2,800 (19+2,800)+(4x2,800x4,000))/1'000,000 = 150 .7 Ton-km para la TP

4.- Se suman los valores resultantes en cada paso y se obtienen las tonkm para esta operacin.

Tvr = 14.6 + 27.3 + 150.7, Finalmente Tvr Totales para toda la sarta = 192.6 Ton-km


42/49


43/49


44/49

Ejercicio de clculo de Toneladas-Millas

Se ha completado un viaje redondo hasta una profundidad de 15,000 pies

con una sarta compuesta por los siguientes tubulares:

Drill-Collars de Perforacin: 21 x 30 pies (101 lb/pie), 6 OD x 2 ID

Tubera de Perforacin: 5 OD, (19.5 lb/pie),

Longitud promedio de cada parada (lingada): 90 pies

Peso del Conjunto Viajero: 12,000 lbs

Densidad del lodo en el pozo: 12 lb/gal

Factor de Flotacin = (65.44 peso del lodo en lb/gal)/65.44

Calcular el trabajo hecho por el cable para hacer el viaje redondo,

expresado en Toneladas-Km.


45/49


46/49

Tp= 3(T2T1)

Trabajo perforado = Toa Km.

T2= trabajo a la profundidad final

T1= trabajo a la profundidad inicial

TRABAJO METIENDO UNA TR

2000000

))()(4()of.Pr( BpTRFpTRP WPWLP

TRT


47/49

EJEMPLO

Profundidad inicial: 3825 m

Profundidad final: 3996 m

Longitud De 8: 100 m

Peso De aire: 21900 Kg. = 17715

Peso TP aire: 116480 Kg. = 94116

d lodo: 1.50

FF: 0.808

WB: 10 tons.

e= (WDeWTP) LDe

WDe= 219 Kg./m WTP= 31.27 Kg./m


48/49


49/49

km*tns304

T

07.70996.37

80.10L947W

2000000159840608070645

2000000)10)(3996(4976.37)399680.10(3996

TR

.

TR85

TR

m

Kg

Plb

Tarea:Profundidad inicial: 4820 m

Profundidad final: 4910 m

De 6 =100

TP1 =31.27 Kg./mTP2=32.18 Kg./m

dL=1.35

WB= 10 tons.

WTR= 53.50 lb./p

2

1

cable de perforacion.pdf

Documents