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INSTITUTO TECNOLOGICO DE LA CHONTALPA
MATERIA:EQUIP. Y HMTAS. AUX
DOCENTE:
SITEMAS DE CIRCULACION Y SISTEMAS DE
PREVENCION DE REVENTONES
ALUMNOS:
SEMESTRE: 9No GRUPO: “A”
INTRODUCCIÓN
La función principal del sistema de circulación, es la de extraer los recortes de roca del pozo durante el proceso de perforación. El sistema está compuesto por equipo superficial y sub-superficial como se muestra en la siguiente figura:
CIRCUITO_LODO.PPT A. del Alto
1.- Limpiar el fondo del agujero
2.- Enfriar la barrena
3.- Sacar los recortes del agujero
4.- Soportar las paredes del agujero para que no se derrumben
5.- Evitar que fluidos de las formaciones entren al agujero
PROPOSITOS FUNDAMENTALES DEL FLUIDO
DE PERFORACION
EL SISTEMA DE CIRCULACION DEL LODO
Una de las características esenciales de un sistema de perforación rotatorio es el sistema de circulación, también conocido como el sistema de lodo.
Para que un sistema de perforación rotatorio pueda funcionar, es indispensable circular fluido a través de la sarta de perforación y por el espacio anular entre la sarta de perforación y la pared del agujero o la tubería de revestimiento. La función principal del sistema de circulación, es la de extraer los recortes de roca del pozo durante el proceso de perforación.
SISTEMAS DE PREVENCION DE REVENTONES:
El Sistema para control del Pozo tiene 3 funciones:
1. Cerrar el pozo en caso de un Influjo imprevisto
2. Colocar suficiente contra-presión sobre la formación
3. Recuperar el Control Primario del Pozo.
EL EQUIPO SUPERFICIAL ESTÁ 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
El equipo sub-superficial
está compuesto por: Tubería de perforación Los preventores Lastrabarrenas Barrena El pozo mismo
CIRCUITO_LODO.PPT A. del AltoEsquema generalizado del ciclo de lodo en un pozo
POLEA VIAJERA
“SWIVEL”
FLECHA O “KELLY”
MESA ROTARIA
LINEA DE FLUJO“TEMBLORINA”
PRESAS DE LODO
BOMBA DE LODO
MANGUERA DE LA FLECHA
TUBO REGULADOR
BARRENA
TUBERIA DE PERFORACION
ESPACIO ANULAR
Presas de lodo
En la actualidad las presas de lodo son recipientes metálicos utilizados para el almacenamiento ytratamiento del lodo de perforación. Generalmente se utilizan tres presas conectadas entre sí, con lacapacidad suficiente para almacenar cuando menos 1.5 veces el volumen total del pozo.
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.
Las bombas.
El componente más importante en el sistema de circulación es labomba de lodos y la potencia hidráulica suministrada por ésta, ya que de esto dependeráel 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.
Si las bombas no trabajan de forma eficiente proporcionando el gasto de lodo y la presión adecuadase pueden presentar los siguientes problemas:
• Limpieza inadecuada del pozo.• Disminución en la velocidad de penetración.• Atrapamiento de la sarta de perforación.• Incremento en el costo del pozo.
SARTA DE PERFORACIÓN
La sarta de perforación es una parte importante en el proceso de perforación rotatorio, su diseño y selección requieren de un análisis cuidadoso para la obtención de resultados satisfactorios.
La sarta de perforación sirve para las siguientes funciones: 1. Transmitir rotación a la barrena 2. Transmitir y soportar cargas
axiales 3. Transmitir y soportar cargas de
torsión.4. Colocar el peso sobre la barrena
para perforar 5. Guiar y controlar la trayectoria
del pozo 6. Permitir la circulación de fluidos
para limpiar el pozo y enfriar la barrena
De una manera general la sarta de perforación esta compuesta por los siguientes elementos:
• Flecha.• Tubería de perforación.• Aparejo de fondo.• Barrena.
El aparejo de fondo, es el conjunto de tuberías y aditamentos que se encuentra trabajando en elfondo del pozo y los que realizan propiamente la demolición de la roca, entre sus elementos seencuentran:• Lastrabarrenas.• Tubería extrapesada.• Estabilizadores.• Martillo.• Amortiguador• Portabarrena• Barrena• motor de fondo• MWD.• Canasta• etc.
Grillete de la cabeza de inyección (Swivel bail): Está sujeto del gancho del aparejo y sostiene la cabeza de inyección y con ésta al vástago y todo hacia abajo
Es un dispositivo mecánico que debe sostener simultáneamente el peso del vástago, permite la rotación de este debajo de él, mientras que mantiene la porción superior inmóvil. Permite además el flujo en grandes cantidades del fluido de perforación a alta presión, de la porción fija a la porción que rota, sin escaparse. La cabeza de inyección cuelga del grillete de la cabeza de inyección, y éste del gancho del aparejo. Su elección es en función del peso que debe soportar.
LA UNIÓN GIRATORIA O SWIVEL
La unión giratoria tiene tres funciones básicas:
• Soportar el peso de la sarta de perforación.• Permitir que la sarta de perforación gire libremente.• Proveer de un sello hermético y un pasadizo para que el lodo
de perforación pueda ser bombeado por la parte interior de la sarta.
El fluido entra por el cuello de cisne, o cuello de ganso, el cual es un tubo curvado resistente a la erosión, que conecta a la unión giratoria con una manguera que transporta el fluido de perforación hacia el tallo (Figura III.36).El fluido pasa a través del tubo lavador, que es un tubo vertical en el centro del cuerpo de la unión giratoria y hasta el kelly y la sarta de perforación
Los miembros de la cuadrilla conectan la flecha a la unión giratoria. La flecha se atornilla en un montaje con cuerda macho (el tallo o acoplador giratorio) que sale de la unión giratoria. Este tallo rota con la flecha, la sarta de perforación y la barrena
Lastrabarrenas
Los lastrabarrenas, como la tubería de perforación, son tubos de acero a través de los cuales se puede bombear lodo. Los lastrabarrenas son más pesados que la tubería de perforación y se utilizan en el extremo inferior de la sarta para poner peso sobre la barrena (Figura III.45). Este peso es lo que le permite a la barrena perforar. Los lastrabarrenas miden aproximadamente 30ft (9m) de largo, al igual que las tuberías de perforación pero una diferencia entre ambas es que los lastrabarrenastienen las uniones de tubería soldadas, las roscas son cortadas directamente en los lastrabarrenas.
El cabezal de pozos es la base en la superficie sobre la cual se construye el pozo durante las operaciones de perforación .
Cabeza carrete de tubería
Cabeza carrete de revestidor
Cubierta del cabezal del revestidor
CABEZAL DE POZOS
CUBIERTA CABEZAL DEL REVESTIDOR
Normalmente está conectado al revestidor de superficie.
Soporta la siguiente sarta de revestimiento Conectada o adaptada al equipo de control
de pozo Sella el agujero(de la atmósfera) Controla acceso al agujero:
- para control de presión
- o retornos de fluido durante operaciones de perforación.
CABEZAL DEL REVESTIDOR TIPO CARRETE
Sella (empaca) sarta del revestidor superficial.
•Ofrece soporte (tazón de asentamiento) para la siguiente sarta de revestimiento.
•Ofrece soporte para el montaje del equipo de control de pozo (arreglo de preventoras).
•Sella el agujero (de la atmósfera)
•Controla acceso al agujero: –para control de presión –o retornos de fluido durante operaciones de perforación.
CABEZAL DE TUBERIA TIPO CARRETE
Sella (empaca) sarta de revestimiento de producción.•Ofrece apoyo y retención para el colgador de tubería.•Ofrece apoyo para el montaje del arreglo de preventoras.•Especificación típica de presión de trabajo: –10,000psi
PREVENTORES
La función de los preventores es el de controlar el paso de fluidos de una formación productora hacia la superficie, tanto por el espacio anular como por el interior de la tubería de producción o de trabajo, ya sean gas, aceite, o agua.
Presión de trabajo Presión Baja 2K (2,000 psi) Presión Media 5K (5,000 psi) Presión Alta 10K (10,000 psi) Presión Extrema 15K (15,000 psi) Presión Ultra Extrema 20K (20,000 psi)
Clasificación de los Preventores
Los preventores se clasifican considerando diversas características propias tales como: presión de trabajo, tipo y elemento de sello, los cuales se indican a continuación:
Tipo • Sencillo • Doble • Anular (Esférico y
rotatorio)
Elemento de sello: • Arietes de Tubería • Arietes ciegos • Arietes ciegos de corte • Arietes variables • Anulares (elemento de hule
vulcanizado)
CLASIFICACIÓN DE LOS PREVENTORES:
De Interiores:
De ariete:
Su función es controlar el paso del fluido que proviene del interior de la tubería de producción o de trabajo.
Se utilizan como control superficial en un pozo, para sellar el espacio anular cuando se tiene tubería en su interior o cerrarlo totalmente, funciona casi siempre hidráulicamente para cerrar el espacio anular alrededor de la tubería en el pozo, los arietes para tubería deben ajustarse alrededor del perímetro de cualquier clase o tamaño de tubería que se encuentre en el pozo.
Existen cuatro tipos de preventores de ariete:
De diámetro sobre medida.- Este tipo de ariete de tubería se utiliza para sellar el espacio anular comprendido entre el exterior de la tubería de producción o de trabajo y el diámetro interior del preventor cuando se tiene una señal de fluidos en el pozo.
De diámetro ajustable o variable.- Este tipo se utiliza para sellar el espacio anular comprendido entre el exterior de la tubería de producción o de trabajo y el diámetro interior del preventor cuando se tiene una señal de fluidos en el pozo.
Ciegos.- se utilizan para cerrar totalmente el pozo, al no tener tubería en su interior y que por la manifestación del fluido que presente, no sea posible introducirla.
De corte.- Su función es la de cortar la tubería de producción o de trabajo y cerrar totalmente el pozo.
Preventor de interiores:
Esféricos:
Anular
mecánico:
Se utilizan principalmente para sellar el espacio anular o el pozo franco, cuando se detecta una señal de cabeceo al momento de estar moliendo, metiendo o sacando tubería del pozo.
Se utiliza en donde se operan pozos de bombeo mecánico o hay operaciones donde se hace necesario introducir tubería bajo presión, ahí en esas labores utilizamos los preventores de reventones anulares.
Partes que componen la BOP
1. Acumuladores
2. Bomba Eléctrica
3. Bomba Neumática
4. Interruptores de accionamiento
5. Manómetros
6. Deposito almacenador de fluido
7. Consolas de control remoto.
14 56
23
7
ComponentesBotellas acumuladoras
Precarga de 1000 PsiCarga Max de 3000 psi
Descarga: al activarse los interruptores, se envía el fluido de control presurizado hacia los preventores.
Tipos clásicos: • Flotante. • Cámara.
Son recipientes cilíndricos o esféricos, con un sistema interno para separar el nitrógeno del fluido hidráulico
Tipos de acumulador
Un flotante interior con una varilla guía, separa el gas del fluido
Flotante/ pistón
Es menos complicado. Suele fallar mas seguido por “pinchaduras” de las cámaras. Volumen típico: 11 galones
Cámara
Tipos de bombas
• Neumáticas• Eléctricas
Las bombas neumáticas consisten en un actuador o cilindro neumático de doble efecto que mueven un pistón que presuriza fluido hidráulico.
Las bombas eléctricas son similares a una bomba triple de émbolos buzos. Es una caja mecánica y un cuerpo hidráulico en miniatura.
Sistema de respaldo
la eficiencia de la fuente independiente que podrá utilizarse
como último recurso, para cerrar los preventores; en la
figura se muestra un diagrama de unidad de cierre Koomey.
Tanques con nitrógeno a 3000 psi
Válvulas del Acumulador
Permiten la comunicación de la presión de los acumuladores.
Son el punto de control para abrir y/o cerrar los preventores
L. MatarL. Estrangular
Ariete de tubería Ariete ciego
Válvulas
Las válvulas 4 vías y 3 posiciones siempre que el acumulador esta en operaciones deberán permanecer, abiertas o cerradas de acuerdo a la función, nunca neutro.
Deposito de fluido hidráulico
Los acumuladores contienen fluido hidráulico necesario para hacer funcionar los acumuladores
Tiene una capacidad de 1000l ts de fluido hidráulico
CARRETE DE CONTROL
El múltiple de estrangulación está formado por válvulas, cruces y tees de flujo, estranguladores y líneas. Se diseñan para controlar el flujo de lodo y los fluidos invasores durante el proceso de control de un pozo.
En un sistema de control superficial está conectado al arreglo de preventores a través de líneas metálicas que proporcionan alternativas a la dirección del flujo o permiten que éste (por medio de las válvulas) sea confinado totalmente.
En todos los equipos debe instalarse un estrangulador ajustable hidráulico adicional y consola de control remoto.
La estandarización y aceptación de los múltiples de estrangulación están reglamentados por la Norma API 16C y por las prácticas recomendadas API RP-53 del Instituto Americano del Petróleo.
CARRETE DE CONTROL El carrete de control se instala para conectar las líneas primarias de matar y estrangular en un conjunto de
preventores.
ESPECIFICACIONES Y RECOMENDACIONES DE OPERACIÓN
Para rangos de presión de 2,000 y 3,000 lb/pg² (141 y 211 kg/cm²), las salidas laterales deben tener un
diámetro interior mínimo de 2 pg y ser bridadas o de grampa.
El diámetro interior debe ser por lo menos igual al del último cabezal instalado en el pozo.
Tomando en consideración las ventajas descritas, es conveniente tener instalado un preventor de arietes en
la parte inferior del carrete de control.
Para los rangos de presión de trabajo 5,000; 10,000 y 15,000 lb/pg² (352; 703 y 1,055 kg/cm²) las salidas
deben ser de un diámetro interior mínimo de 2 pg para la línea de matar y de 3 pg para la línea de
estrangular.
El rango de presión de trabajo debe ser acorde al conjunto de preventores.
Las salidas laterales de los cabezales no deben usarse para conectar las líneas primarias de matar y
estrangular, con el objeto de evitar el daño que por erosión se puede provocar a la instalación definitiva al
pozo.
Consola de Control Remoto Son unidades auxiliares cuya función es accionar el estrangulador hidráulico por
medio de una palanca que regula el cierre y apertura del mismo, siendo registrada en la carátula que muestra la posición del estrangulador.
Cuenta además, con manómetros que señalan las presiones en TP y TR así como un contador de emboladas por minuto que indica la velocidad de la bomba. Las señales son enviadas por un transmisor a través de mangueras y los valores se registran en los manómetros de la consola.
En PEMEX se tienen las marcas Swaco, Cameron, Willis, etc; y son instaladas en el lugar donde se observe totalmente el escenario durante el control del pozo.
Consola de control remoto
ESTRANGULADORES AJUSTABLES Los estranguladores ajustables son accesorios diseñados para restringir el paso de los
fluidos en las operaciones de control, generando con esto contrapresión en la tubería de revestimiento, con el fin de mantener la presión de fondo igual o ligeramente mayor a la del yacimiento, lo que facilita la correcta aplicación de los métodos de control. Se usan las marcas Cameron, Willis, Swaco, etc.
La Norma API-16C recomienda que se deba disponer de dos estranguladores ajustables manuales y uno hidráulico en pozos terrestres.
ESTRANGULADOR AJUSTABLE MANUAL
ESTRANGULADOR AJUSTABLE HIDRÁULICO
LÍNEA DE MATAR
La línea de matar es una de las partes integrales del sistema de control superficial,
requerida para llevar a cabo las operaciones de control de pozos cuando el método normal
de control (a través de la flecha o directamente por la tubería) no puede ser empleado.
La línea de matar conecta las bombas de lodo del equipo, con una de las salidas laterales
del carrete de control o de los preventores.
LÍNEA DE MATAR PARA 5,000; 10,000 Y 15,000 lb/pg² PRESIÓN DE TRABAJO
El niple campana está provisto generalmente de una salida lateral para permitir que los fluidos de perforación fluyan de vuelta hasta el equipo de tratamiento del lodo de superficie a través de otra tubería inclinada denominada línea de flujo
Bell nipple (niple campana)
Linea de retorno (linea de flujo)
Es la tubería metálica de gran diámetro que conecta el niple campana situado por debajo de la mesa rotativa. La línea de flujo es simplemente un conducto inclinado de flujo por gravedad utilizado para enviar el lodo proveniente del extremo superior del pozo hacia el equipo de tratamiento del lodo de superficie.
La línea de flujo está provista generalmente de un dispositivo de medición de flujo a paleta, conocido generalmente como "flow show", que puede proporcionar al perforador la primera indicación de que el pozo está fluyendo.
Zarandas (temblorinas) Las Temblorinas es el único aparato removedor de sólidos que hace
una separación basado en el tamaño físico de las partículas. Tiene como función primaria separar la fracción más gruesa de los recortes, partículas entre 74 y 600 micrones. Se compone de una o varias mallas separadas que están montadas en un caja vibratoria conectada a un motor eléctrico, el cual a través de poleas o ejes, le imprime la vibración necesaria para separar los sólidos del fluido.
Presa de descarga 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 de asentamiento 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 de succion Es conocida como presa de succión por quede aquí la
bomba de lodos succiona el lodo para enviarlo al pozo.
Presas de lodo
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
Las capacidades de las presas dependerán de los requerimientos del pozo, por ejemplo se pueden tener presas con capacidad de 440 barriles (70 m3)
CIRCUITO_LODO.PPT A. del Alto
PRESION DEL LODO
El lodo fluye por gravedad a través
de las presas
El lodo se mezcla hasta adquirir las condiciones correctas
A. del Alto
PRESION DEL LODO
El lodo es descargadoa alta presión
La bomba proporciona la presión requerida
por el sistemade circulación
CIRCUITO_LODO.PPT
A. del Alto
PRESION DEL LODO
El lodo subea través del“standpipe”
Una pequeñacantidad depresión se
pierde en elequipo de superficie
CIRCUITO_LODO.PPT
A. del Alto
PRESION DEL LODOLa manguera de la
rotaria permitemovimiento vertical
Una pequeñacantidad depresión se
pierde en elequipo de superficie
CIRCUITO_LODO.PPT
A. del Alto
PRESION DEL LODO
El swivel y la flechao kelly permiten
movimiento circular
Una pequeñacantidad depresión se
pierde en elequipo de superficie
CIRCUITO_LODO.PPT
A. del Alto
PRESION DEL LODO
El lodo viajaal fondo
a través de la sarta
de perforación
Aproximadamentese pierde 1/3 depresión al vencer
la fricción
CIRCUITO_LODO.PPT
A. del Alto
PRESION DEL LODOAproximadamente2/3 de la presión
se usan paraforzar el lodo
a través de losjets de la barrena
Saliendo de losjets, se remueven
los recortes
CIRCUITO_LODO.PPT
A. del Alto
PRESION DEL LODO
Una pequeñacantidad de presión se
pierde por la fricción anular
El lodo transporta,lentamente hacia
arriba, a los cortespor el espacio anular
CIRCUITO_LODO.PPT
El lodo va formando el enjarre
en las paredes
del agujero
A. del AltoCIRCUITO_LODO.PPT
Espacio anular
Recorte
Jet o tobera
Salida del lodo
Roca
Detalle de la barrena al estar perforando
A. del Alto
PRESION DEL LODO
El flujo de lodopasa por gravedad
a través de las presas de lodo
Niplecampana
Líneade
flujo
Latemblorina
separa los cortesy el lodo
CIRCUITO_LODO.PPT
A. del Alto
PRESION DEL LODO
El flujo de lodopasa por gravedad
a través de las presas de lodo
El eliminadorde sólidos
limpia el lodo
CIRCUITO_LODO.PPT
A. del Alto
PRESION DEL LODO
El lodo fluye por gravedad a través
de las presas
El lodo se mezcla hasta adquirir las condiciones correctas
CIRCUITO_LODO.PPT