Sistema de levantamiento de un taladro de perforación

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICADE LA FUERZA ARMADA NACIONAL BOLOVARIANAUNEFANUCLEO BARINAS

PROF: JOHN MUNERA V SEMESTRE ING. PETROLEO SECCION P-55 | BACHILLERES :COLMENAREZ FABIOLA CI. 19956389MORENO ROSANNY CI. 20732549MORA LIBIA CI. 20517899SALAZAR KRIZIA CI. 20101776 |

Barinas, marzo de 2011

CONTENIDO

PAG.Introducción……………………………………………………………………….….3Sistema de levantamiento de un taladro de perforación………………………...4Componentes del sistema de levantamiento de un taladro de perforación……4 * La torre o cabria…………………………………………………………........4 * La corona………………………………………………………………….......4 * El encuellador…………………………………………………………….…..5 * Consola de perforador……………………………………………………….5 * Malacate…………………………………………………………………….....5-6 * Bloque viajero y bloque corona……………………………………..…...….6 * Gancho……………………………………………………………………...…7 * Cable de perforación…………………………………………...……….……7 * Cuñas……………………………………………………………..……..….…7-8 * Llaves de potencia………………………………………………………....…8 * Cadena de enroscar…………………………………………………...…..…8Anexos…………………………………………………………………………….......9-10Conclusión………………………………………………………………………….…11Bibliografía…………………………………………………………………………….12INTRODUCCION

La perforación de pozos viene de tiempos antiguos, donde en Asia se perforaban pozos ligeros Para la obtención de agua salada y sal común; se utilizaban métodos como la percusión o golpeteo de un sistema de tuberías introducidas en el hoyo mediante golpes en la parte superior de la misma. A través del tiempo, estas técnicas han sufrido modificaciones sustanciales, haciendo de la

Perforación de Pozos un conjunto de técnicas dinámicamente evolutivas y a la par de otras tecnologías.

En el año de 1859, en el Campo Oíl Creek cerca de Titusville Pensilvania, Estados Unidos, se perfora el primer pozo utilizando el sistema de percusión. El pozo Drake, nombre dado a este primer pozo, llego a una profundidad de 69.5 pies (21.1 mts.). En Venezuela, 19 arios después (1878), se perforo bajo el sistema de percusión el primer pozo en el estado Táchira, hacienda La Alquitrana a una profundidad de 27 mt.

En el año de 1901, el Ingeniero Anthony Lucas introduce el uso de una mecha colocada en la punta de la sarta de perforación y a la profundidad de 700 pies (213.4 mts), el pozo comenzó a emanar lodo de perforación que luego de ser desplazado, daría paso al petróleo, originándose el primer Reventón de petróleo (+- 84.000 BlS/día), causando gran revuelo, ya que 50 Bis de producción en aquella época eran considerados muy buenos.

A través del tiempo la perforación de pozos a sufrido grandes modificaciones producto de una serie de innovaciones en equipos y accesorios, mejora de la calidad del acero utilizado en la fabricación de tuberías, mejor manejo de los volúmenes de lodo y la incorporación de maquinas

y equipos de perforación operados eléctricamente.

Es de notar, que la capacitación del personal involucrado en la constricción de pozos es indispensable para poder aplicar la tecnología actual. Desde cualquiera de los centros de capacitación existentes en el país, se debe formar a las personas que manejaran el negocio fundamental de nuestra industria petrolera como lo es la Perforación de Pozos.

SISTEMA DE LEVANTAMIENTO DE UN TALADRO DE PERFORACION

Su función es proporcionar los medios para levantar o bajar las sartas de perforación, revestimiento o equipos que se introduzcan en el hueco.

COMPONENTES DEL SISTEMA DE LEVANTAMIENTO

* Torre Cabria de perforación o Mástil (Derrick):

Es una estructura grande que soporta mucho peso, tiene cuatro patas que bajan por las esquinas de infraestructura o subestructura. Soporta el piso de la instalación y además provee un espacio debajo del piso para la instalación de válvulas especiales llamadas impide reventones; la infraestructura soporta el peso de la sarta de perforación cuando está suspendida en la cuñas. El piso de la cabria soporta y sostiene al malacate, la consola del perforador y al resto de los equipos.

Los taladros se clasifican de acuerdo a su capacidad para soportar cargas verticales y velocidades

del viento. Las capacidades de carga pueden variar desde 25000 lbs. hasta 1500000 lbs. Una torre de perforación puede soportar vientos aproximados de 100 a 130 millas por hora con el encuelladero lleno de tubería.

La altura dela torre no influye en la capacidad de carga del taladro, pero si influye en las secciones de tubería que se pueden sacar del hoyo sin tener que desconectarlas (parejas). Esto se debe a que el Bloque Corona debe estar a suficiente altura de la sección para permitir sacar la sarta del hoyo y almacenarla temporalmente en los peines del encuelladero cuando se saca para cambiar la mecha o realizar otra operación. La altura de la torre es variable desde 69' hasta 189' siendo la más común la de 142'.

Planchada: Es el piso de trabajo donde ejecutan las actividades los ayudantes de perforación con cuñas y llaves de apriete entre otras.

* La corona o cornisa:

Es la parte superior de la torre donde se instala un sistema de poleas fijas por donde pasan las líneas de perforación este sistema soporta la carga total sobre la torre mientras se corre la tubería.

* Encuellador:Constituye una plataforma de trabajo ubicada en la torre a una altura aproximada entre 80' y 90' y permite que el encuellador coloque las parejas de tubería y portamechas mientras se realizan operaciones como cambio de mechas, bajada de revestidores, etc. Para ello, este accesorio consta de una serie de espacios semejando un peine donde el encuellador coloca la tubería.

La plataforma del encuellador: Es el piso del encuelladero que está debajo de la corona y es donde se maneja la tubería en orden y con seguridad para meterla o sacarla del hoyo, aquí el bloque viajero sube hasta la plataforma, donde el encuellador ya ha capturado

y desplazado la parte superior de la pareja y termina enganchando y asegurando el cuello de pesca de la pareja al elevador del bloque. Luego el perforador procede a bajar la pareja para conectarla y después meterla al hoyo.

Subestructura: Es la parte inferior de la torre que está debajo del piso de perforación. Es un conjunto de vigas resistentes que debe soportar el mástil, los equipos elevadores y el sistema de rotación. Esta estructura provee espacio debajo de la torre para instalar grandes válvulas de seguridad impide reventones (BOP) que evitan la arremetida del pozo la subestructura soporta todo el peso de la torre el de la mecha rotatoria, el del bloque, el del cuadrante (Kelly) y de toda la sarta.Equipos Elevadores: Son los equipos que cuelgan o suspenden la sarta de perforación en el pozo. También permiten subir o bajar la sarta dentro del pozo, es decir, realizar viaje de tuberías. También permite controlar el peso sobre la sarta.

* Consola de perforador:Constituye un accesorio que permite que el perforador tenga una visión general de todo lo que está ocurriendo en cada uno de los componentes del sistema: presión de bomba, revoluciones por minuto de la mesa, torque, peso de la sarta de perforación, ganancia o pérdida en el nivel de los tanques, entre otras.

* Malacate:Consiste en un cilindro alrededor del cual el cable de perforación se enrolla permitiendo el movimiento de la sarta hacia arriba o hacia abajo, dependiendo del tipo de operación a realizar. Además, el

malacate transmite la potencia para hacer girar la mesa rotaria, los carretes auxiliares y sistemas de enrosque y desenrosque de tubería. Dentro de los accesorios encontrados en el malacate están:

* El sistema de frenos: Constituido por un freno principal cuya función es parar el carrete y aguantarlo, además se tiene el freno auxiliar que sirve de soporte al freno principal en casos de emergencia, ayudando a absorber la inercia creada por la carga pesada.

* El sistema de transmisión:

Provee un sistema de cambios de velocidad que el perforador puede utilizar para levantar la tubería. En Ambos lados del malacate se extiende un eje en cuyos extremos se encuentran dos tipos de cabezales: el de fricción, que utiliza una soga que se enrosca varias veces alrededor del Carreto para levantar el equipo que tiene que moverse en el piso de la torre. Otro tipo de cabezal es el mecánico utilizado para enroscar y desenroscar tubería de perforación cuando se está sacando o metiendo en el hoyo o cuando se requiere fuerza adicional mientras se está perforando.

* Bloque viajero y bloque corona:

El bloque corona está ubicado en la parte superior de la torre, constituido por una serie de poleas. El cable de perforación pasa a través de estas poleas y llega al bloque viajero, el cual está compuesto de un conjunto de poleas múltiples por dentro de las cuales pasa el cable de perforación y sube nuevamente hasta el bloque corona. Su función es la de proporcionar los medios de soporte para suspender

las herramientas. Durante las operaciones de perforación se suspenden el gancho, la unión giratoria, el cuadrante, la sarta de perforación y la mecha.

Durante las operaciones de cementación del pozo, soportara el peso de la tubería de

revestimiento. Aunque hay un solo cable, da la impresión de haber más, esto debido a que el cable de perforación sube y baja tantas veces entre los bloques, a este procedimiento se le llama guarnear el bloque. Una vez que se ha realizado el guarneo completo del bloque, el extremo del cable se baja hasta el piso de aladro y se conecta al tambor del malacate.El sistema de guayas a través del bloque corona parte del cable que sale del malacate hacia el viajero y se llama línea viva ya que se mueve mientras se sube o se baja el bloque viajero.

El extremo del cable que corre del bloque corona al tambor alimentador también se asegura. A esta parte del cable se le conoce como línea.

* Gancho (Hook):

Es una herramienta localizada debajo del bloque viajero al cual se conectan equipos para soportar la sarta de perforación, se conecta a una barra cilíndrica llamada asa que soporta la unión giratoria.

Los elevadores: van colgados del gancho por medio de la asas del elevador. Sirven para sacar la tubería del pozo o para bajarla. Constituyen un juego de abrazaderas que agarran la sarta de perforación para permitirle al perforador bajar o subir la sarta hacia y desde el hoyo.

* Cable de perforación:

Esta constituido de acero de 1 1/8" a 1 3/4" de diámetro.

Esta hecho de alambres de hacer y es bastante complejo. Fue diseñado para cargar pesadas, por lo cual debe ser seleccionado según el peso que tendrá que soportar. El diseño de las poleas del bloque corona a través de las cuales tendrá que pasar el cable de perforación es de suma importancia. Debe ser inspeccionado con frecuencia para asegurar que esté 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, de allí que deben llevarse estadísticas en taladro sobre el uso del cable de perforación.

Línea viva: Es la guaya que viaja continuamente hacia arriba o hacia abajo y que se enrolla o desenrolla en el tambor del malacate.

Línea muerta: es la guaya que esta fija al pie de la torre en el ancla de cable.

Ancla de Cable Muerto o Línea muerta: Es para asegurar firmemente el cable de de perforación y lo protege de los desplazamiento. El cable que sale de carrete, de pasa por el ancla para después pasar por las poleas fijas, al bloque viajero y al malacate; luego el cable es fijado en el ancla.

* Cuñas:

Son piezas de metal ahusado o afinado y flexible con dientes y otros dispositivos de agarre, empleadas para sostener la tubería en la mesa rotaria alternativamente durante un viaje y evitar que se resbale hacia adentro del hoyo cuando se está conectando o desconectando la tubería. Las cuñas encajan alrededor de la tubería y se ajustan contra el buje

maestro. Las cuñas rotatorias se utilizan exclusivamente con tubería de perforación; para el manejo del portamechas y tubería de revestimiento se utilizan otro tipo de cuñas. La acción presionadora de las cuñas en el buje maestro, cambia la dirección de la fuerza vertical (hacia abajo), ejercida por la sarta de perforación y la convierte en fuerza lateral o transversal contra la tubería.

El tamaño de las cuñas debe ser siempre adecuado para la tubería que este manejando, ya que del buen contacto de ellas con la tubería de perforación, portamechas o revestimiento, dependerá el agarre efectivo de las mismas sin crear problemas operacionales. Igualmente, el manejo óptimo de las cuñas por parte de la cuadrilla, influirá en el desgaste de los insertos de agarre.

* Llaves de potencia:

También llamadas tenazas, se usan conjuntamente con las cuñas para hacer las conexiones de tuberías y para realizar viajes. Permitiendo enroscar y desenroscar la tubería de perforación. Dos juegos de tenazas son necesarios para conectar o desconectar la tubería y su nombre variara según el modo en que sean usadas. Para hacer una conexión mientras se está metiendo tubería en el hoyo, a las llaves que quedan a la derecha del perforador se les denomina de enrosque o apriete y a las de la izquierda se les denomina de contra fuerza o de aguante, ya que impiden que la tubería gire. Al sacar tubería, cambiara el nombre de las llaves.

Las llaves o tenazas constan de mandíbulas o quijadas que se pueden graduar dependiendo

del tamaño de la tubería con la que se esté trabajando.

* Cadena de enroscar:Es una cadena de acero utilizada para enroscar una unión de tubería cuando se está introduciendo tubería al hoyo, enrollando un extremo de la cadena alrededor de la unión de tubería en la cuñas y el otro extremo se sujeta al tambor de enroscar el malacate. Se lanza la cadena por encima del tubo a enroscar y se procede a realizar la conexión; se levantan las cuñas y se introduce la tubería en el hoyo.

Comúnmente llamadas tenazas, se usan conjuntamente con las cuñas para hacer las conexiones de tubería y para realizar viajes. Permitiendo enroscar y desenroscar la tubería de perforación.

Dos juegos de tenazas son necesarios para conectar o desconectar la tubería y su nombre variara según el modo en que sean usadas; para hacer una conexión mientras se esta metiendo tubería en el hoyo, a las llaves que quedan a la derecha del perforador se les denomina de enrosque oa p r i e t eya las de la izquierda se les denomina decontra fuerza o de aguante, ya que impiden que la tubería gire.Al sacar tubería, cambiara el nombre de las llaves Las ¡laves o tenazas constan de mandíbulas o quijadas que se pueden graduar dependiendo del tamaño de la tubería con la que se este trabajando Enrosque de Tubería Cadena de Enroscar: Es una cadena de acero utilizada para enroscar una unión de tubería cuando se esta introduciendo tubería al hoyo, enrollando un extremo de lacadena alrededor de la unión de tubería en

las cuñas y el otro extremo se sujetaal tambor de enroscar del malacate. Se lanza la cadena por encima del tubo aenroscar y se procede a realizar la conexión; se levantan las cuñas y seintroduce la tubería en el hoyo Existen otras herramientas giratorias y de torsión de potencia, las cuales van reemplazando a la cadena de enroscar y a las tenazas, eliminando en algunos casos los peligros asociados con las cadenas de enroscar. Entre estas herramientas se tienen: El Rotador Neumático del Cuadrante que es una herramienta de potencia empleada para Llaves de Potencia CONCLUSION

El sistema de levantamiento está constituido por una serie de equipos y herramientas configuradas y diseñadas según el tipo de maniobra y operación que se ejecute. La función de una torre o taladro de perforación es perforar y para ello debe tener un equipo que permita elevar otros componentes y a la vez bajar y soportar en suspensión grandes pesos requeridos, como lo es el caso de las sartas de perforación o revestimiento.

El taladro dispone de un malacate de 750 HP continuos de capacidad. Este tiene 2 motores con potencia entre 750 y 1000 caballos de fuerza (HP), de freno auxiliar tipo hidromático. El malacate posee 8 líneas que proporcionan una capacidad de izamiento equivalente a 350.000 libras como mínimo. Este tiene un tambor en el cual va enrollado el cable de perforación, que tiene que resistir el peso de la sarta.

Desde este equipo se brinda una fuerza de tensión para levantar o bajar el Bloque viajero,

que sostiene al Top drive. Este está suspendido mediante una guaya o cable de perforación de 1 1/8” de diámetro, que pasa desde el malacate a través de una serie de poleas fijas ubicadas en la cima de la cabria, que forman la corona o el bloque fijo, cuya función es transmitir el peso de la sarta de perforación.

Otra parte del sistema de levantamiento está constituida por una plataforma denomina encuelladero, desde la cual un trabajador, al que se le llama Encuellador, cumple la función de colocar las parejas de tuberías y porta mechas mientras se están realizando las operaciones de perforación y revestimiento. Esta plataforma comúnmente se encuentra a unos 60 pies de altura desde el suelo.

El equipo de levantamiento del taladro también es conformado por la mesa rotaria, que para este sistema es de tipo Pin Drive con una capacidad de 250 Toneladas de carga estática y 20-½” de apertura mínima. Posee un buje maestro y otro para corrida de revestidor, así como un juego de brazos para elevadores (parrillas) con capacidad de 350 toneladas, y además se cuenta con una llave hidráulica para enroscar y desenroscar tuberías de perforación, con torquímetro incorporado.

Para sostener la tubería durante cada viaje de ésta, se dispone de una serie de cuñas que permiten unir la sarta de perforación a la mesa rotaria y el bloque viajero. Estas cuñas tienen una superficie interior curva y dentada que permiten apretar la tubería.

ANEXOS