Ubicacin: Manzana 12, Lote 18. Col: Toms Garrido Canabal. Comalcalco, Tabasco. Tel: 01 (933) 33-4-70-50

NDICECAPTULOS 1.- MATEMTICAS BSICAS Y PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE FSICA 1.1.- reas. 1.2.- Volmenes. 1.3.- Presiones. 2.- YACIMIENTOS Y GRADIENTES DE PRESIN. 2.1.- Clasificacin de las rocas. 2.2.- Columna estratigrfica. 2.3.- Origen del petrleo. 2.4.- Caractersticas de un yacimiento. 2.5.- Conceptos de presiones. 2.6.- Gradientes de presin. 2.7.- Presiones normales, anormales y subnormales. 2.8.- Presin reducida de bombeo. 3. INSTALACIN Y DESMANTELAMIENTO DE EQUIPOS 3.1.- Tipos y caractersticas de los equipos de PEMEX. 3.2.- Partes principales de un mstil. 3.3.- Medidas e interpretacin del diagrama de instalacin de un equipo. 3.4.- Medidas de seguridad en la instalacin y el desmantelamiento de un equipo. 3.5.- Secuencia sistemtica de la instalacin y desmantelamiento de un equipo. 3.6.- Tipo y manejo de las herramientas de mano. 4.- HERRAMIENTAS Y EQUIPOS EN EL PISO DE TRABAJO. 4.1.- Caractersticas y manejo de las llaves de fuerza manuales e hidrulicas. 4.2.- Tipos y manejos de las cuas manuales y automticas. 4.3.- Uso y manejo de las llaves de Seguridad. 4.4.- Cuas y llaves para las tuberas de revestimiento. 4.5.- Medidas de Seguridad en el piso de trabajo. 4.6.- Clasificacin de las grasas para tuberas. PG. 1 1 5 9 12 12 22 23 25 31 33 33 35 36 36 37 38 42 45 48 58 58 65 72 76 77 79

5.- SISTEMA DE IZAJES DE CARGAS. 5.1.- Caractersticas, manejo y cuidado del cable de perforacin. 5.2.- Caractersticas y mantenimiento de la corona y polea viajera. 5.3.- Caractersticas del malacate neumtico (ronco), principal y de sondeo. 5.4.- Anclas e indicadores de peso. 5.5.- Tipos de elevadores. 5.6.- Secuencia de actividades para guarnir, deslizar y cortar cables. 6.- SISTEMAS DE CONEXIONES SUPERFICIALES DE CONTROL. 6.1.- Tipos, operacin y arreglo de los preventores. 6.2.- Partes y operacin de la unidad acumuladora para operar los preventores. 6.3.- Medidas de seguridad en la instalacin y desmantelamiento de los preventores. 7.- SARTA DE PERFORACIN Y PRODUCCIN. 7.1.- Caractersticas y manejo de la tubera de perforacin y produccin (grados, roscas, etc.). 7.2.- Caracterstica y manejo de la tubera pesada (H.W.) y lastrabarrenas. 7.3.- Medidas de seguridad en el manejo de las herramientas tubulares. 7.4.- Tipos de barrenas, molinos, martillos y juntas de seguridad. 8.- FLUIDOS DE PERFORACIN Y TERMINACIN. 8.1.- Circuito del sistema de circulacin. 8.2.- Funciones y medidas de los parmetros de los fluidos de perforacin. 8.3.- Tipos de fluidos. 8.4.- Funcin y manejo de los materiales qumicos. 8.5.- Tipos de eliminadores de slidos. 8.6.- Separador gas lodo y Desgasificador. 8.7.- Fluidos para terminacin de pozos. 8.8.- Clculos de volmenes en presas y en pozo. 9.- HIDRULICA BSICA. 9.1.- Partes y mantenimiento en bombas de lodo. 9.2.- Calculo del tiempo de atraso y de un ciclo del fluido de perforacin. 9.3.- Concepto de velocidad anular. 9.4.- Bibliografa

81 81 92 95 97 99 100 102 102 108 114 118 118 128 135 137 156 156 156 161 163 168 169 172 174 176 176 180 183 185

PRLOGOEn ste planeta el elemento ms importante en todo proceso productivo es el ser humano, el cual debe ser atendido en todos sus requerimientos y expectativas, con la finalidad de que en el desempeo de su trabajo, aporte su mejor esfuerzo, productivo y creador.

Una perspectiva fundamental del trabajador tcnico manual es el saberse apto para desempear las labores de su puesto, as como del puesto inmediato superior, lo que le dar una dimensin adecuada de su valor y trascendencia en la empresa.

Por lo tanto la inversin ms productiva que puede realizar una empresa es la capacitacin y adiestramiento de su personal, adicionalmente a la aplicacin adecuada de la tecnologa de punta, con la que se puede asegurar el desempeo optimo del trabajador.

Convencidos de las premisas expuestas y con plena certificacin de resultados positivos se form un grupo multidisciplinario por tcnicos en materia en las operaciones de perforacin y mantenimiento a pozos con reconocida capacidad los cuales comprometidos con esta premisa, portaron sus cmulos de experiencias para adecuar este manual tcnico-prctico para su mejor comprensin y aplicacin didctico.

INTRODUCCINEl petrleo es el energtico ms importante en la historia de la humanidad, es un recurso natural no renovable que aporta el mayor porcentaje del total de la energa que se consume en el mundo.

La Perforacin, considerada como uno de los sistemas ms complejos en la vida del hombre, su mayor funcin es de extraer los hidrocarburos ubicados en los yacimientos petrolferos de nuestra regin siendo el motor de dinamismos principal en las industrias de la nacin.

Por lo tanto, esto representa un reto da con da en el cual el personal involucrado que labora en las actividades de perforacin deber tener los conocimientos necesarios para interpretar los diversos principios conceptos y procedimientos normativos existentes en el ramo, para prevenir accidentes personales y no daar las instalaciones, cuidando de manera inteligente no contaminar el medio ambiente donde se desarrolla.

El MANUAL PARA EL NIVEL I, est estructurado de tal manera que el personal operativo que integran las cuadrillas de Perforacin y Mantenimiento a Pozos podrn tener una herramienta de informacin para fortalecer sus conocimientos tcnicos y de esta manera acrecentar sus aptitudes laborables.

El presente manual consta de nueve captulos, en el cual se encuentran todos los componentes de un equipo de perforacin y Mantenimiento a Pozos, y los conocimientos bsicos que debe de saber un ayudante de perforacin piso rotaria y changos. Tambin se describen los sistemas de circulacin y sus componentes, de tal manera que usted podr calcular los volmenes de fluidos de control requeridos por el sistema.

OBJETIVO GENERALEn el presente manual se manifiesta como un recurso tcnico-practico, en el cual el personal en las categoras de obreros de nuevo ingreso, obreros en funciones de ayudantes de trabajo de perforacin piso rotaria, ayudantes de trabajo de perforacin.

Podrn en un corto plazo poner en prctica los conocimientos adquiridos en sta capacitacin con la finalidad de optimizar tiempos, minimizar riesgos en las operaciones de perforacin y mantenimiento a pozos terrestres, lacustres y marinos.

Hoy en da como trabajadores petroleros se asume la responsabilidad de cuidar el medio ambiente, para un desarrollo de productividad ms competitivo y provocar en los asentamientos humanos un confort social.

CAPITULO 1

1.- MATEMTICAS BSICAS Y PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE FSICA.

1.1.- reas. Concepto de rea: Es todo espacio o extensin ocupado por una figura plana en una magnitud que recibe el nombre de superficie. Concepto de triangulo: A las figuras de tres lados se les llama tringulos y de acuerdo con la longitud de sus lados y tipo de lo ngulos, se dividen principalmente en: a).- Equiltero: Esta figura se define cuando sus tres lados son iguales, con respecto a su longitud. Ejemplo:

h b b).- Issceles: es el tringulo que est formado por dos caras iguales y una desigual, con respecto a su longitud.

Ejemplo: h

b 1

c).- Rectngulo: Esta figura est compuesta por un ngulo recto y dos agudos (con respecto a la abertura de sus ngulos). Ejemplo:

h b La frmula para calcular el rea de un tringulo es la siguiente: Base x Altura A= 2 Donde: b = base h = altura =

bxh 2

Las figuras de cuatro lados reciben el nombre de cuadrilteros y entre ellos se encuentran las siguientes: Cuadrado: Sus lados son iguales cada una de sus esquinas forman ngulos de 90, es decir, que todos sus lados y sus ngulos son congruentes. l

l La frmula para calcular su rea es la siguiente: A=lxl Donde: A = rea l = lado. 2

Rectngulo: Figura geomtrica formada por dos lados mayores y dos menores que forman ngulos rectos de 90.

90

h

b La frmula para calcular su rea es la siguiente: bxh A= 2 Donde: b = base h = altura

Calcular el rea de un terreno aplicando las formulas de un cuadrado y de un triangulo con las siguientes dimensiones:

250 m

400 m

3

Circulo Es una superficie plana limitada por la circunferencia. Circunferencia: Es una lnea curva plana Radio Dimetro Centro cerrada, cuyos puntos estn equidistantes (se hallan a igual distancia) de un punto interior llamado centro.

Dimetro: Es la recta que toca dos puntos de la circunferencia, pasando por el centro.

Radio: Se le llama as a la recta que va del centro a cualquier punto de la circunferencia, por lo general es igual a la mitad del dimetro. La formula para calcular el rea del crculo es: A=xr Donde: = 3.1416 r = radio al cuadrado

El smbolo , se pronuncia en espaol como pi, y representa el nmero de veces que cabe el dimetro en el permetro de la circunferencia.

Permetro: El permetro del crculo es igual al producto de por el dimetro o bien por el doble de radio, y corresponde a la longitud de la circunferencia.

P=xD

P = x 2r

4

Por ejemplo: una tubera de 5 de dimetro tiene un permetro de 5 x , es decir 5 x 3.1416 que da como resultado 15.708 pulg.

Ejercicio: 1.- Mida el dimetro exterior de una tubera. 2.- Multiplique el valor medido por (3.1416). 3.- Mida el permetro de la misma tubera. 4.- Compare los resultados.

1.2.- Volmenes

Es la medida del espacio que limita a un cuerpo. El volumen se mide en unidades cbicas m, pies, pulg, etc.

Ejemplo: 1 m es el volumen que abarca un cubo de 1 m por lado.

1m 1m 1m

5

Con el objeto de conocer cuantas veces contiene un slido geomtrico, a continuacin se dan las formulas para calcular los volmenes de diferentes cuerpos geomtricos. Presa de lodo

h a L Determinar el volumen de lodo de una presa que tiene: 11.00 m de largo 2.20 m de altura y 2.10 m de ancho.

Ejemplo:

Donde:

Formula: Volumen = L x a x h = m

L = Largo a = Ancho h = Altura Volumen = 11.00 x 2.20 x 2.10 = 50.8 m

Cilindro circular recto L = 6.00 m Formula = x r x L = Donde: 0.90 m

h = 1.20 m

= 3.1416 r = Radio al cuadrado l = LargoTanque de diesel

6

Ejemplo: Calcular el volumen de un tanque horizontal de diesel que mide 0.90 m de radio y 6.00 m de largo. Volumen = 3.1416 (0.90)2 x 6.00 = 15.2 m

Formula para calcular el volumen de fluido contenido en un tanque cilndrico de forma horizontal a determinada altura, con la figura del ejemplo anterior calcular el volumen de diesel con una altura de 1.20 m.

Formula: V = 1.33 x h x L Donde: V = Volumen de un tanque cilndrico en m h = Altura del nivel del tanque, en m. L = Largo del tanque en m. 0.608 = Factor 1.33 = Factor Ejemplo: D - 0.608 h

Calcular el volumen del tanque que se encuentra en posicin horizontal, con los siguientes datos: Largo = 6.00 m Dimetro = 1.80 m Altura del nivel del combustible = 1.20 m 7

V = 1.33 x 1.20 x 6.00

1.80 - 0.608 1.20

V = 1.33 x 1.44 x 6.00

1.5 - 0.608

V = 1.33 x 1.44 x 6.00 x 0.9444 = 10.8 m V = 10.8 m

Cuerpo Elptico l

Ejemplo:

Determine

el

volumen

de

un

tanque con los siguientes datos. b a = 3.1416

Tanque de diesel elptico

a = 1.20 m

Formula: V=xaxbxL Donde: = 3.1416 a = semi-eje mayor b = semi-eje menor L = longitud

b = 0.80 m

l = 5.5 m

Sustituyendo: V = 3.1416 x 1.20 x 0.80 x 5.5 = 16.58 m Convirtindolo a litros se multiplica por 1000 (donde 1 litro = 1000ml) 16.58 x 1000 = 16,580 litros

8

1.3.- Presiones.

Es la fuerza ejercida perpendicularmente a una superficie por: un fluido, el peso o empuje de un slido, etc.

Para conocer la presin que ejerce una fuerza sobre una superficie o rea se utiliza la siguiente formula: Donde: Formula F P= A Fuerza Por consiguiente: Presin = rea

P = Presin F = Fuerza A = rea

Las unidades y smbolos en las que se expresa la presin son:

Sistema Mtrico DecimalKilogramo / centmetro cuadrado (kg / cm)

Sistema InternacionalLibras / pulgadas cuadradas (lb / pg)

Factor de conversin

kg / cm

a

lb / pulg

14.22

Factor de conversin

lb / pg Aplicaciones.

a

kg / cm

0.0703

9

Se coloca sobre un plano horizontal un tabln que mide 10.16 cm. de espesor, 30.48 cm. de ancho y 3.66 m de largo; primero se apoya sobre la cara ms grande y despus sobre un extremo.

Si la superficie en que se apoya es muy blanda, evidentemente que el primer caso no se encajar mucho por que el peso se distribuye sobre un rea muy grande. En el segundo caso s se hundir ms puesto que su peso se concentra sobre un rea pequea, tal como se aprecia en las siguientes figuras.

Menor Presin

Mayor Presin

Posicin 1

Posicin 2

Considere que el tabln pesa 68 Kg. en la posicin 1, este descansa sobre un rea de 309.67 cm.

Formula F P= A P = 0.219 Kg / cm

Sustitucin 68 kg P= 309.67 cm2

= 0.219 kg / cm

10

En la posicin 2, el tabln descansa sobre un rea de 111.556 cm Qu presin ejerce? Formula F P= A P= 111.556 cm2 Sustitucin 68 kg = 0.609 Kg/cm2

P = 0.609 Kg / cm Que presin ejerce un mstil sobre sus apoyos dos gatos de tornillo con total de 91.20 cm cuando su estructura pesa 5 toneladas con una carga adicional al gancho de 30 toneladas? Datos rea = 91.20 cm P= Fuerza = 35 tons. 1 tonelada = 1,000 kg 35 tons. X 1000 Sustituyendo: P= 91.20 cm = 91.20 cm 35000 Kg = 383.7 kg/cm A Formula F

P = 383.7 Kg. / cm Si se requiere conocer cual es la presin ejercida en lb / pulg. se utiliza el factor de conversin 14.22. 383.7 kg / cm x 14.22 = 5456 lb./pulg. P = 5456.2 lb./pg Con este ejemplo se observa que en la instalacin de un mstil, es ineludible acondicionar una base con un rea lo suficientemente grande donde se colocar la vigueta. 11

CAPITULO 2

2.- YACIMIENTOS Y GRADIENTES DE PRESIN2.1.- Clasificacin de las rocas.

La ciencia que estudia la tierra y su evolucin es la Geologa. La tierra est formada por una gran variedad de materiales como aire, agua, hielo, minerales, rocas y organismos vivos. Los movimientos relativos de estos materiales por agentes tales como el viento, la lluvia, los ros, las olas, crecimiento de los organismos y la actividad volcnica, ocasionan todos los cambios en la corteza terrestre.

Estos cambios comprenden la formacin de nuevas rocas a partir de otras antiguas, estructuras nuevas en la corteza y nuevas distribuciones de mares y continentes, montaas y llanuras. El paisaje actual es solamente la ltima fase de una serie de variadsima e infinita de paisajes terrestres y marinos. Es por eso que una roca no es slo un conjunto de minerales, sino que es una pgina de la autobiografa de la Tierra; dispuestas en orden apropiado, estas pginas engloban la historia de la Tierra.

Se considera que la Tierra se form junto con el sistema solar, a partir de la condensacin de polvo csmico, hace aproximadamente cinco millones de aos, pasando por una etapa de fusin inducida por la comprensin gravitacional y el desprendimiento de energa de elementos radioactivos. Con el transcurso del tiempo geolgico (millones de aos), al irse enfriando la Tierra, se solidific el material fusionado (magma) dando origen a las rocas gneas que formaron la corteza terrestre. Simultneamente se liberaron masas de vapor y gases que construyeron la atmsfera, generndose lluvias torrenciales que formaron los ocanos. El movimiento del agua, removi partculas de roca, arrastrndolas a los lugares ms bajos. A este proceso se le llamo erosin el cual tambin se debe a la accin del viento, a la formacin de glaciares (hielo) y cambios de temperatura. 12

Finalmente, las partculas o detritos derivados de las rocas gneas fueron transportados y acumulados, proceso que se conoce como sedimentacin. En la siguiente figura puede observarse como ciertos bloques de rocas gneas se han desgastado de sus formas originales (lneas punteadas) y entre estos bloques aparece un valle parcialmente lleno con los sedimentos resultantes.

Pilar Tectnico

Fosa de Peascos

Pilar Tectnico

Valle de sedimentos formada por la erosin.

La siguiente figura

muestra el corte de nuestro planeta en donde se

representa el ncleo magmtica, el ncleo exterior, el manto y la denominada corteza terrestre tambin llamada litosfera que tiene aproximadamente 50 Km de espesor.

Corte transversal de la tierra

13

A continuacin se anotan algunos datos numricos de la tierra:

Dimetro Ecuatorial----------------------------------- 12,757 Km. Dimetro Polar----------------------------------------- 12.714 Km. Longitud del Meridiano Polar----------------------- 40,077 Km. Superficie total------------------------------------------ 510 Millones de km Superficie cubierta por mares----------------------- 361 Millones de km (70.78%) Superficie de tierra emergida------------------------ 149 Millones de km (29.22%) Mayor altura conocida--------------------------------- 8,882 m. sobre el nivel del mar. Mayor profundidad marina conocida-------------- 10,480 m. bajo el nivel del mar.

Como el libro de la tierra es inmensamente largo, se ha clasificado su contenido, del mismo modo que un libre extenso se divide en volmenes, secciones y prrafos; as se dividen los intervalos correspondientes de tiempo, o sea:

Divisiones de un libro:Volumen Capitulo Seccin Prrafo

Intervalos de tiempo:Era Periodo poca Edad

14

Las referencias que hicimos anteriormente de las rocas, son suficientes para mostrar que pueden dividirse en tres grandes grupos, de acuerdo a su origen:

a).- Rocas gneas b).- Rocas sedimentarias c).- Rocas metamrficas

La siguiente figura muestra el ciclo evolutivo de las rocas.CEMENTACIN

a).-

Rocas gneas.-ya sePresin

anot que por el enfriamiento de la Tierra, la materia en estado de fusin dio origen a las rocasCALOR

Rocas Erosin

SedimientosEROSIN

gneas.

Erosin

Las erupciones volcnicas proporcionan una prueba

Rocas gneas RocasEN AM TO

espectacular de que el interior de la Tierra caliente; se encuentra todava

CALOR

Magma

EN

FR

I

bsicamente un volcn es una grieta o apertura por la cual el magma procedente de las profundidades es lanzado a la superficie baja la forma de corriente de lava, nubes explosivas de gases y cenizas volcnicas, dando lugar a nuestras rocas gneas al enfriarse.

b).-

Rocas sedimentarias.- Como producto de los procesos erosivos y por la

accin de agentes de transporte como vientos, ros y mares, as como la propia accin de la va generadora de sedimentos orgnicos, se dio origen a las rocas sedimentarias.

15

Para la industria del petrleo estas rocas son las ms importantes, ya que en ellas ocurre el origen, migracin y acumulacin de depsitos de hidrocarburos. Estas rocas se clasifican a su vez en: Clsticas. Qumicas. Orgnicas.

Las rocas sedimentarias clsticas son aqullas formadas a partir de fragmentos o material clstico, compuesto por partculas de minerales o de otras rocas que ya existan previamente.

Las rocas sedimentarias qumicas son las que se forman por la precipitacin, evaporacin de aguas salubres y reacciones qumicas de sales disueltas.

Las rocas sedimentarias orgnicas son la que se forman por desechos orgnicos de plantas y animales. Rocas sedimentarias

CLSTICASConglomerados Areniscas Limonitas Esquistos

QUMICASCalizas Dolomitas Arena Yeso Sal o anhidrita

ORGNICASTurba Carbn Distomita Calizas

16

Estas rocas poseen dos propiedades importantes que son:

Porosidad Permeabilidad Porosidad.- Los espacios entre las partculas de una roca se denominan

poros, estos espacios pueden ser ocupados por fluidos como agua, aceite o gas, tal y como se observa en una esponja la cual puede contener lquidos o permanecer vaca sin variar su volumen total.

Poros

GranosPorosidad de las rocas

Poros

Granos

En algunas rocas estos espacios pueden o no estar comunicados, lo cual es muy importante, ya que de estos depende que pueda existir flujo a travs de la roca.

El volumen de poros entre el volumen total de la roca nos da una medida porcentual de la porosidad.

As por ejemplo, si tenemos una roca con un volumen de 10cm, con un volumen poroso de 2cm el valor de su porosidad () sera: 2 cm = 10 cm = 0.2 = 20% de porosidad

17

Los valores de porosidad varan segn el tipo y las caractersticas de las rocas en porcentajes de 5 a 25%.

Estas mediciones se hacen a partir de ncleos en laboratorios o indirectamente por medio de anlisis de registros de pozos.

ROCA CONVENCIONAL

ROCA FRACTURADA

MODELO DE FRACTURAS

Pobre

< 20% 20% 30%

Pobre

< >

4% 4% 8%

Buena Alta

Buena Alta

Pobre k Buena Alta

10 md 100 md 1000 mdk

Pobre Buena Alta