Uso y cuidados del cable de perforación

Cable nuevo:Al comenzar a usar un cable nuevo es necesario tener especial cuidado en su manipuleo, para enhebrar el cable en el aparejo utilizamos el cable viejo, uniendo ambos por medio de un elemento especial (víbora) que posee en el medio un giratorio y unidos a este, dos mangas tejidas de cable fino, donde colocamos, en una, una punta del cable viejo y en la otra, una punta del cable nuevo, al estirarse estas mangas se contraen y agarra a ambos cables con firmeza, y así vamos pasando el cable nuevo hasta llegar al tambor. Es muyimportante dejar fijo el aparejo ya sea colgándolo de la torre con una eslinga o apoyándolo sobre un soporte especial sobre la mesa rotary.Es muy importante que el carretel del cable nuevo gire sin restricciones y que el movimiento del mismo pueda ser frenado de alguna manera para proveer una tensión sobre el cable a fin de evitar un enhebrado flojo tanto en el aparejo como en el tambor del equipo; Se debe evitar el roce del cable con las partes de la torre como así también golpear el mismo con cualquier elemento.Una vez pasado el cable por el aparejo se fija al tambor con el anclaje original diseñado por el fabricante, verificando que este se encuentre en buenas condiciones, al igual que la guía LeBus del tambor. Luego de esta operación se deberá enrollar tantas vueltas en el tambor como el fabricante recomiende, en el caso de no tener este dato se enrollarán 9 vueltas, se debe tener en cuenta que a mayor diámetro del tambor será necesario menos vueltas en este para asegurar un buen anclaje.La ultima operación que debemos hacer es anclar el cable en el muerto, para esto debemos asegurarnos que las mordazas sean originales y de la medida correspondiente y que no muerdan ni aplasten el cable al apretarlo, también debemos verificar que los pernos y/o espárragos que aprietan las mordazas sean de acero de grado 8 y colocar todos los pernos de seguro alrededor del arrollamiento en el muerto, También conviene agregar una grampa fija que no dañe el cable detrás de la original.

Poleas:Las poleas del aparejo y de la corona se deben lubricar cada 15 días aproximadamente.Cada vez que se coloque cable nuevo sería conveniente inspeccionar las poleas de corona y aparejo y la guía LeBus por desgaste, para esto se utilizará, en el caso de las poleas, una sonda API con la leyenda: “API WORN- cable- GO” (ej. API-WORN-1 ¼-GO).Se recomienda que el diámetro mínimo de las poleas sea aproximadamente 30 a 50 veces el diámetro nominal del cable.

Tambores:Desde el punto de vista económico se deben considerar diámetros de tambor que como mínimo tengan 20 veces el diámetro del cable que se va a usar. (Ej. Para cable de 1 ¼ “ tambor mínimo 25”).

Existen tambores lisos (muy viejos, hoy en desuso) y tambores ranurados (guías LeBus por Ej.); Las primeras guías que se fabricaron eran helicoidales, estas tenían el inconveniente de provocar un gran desgaste enel punto donde pasa de una camada o arrollamiento al siguiente debido al gran roce con la brida de desgaste al final de la camada. Con el fin de evitar este problema es que se fabricaron los canales por donde calza el cable paralelos a las bridas de desgaste, este es el caso de las guías LeBus, inicialmente para cambiar de un canal al siguiente se efectuaba en un solo paso por vuelta esto provocaba desbalanceo en el tambor con el consiguiente traqueteo del mismo, a este arrollamiento se lo llamó piramidal, posteriormente el cambio de canal se efectuó en dos veces por vuelta opuestos 180°, estos dos cruces fueron de medio diámetro del cable por vez; Este tipo de arrollamiento se llamó piramidal contrabalanceado

Cálculo del factor de diseño:El factor de diseño del cable se calcula de la siguiente manera:Resistencia nominal del cableFactor de diseño=Tensión en la línea rápidaEl Factor de diseño mínimo según la norma API RP-9Bes 3 para el cable de perforación; En caso de estar entubando o en casos deaprisionamiento es 2.El Factor de diseño así calculado es un número adimensional (sin unidades) y entonces deja de depender de los valores de partida para el cálculo y pasa a ser un valor absoluto para esa condición particular. (en pocas palabras: un factor de diseño igual a 5 con cable de 1 ¼ “ no es mejor que un factor de diseño igual a 5 con un cable de 1 1/8 “)Es importante destacar que la vida del cable de perforación está afectada por el factor de diseño, por lo que es de esperar que a mayor factor de diseño sea mayor la duración del cable.La tensión dinámica en la línea rápida depende del peso en el gancho y del rozamiento de las poleas:

Tensión dinámica en línea rápida= Peso en el gancho x factor por rozamiento

El factor por rozamiento depende de la cantidad de poleas en la línea rápida y la cantidad de líneas que soportan peso, citando a continuación algunos valores para los diferentes casos suponiendo una sola polea en la línea rápida y que las mismas estén montadas sobre rodamientos cónicos.

Líneas Factor por rozamiento 8 0,148 10 0,123 12 0,106

CALCULO DEL SERVICIO DEL CABLE

Trabajo del cable:

El trabajo de un cable está normalmente expresado en unidades de Toneladas-Milla, y se define como la fuerza necesaria para mover un objeto una distancia determinada siendo la fórmula que expresa este concepto la siguiente:

Trabajo= Fuerza x Distancia

En el caso específico del trabajo realizado por un cable de perforación podemos aproximarlo al trabajo realizado durante un viaje, al perforar, al efectuar una corona, al hacer viajes cortos y al entubar; Esto nos dará una idea aproximada, pero lo suficientemente buena del trabajo realizado por el cable, teniendo en cuenta que no se están considerando el trabajo realizado al acelerar y desacelerar cargas, al rozamiento producido por el cable en contacto con el tambor y las poleas, al trabajo producido por las vibraciones del cable y al arrastre en las conexiones y los viajes.

Trabajo durante una maniobra:

El trabajo realizado por el cable durante una maniobra (sacar y bajar toda la herramienta) puede ser calculado mediante la siguiente fórmula:

Donde:

Trabajo durante la perforación:

Las maniobras efectuadas para perforar una barra serían las siguientes, considerando que se repasa el tramo perforado una vez:1) Perforar el trozo.2) Levantar la longitud del vástago3) Repasar la long. del vástago4) Levantar la long. del vástago para agregar una barra5) Llevar el vástago al pozo ratón6) Levantar la barra y agregarla7) Sacar cuña y bajar la columna al fondo

Si efectuamos un análisis de las maniobras anteriores vemos que perforando al sumar todas las operaciones 1 y 2 el resultado da igual que calcular un viaje entre las profundidades de inicio de la carrera del trépano y el fin de la misma, la suma de todas las operaciones 3 y 4 da igual que la anterior (otro viaje) la suma de las operaciones 7 da medio viaje y la suma de las operaciones 5 y 6 da otro medio viaje por lo que podemos usar como fórmula para calcular las Ton-Milla al perforar la Siguiente expresión:

Donde:

Trabajo al Efectuar una corona:

El análisis a efectuar para este caso es similar alanterior pero dado que al efectuar una corona no se repasa el tramo coroneadolas Ton-Milla serán:

Tc = 2 (T2 – T1)Dónde:

Trabajo durante un viaje corto:

Al igual que en los casos anteriores calculamos el trabajo en un viaje corto como la diferencia entre dos viajes completos, el primero desde la profundidad donde se comienza el viaje corto (sacar y bajar) y el segundo calculando las Ton-Milla de un viaje completo desde la profundidad hasta donde se saca el trépano.

TST = T2 – T1

Donde:

Trabajo entubando:

Para este caso el cálculo se realiza usando la misma fórmula que usamos para el caso de una maniobra teniendo en consideración que debemos considerar al peso efectivo del casing en lugar del peso efectivo de las barras y que el exceso de peso debido a los portamechas es =0, todo esto dividido 2 dado que esta operación es solamente media maniobra. Entonces la fórmula a usar sería la siguiente:

Donde:

DESLIZAMIENTO Y CORTE DEL CABLE DE PERFORACION

Rendimiento:

El rendimiento de un cable de perforación lo podemos medir sumando el trabajo del cable para las distintas maniobras efectuadas a lo largo de toda su vida útil y a este gran total dividirlo por la longitud inicial del cable en pies, esto nos da por resultado el rendimiento en Ton-Milla / Pié.El rendimiento de un cable de perforación depende de muchos factores como ser: el rozamiento en las poleas, el diámetro de estas y su alineación, el diámetro del tambor (a menor diám. menor rendimiento), la presencia de una guía de cable en el tambor y su estado (guía LeBus), las condiciones de perforación (desde fáciles a dificultosas), la repetición de los puntos de desgaste al correr cable, y también como mencionamos anteriormente la profundidad del pozo, dado que aumenta la tensión dinámica en la línea rápida y por lo tanto disminuye el factor de seguridad.Es muy importante destacar que la ausencia de un programa de corte adecuado es uno de los factores que mas influyen en la vida de un cable de perforación. Dejar que se acumulen muchas Ton-Milla antes de efectuar un corte no aumenta el rendimiento de un cable sino que nos provoca que posteriormente tengamos que cortar una gran cantidad de cable debido al mal estado en que se encuentra.La evaluación visual del desgaste de un cable de perforación es el factor mas importante en la decisión de cortar cable y ningún cálculo de Ton-Milla o tabla de corte nos hará modificar nuestra resolución de cortar cable en mal estado.

Programa de corte:

Realizar un programa de corte significa establecer por medio de tablas indicativas, el trabajo en Ton-Milla que efectuará el cable antes del primer corte y de los siguientes, como también los pies o metros a cortar por vez. Como guía se puede usar la tabla de la fig. 5-2 de la Norma API-RP-9B o las tablas del Manual de Perforación del IAPG Tomo III Sección M5 Pag. 4 a 7. Estas tablas nos dan las Ton-Milla que debe trabajar el cable entre cortes, están realizadas sobre la base de un factor de diseño = 5, dado que el factor de diseño en uso en cada operación es diferente, las Ton-Milla indicadas en la tabla deben ser corregidas sobre la base de la curva de servicio de cable de la figura 1, en estaobtenemos un factor multiplicador con el cual tenemos que afectar las Ton-Milla obtenidas de las tablas anteriormente mencionadas. La curva muestra un valor 1 para un factor de diseño 5 en el caso de que el factor de diseño sea 6 el valor obtenido será 1,15 o un 15 % mayor que el valor que figura en tablas.

La longitud del cable a cortar depende del diámetro del tambor y de la altura de la torre. Se debe correr cable de forma tal que los puntos de mayor desgaste, como son las secciones de cable en contacto con la polea rápida del aparejo, no coincidan con la polea rápida de la corona en el próximo deslizamiento; Esto puede conseguirse haciendo que los tramos corridos no entren un número entero de veces en la longitud total que se mueve el aparejo, o lo que es aproximadamente igual, la altura de la torre. Otra consideración que debemos tener en cuenta es la referida a los puntos de cruce en el tambor, para evitar que al correr el cable pasemos de un punto de cruce al siguiente, esconveniente correr el cable el número de vueltas necesario según nos indica la altura de la torre y sumarle a esta cantidad media vuelta más si el tambor tiene un solo punto de

cruce o cuarta vuelta más si el tambor tiene dos puntos de cruce (arrollado piramidal contrabalanceado).Con el fin de hacer más fácil el trabajo de correr y cortar el cable es que se calculó la siguiente tabla:

El número de vueltas a que se refiere la tabla son de la camada de cable que está en contacto con la guía LeBus. Es mucho mas exacto y seguro para el operador contar el número de vueltas a cortar y efectuar una marca en el cable en el lugar del corte, que hacerlo midiendo el cable con una cinta métrica. Mientras que resulta más cómodo medir el cable cuando se corre el mismo entre cortes.Todo programa de corte de cable debe ser inicialmente diseñado para cada equipo en particular y luego ajustado sobre la base de la experiencia de campo con el fin de optimizarlo. Esto resulta ser de fundamental importancia cuando se toma conciencia que uno de los mayores costos del equipo, refiriéndose a repuestos, se debe al cable de perforación.

USO DEL PROGRAMA CABLE (Planilla Excel)

Generalidades:

Este programa fue realizado teniendo como objetivo facilitar el cálculo de las Ton-Milla y proveer una indicación de las Ton-Milla que se deben dejar pasar entre cortes.Para cumplir con el primer objetivo (cálculo de las Ton- Milla) se usaron las mismas fórmulas que figuran en este manual.Para cumplir con el segundo objetivo (Cálculo de las Ton-Milla entre cortes) se creó el concepto de Ton-Milla compensadas.

Ton-Milla compensadas:Si seguimos paso a paso las indicaciones para efectuar el cálculo de las Ton-Milla entre cortes según indica API vemos que debemos corregir estas según sea el factor de diseño en uso en cada maniobra:

Ton-Milla entre cortes = Ton-Milla según tablas x Factor de servicio

El factor de servicio es el multiplicador que obtenemos en la fig. 1 sobre la base del factor de diseño en uso.Como observamos de la fórmula las Ton-Milla entre cortes serán entonces variables, esto dificulta mucho el cálculo.Por otro lado tenemos que las Ton-Milla entre cortes es igual a la suma de las Ton-Milla de varias maniobras.

Si a las Ton-Milla parciales las dividimos por el factor de servicio entonces podemos dejar fijas las Ton-Milla a las cuales efectuamos el corte, a aquellas Ton-Milla así corregidas las llamamos Ton-Milla Compensadas, o sea:

Con el fin de facilitar los cálculos se realizó el programaLa pantalla que usaremos para calcular las Ton-Milla será la siguiente:

Figura2

Con el fin de facilitar el uso se usaron los siguientes criteriosen la confección de la pantalla de la Fig. 2 :

Se deberán entrar los siguientes datos:1. Portamechas: hasta 4 diámetros externos e internos diferentes con sus respectivas longitudes. En caso de tener menos se debe dejar en blanco las celdas correspondientes.(los diámetros son en pulgadas y las longitudes en metros). Todos los accesorios que componen el BHA (como son estabilizadores,substitutos, tijeras,etc...)se deben agregar como Portamechas equivalentes según su longitud y diámetros2. Barras HW: se debe entrar solamente la longitud; El programa está hecho para barras HW de 5" 49,3 #/pié.3. Densidad: Entrar dato en Libras por galón.4. Peso del aparejo +Amelas +etc. : Verlo en el indicador de peso del equipo. Entrar este dato en miles de libras por Ej. si el Martin- Decker indica 22.000 Lbs colocar en la celda el número 22. Esto si se trata de calcular las Ton/Milla para un viaje, en el caso deque sea perforando usar el peso del aparejo mas cabeza de inyección y vástago.

5. Cantidad de líneas en aparejo: Con la flecha se despliega una lista donde se elige la cantidad de líneas del aparejo, puede ir desde 6 hasta 12 líneas.6. Diámetro exterior de las barras: Con la flecha se despliega un cuadro de donde se elige el diámetro de las barras.7. Diámetro del cable: Entrar el diámetro del cable en uso, se usa en el cálculo del factor de seguridad y el de servicio y para fijar las Ton.Milla antes del corte.8. Tiros: Igual que en el caso anterior pero para elegir tiros dobles o triples, este dato solo tiene influencia para maniobras a poca profundidad.9. Condiciones de perforación: Con la flecha se despliega una lista donde se elige la condición de perforación que más se adapta a la zona en que nos encontramos perforando (no se refiere al terreno).10. Desde y Hasta: Según sea la maniobra entraremos las profundidades en juego para la misma, el resultado ( que se leerá en la celda con igual fondo) es solamente para el conjunto de valores anteriormente entrados y esa maniobra en particular.Resultados:1. Maniobra: da las Ton/Milla y las Ton-Milla Compensadas para un viaje completo (sacar y bajar) desde la profundidad entrada en la celda adyacente.2. Perforando: Da las Ton/Milla y las Ton-Milla Compensadas durante la perforación del tramo indicado en las celdas "Desde" y "Hasta".

3. Coroneando: Da las Ton/Milla y las Ton-Milla Compensadas durante la perforación de una corona en el tramo indicado en las celdas "Desde" y "Hasta".4. Viaje corto: Da las Ton/Milla y las Ton-Milla Compensadas en un viaje corto (sacar y bajar) (Note que las profundidades están invertidas "desde" debe ser mayor que "hasta").Además de estos resultados da otros que también pueden resultar de interés como son:a) Peso total del BHA dentro del pozo (fact.de flotac. Incluido)b) M+ ½ Cc) Factor de flotaciónd) Factor de seguridad del cable (en función del peso total sumergido de la herramienta)e) Peso total de la herramienta afectado por el Fact. de Flotac.El resultado dado en Ton-Milla en las diferentes operaciones que realiza el equipo lo debemos anotar en la planilla de corte de cable acumulándolo para obtener el rendimiento del cable.El resultado en Ton-Milla Compensadas lo anotaremos y cuando el acumulado de éstas sea aproximadamente igual al que figura en el cuadro “Cortar cable cada” situado en la parte inferior derecha de la planilla, entonces procederemos a cortar cable. No se debe olvidar que el resultado de“cortar cable cada” depende de las condiciones de perforación y del diametrodel cablelas cuales no deben ser cambiadas mientras dure el carretel del cable.También es posible calcular con este programa las Ton- Milla entubando y reciprocando, para lo cual usamos la siguiente pantalla:

En la confección de esta pantalla se siguieron los mismos criterios que para la pantalla de la Fig. 2.

Se deberán entrar los siguientes datos:1) Cañería 1,2 y 3 : En las celdas correspondientes a c/u se colocará respectivamente los siguientes datos: Diámetro nominal (en pulgadas), Peso (en Lbs/Pié), Longitud (en m)2) Densidad del lodo: El dato es en Lbs/Gal.3) Peso del Aparejo + amelas + elevador: Leerlo en el Martin Decker en Libras, colocar en la celda en Miles de libras. Ej. Si leemos 22000 Lbs. Colocar en la celda el número 22.4) Longitud reciprocado: Es la suma de los metros que se levanta la Hta. mas lo que se baja la misma durante la maniobra de reciprocar la cañería.5) Veces/minuto: Si dividimos 60 por la cantidad de segundos que tarda la maniobra anterior (reciprocado) nos da el número de veces por minuto que lo hacemos. Ej Si la maniobra de reciprocar tarda 90 segundos 60/90 igual a 0,66 Veces/min.6) Minutos reciprocando: Sería el tiempo total durante el cual estamos reciprocando la Hta. expresado en minutos.Resultados:1) Ton-Milla entubando: Da las Ton-Milla entubando, estas no están compensadas, se deberán sumar al acumulado de Ton- Milla y al de Ton-Milla Compensadas.2) Ton-Milla reciprocando: Da las Ton-Milla reciprocando, acumular igual que el anterior.