PERFORACIÓN ROTARIA
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PERFORACIN
ROTARIA
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INTRODUCCIN
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1. INTRODUCCIN
En Amrica el primer pozo perforado fue el pozo
Drake, perforado en inmediaciones de una
emanacin de petrleo muy cerca de un barranco
bajo la supervisin del coronel Edwin Drake en
Kitusville (Pensilvania), este pozo alcanz una
profundidad mxima de 65 pies en el ao 1859.
Este acontecimiento marc el inicio de la industria
petrolera y por ende avances y renovaciones
tecnolgicas, equipos, herramientas, mitologa,
etc.
Pas un largo tiempo hasta la implementacin de un
mtodo completamente nuevo que es el
denominado mtodo rotario o mtodo rotativo que
fue introducido alrededor de 1900.
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Llanta de Toro Viga Mvil
Tubera de revestimiento
Cable de Perforacin
Barrena
Barras pesadas
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PRINCIPIOS
BSICOS
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2. PRINCIPIOS BSICOS
En el mtodo de la perforacin rotaria el agujero
es perforado por la accin combinada de rotacin
y peso aplicados a un taladro o trpano de acero.
En la perforacin rotaria de rocas el trpano es
conectado a una columna de acero compuesta de
piezas de sondeo (tubera de perforacin) y
portamechas manufacturadas con acero y de alta
resistencia las cuales transmiten al trpano el
efecto de rotacin impartida desde la superficie
por la mesa rotaria y simultneamente ejercen
sobre el trpano el efecto de su peso para ambos
efectos combinados produzcan la perforacin
deseada.
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COMPONENTES
PRINCIPALES
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1. Cabeza de inyeccin o unin giratoria.
2. Cuadrante o kelly
3. Mesa rotaria
4. Sarta de perforacin
a). Tuberas de perforacin (drill pipe)
b). BHA Barras pesadas (heavy weight)
- Portamechas
- Estabilizadores
- Escariador (reamer)
5. Trpano o barrenas
6. Accesorios especiales
3. COMPONENTES PRINCIPALES
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CABEZA DE INYECCIN O UNIN GIRATORIA
Cuello de ganso
Asa
Espiga de conexin
-
DEFINICIN
Llamada tambin unin giratoria es
una herramienta rotatoria que es
colgada del gancho y bloque de
aparejo para suspender y permitir la
rotacin libre de la sarta de
perforacin, este provee una
conexin para la manguera del
cuadrante y un pasadizo para el
flujo del fluido de perforacin
hacia la sarta de Perforacin.
-
FUNCIONES
La unin giratoria realiza tres
funciones especiales:
1. Suspender la sarta de
perforacin.
2. Permitir la rotacin libre del
vstago y la tubera de
perforacin.
3. Conectar la manguera de
inyeccin a travs del cuello de
ganso o cuello de cisne
sirviendo de conducto para la
circulacin de fluido (lodo).
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Asa
Gancho de
Arrastre
Unin
Giratoria
Espiga de
Conexin
Bloque de
Absorcin
Polipasto
Cable de
Perforacin
Manguera de
inyeccin
Cuello de
Ganso
Unin
Giratoria
-
CUADRANTE O KELLY
-
DEFINICIN
Es una pieza pesada de acero, de
cuatro o seis lados, o sea cuadrados
hexagonales, hay casos que son
triangulares y va suspendida entre
la unin giratoria y la mesa rotaria.
El cuadrante va colocado en la
parte superior de la tubera de
perforacin y hace dar vueltas a la
sarta de perforacin a medida que la
mesa rotaria gira
-
FUNCIONES
Tiene tres funciones especiales que
son:
1. Suspender la columna de
perforacin.
2. Hacer que la columna gire.
3. Conducir el fluido de perforacin
dentro de la columna.
Los cuadrantes pueden medir de 37 a
54 pies de largo (11.28 a 16.46mt), pero
40 pies (12.28 mt) es el tamao normal.
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UNIN DEL KELLY CON LAS TUBERAS
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MESA ROTARIA
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DEFINICIN
La mesa rotaria de hecho, es lo que le
da el nombre al sistema de
perforacin rotativo.
Es un sistema de engranajes que en
conjunto con el cuadrante y la
unin giratoria hacen girar la sarta
de perforacin y a la barrena, el
abastecimiento de energa
proveniente de su propio motor o de
un sistema elctrico fuera de la
torre.
-
FUNCIONES
Primero
Hace girar la sarta de perforacin con
todos los accesorios que estn
conectados a su extremo inferior.
Cuando la perforacin avanza, la
mesa rotaria gira en sentido de las
manecillas del reloj.
Segundo
Luego, cuando se extrae la tubera del
hoyo, la mesa rotaria sostiene la
sarta de perforacin con cuas
durante los intervalos cuando la
tubera no se encuentra suspendida.
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ACCESORIOS DE LA MESA ROTARIA
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BUJE DE TRANSMISIN ACCESORIOS DE LA MESA ROTARIA
Es un dispositivo encajado en la mesa
rotaria, por encima del Buje
Maestro por medio del cual pasa el
cuadrante y mediante el cual se
transmite la torsin de la mesa
rotaria al cuadrante y a la sarta de
perforacin tambin llamado buje
de la flecha, buje del cuadrante
o buje de impulsin.
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BUJE DE TRANSMISIN ACCESORIOS DE LA MESA ROTARIA
-
BUJE MAESTRO ACCESORIOS DE LA MESA ROTARIA
El buje maestro es un dispositivo que
va colocado directamente en la
mesa rotaria de tal manera que el
impulso de rotacin o torsin, de la
mesa rotaria pueda ser transmitido
al cuadrante y as pueda girar la
sarta de perforacin.
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BUJE MAESTRO ACCESORIOS DE LA MESA ROTARIA
-
CUAS ACCESORIOS DE LA MESA ROTARIA
Las cuas son piezas de metal en
forma de prismas con dientes u
otros dispositivos de agarre.
Estas se emplean para sostener la
tubera de perforacin en la mesa
rotaria y para evitar que se resbale
dentro del pozo cuando se est
conectando o desconectando el
vstago.
-
CUAS
Cuas
ACCESORIOS DE LA MESA ROTARIA
-
SARTA DE PERFORACIN
-
DEFINICIN
La sarta de perforacin, es un
conjunto de herramientas,
bsicamente tuberas de diferentes
dimetros y funciones que se van
aadiendo segn avanza la
perforacin, las cuales van por
encima de un elemento cortante
denominado Barrena o Trpano (bit)
el cual es el encargado de la
trituracin de la roca en el fondo
del pozo.
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FUNCIONES
- Rotar a altas revoluciones por minuto (rpm)
- Pandearse bajo condiciones de alta tensin
- Circular fluidos bajo elevadas presiones.
La Sarta de Perforacin se compone de
Tuberas y del Arreglo de Fondo de
Pozo.
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TUBERAS
SARTA DE PERFORACIN
-
DEFINICIN
La tubera de perforacin es un tubo de
acero o aleaciones de aluminio usado
para transmitir energa rotaria y los
fluidos de perforacin a la barrena o
trpano situada en el fondo del pozo.
Estas tuberas poseen las siguientes
longitudes:
- Rango 1 18 a 22 pies (5.47 a 6.71m)
- Rango 2 27 a 30 pies (8.23 a 9.14m)
- Rango 3 38 a 45 pies (11.58 a 13.72m).
-
UNIONES DE TUBERAS
Cuando se adoptaron las normas del API
para tuberas de perforacin el diseo
de los extremos de tuberas y
accesorios fue modificado de manera
que ellos se pudiesen atornillar a las
roscas en los extremos de las tuberas
de perforacin, estos accesorios
fueron nominados uniones de tubera y
requieren una herramienta de apriete
(tenazas) sobre ellas para armar o
desarmar la conexin de roscas.
-
Unin de tuberas
Tuberas de perforacin
UNIONES DE TUBERAS
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ARREGLO DE FONDO DE POZO B.H.A.
SARTA DE PERFORACIN
-
DEFINICIN
El Arreglo de Fondo de Pozo es un
Conjunto de Tuberas de distintos
dimetros en forma telescpica
(Varan de menor a mayor), que
cumplen con las funciones ms
importantes dentro de las funciones
que cumple la Sarta de Perforacin,
de all su cuidadoso diseo.
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FUNCIONES
- Prevenir patas de perro
- Producir un hueco de tamao mximo y utilizable
- Mejorar el desempeo de la broca
- Minimizar los problemas de la perforacin
- Minimizar las vibraciones dainas
- Minimizar el peligro de aprisionamiento diferencial
- Reducir problemas de produccin
-
BARRAS PESADAS
Es un componente de
peso intermedio
para la sarta de
perforacin.
Consiste en tuberas
de perforacin de
paredes muy
gruesas con joints
extra largos.
SARTA DE PERFORACIN B.H.A.
-
VENTAJAS DE LAS BARRAS PESADAS
- Reduce considerablemente el costo de la perforacin al eliminar o reducir las
roturas de tuberas en zona de transicin.
- Aumenta el performance y capacidad de alcanzar mayores profundidades de equipos
pequeos al sustituir a los drill collar.
- Representa un ahorro considerable en perforaciones direccionales al reemplazar
a los drill collar, reduciendo problemas
del torque, problemas de cambio de
direccin adems de las posibilidades de
aprisionamiento diferencial.
SARTA DE PERFORACIN B.H.A.
-
PORTAMECHAS
Los portamechas o
lastrabarrenas son
tubos de acero pesado,
de paredes gruesas,
condiciones de rosca
en ambos extremos.
Los portamechas pueden
ser de 3 tipos:
- Estndar o Integrales
- Helicoidales o Espirales
- Cuadrados
SARTA DE PERFORACIN B.H.A.
-
FUNCIONES DE LOS PORTAMECHAS
- Proporcionar peso adecuado sobre la barrena para perforar.
- Mantener el peso para impedir que la sarta de perforacin sea sometida a fuerzas de
pandeo.
- Dar paso adecuado a la circulacin de fluido de perforacin en sus lados externos
y la pared del pozo.
- Ayuda a proveer el efecto del pndulo para hacer que la barrena perfore un pozo ms
cercano a la vertical.
- Minimizar los problemas de estabilidad debido a las vibraciones.
- Aminora los problemas de control de direccin debido a la inflexibilidad que se le
da al BHA.
SARTA DE PERFORACIN B.H.A.
-
ESTABILIZADORES
Es una herramienta que
se coloca cerca de la
barrena y a menudo
ms arriba de esta, en
la sarta de
perforacin y es
utilizada para cambiar
el ngulo de
desviacin en el pozo
mediante el control
del punto de contacto
entre el hoyo y los
portamechas.
SARTA DE PERFORACIN B.H.A.
-
ESCARIADORES
Los escariadores son
herramientas que se
emplean para
ensanchar el dimetro
del pozo en algn
lugar reducido del
mismo pozo.
Un escariador es
colocado entre el
trpano y el
portamechas para
mantener el calibre
del pozo en
formaciones duras.
SARTA DE PERFORACIN B.H.A.
-
TRPANO O BARRENA
El trpano llamado
tambin (barrena,
broca o mecha) es la
herramienta ms
importante en la
perforacin cuyo
servicio avanza al
trabajo de
perforacin, cortando
las rocas,
atravesando
formaciones,
profundizando el
pozo.
-
PENETRACIN
Los mayores factores que
afectan a la
penetracin son:
1. Sobre balance.-
2. Peso sobre el trpano.-
3. RPM (Revoluciones por
minuto).-
Cantidad de
recortes generados.
Velocidad de
remocin de los
Recortes
TRPANOS O BARRENAS
-
DISEO Y SELECCIN
a). Longitud de los dientes.-
b). Forma de los dientes.-
c). Nmeros de dientes.-
d). Perfil de la estructura de corte y offset
de los conos.-
e). Optimizacin hidrulica.-
TRPANOS O BARRENAS
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FACTORES DE LA ROCA EN EL DISEO
- Abrasividad.-
- Dureza.-
- Resistencia a la compresin.-
- Plasticidad.-
- Permeabilidad.-
- Elasticidad.-
- Porosidad.-
- Presin poral.-
- Pegajosidad.-
- Presin de sobrecarga.-
TRPANOS O BARRENAS
-
CLASIFICACIN
Trpanos de rodillos
Trconos de dientes
de acero
Trconos de inserto
de Carburo de
Tungsteno.
Trpanos compactos o
de Diamantes
Trpanos PDC y TSP
TRPANOS O BARRENAS
-
TRICONOS DE DIENTES DE ACERO
Es una barrena de
rodillos que en la
superficie de cada
cono est integrada
por filas de dientes de
acero (dientes
fresados).
Dependiendo del tipo de
formacin a perforar
los dientes de las
barrenas estn
diseados de acuerdo a
la dureza
TRPANOS O BARRENAS
-
TRICONOS DE INSERTOS
En estas brocas los
dientes son de carburo
de tungsteno
insertados a presin en
agujeros perforados
para este propsito en
los conos.
La ventaja del trpano de
carburo de tungsteno
es que ellos son ms
duros.
TRPANOS O BARRENAS
-
DISEO DE LOS TRICONOS
El diseo de las barrenas
ya sea de acero o de
insertos, est
constituido de
elementos como ser
cojinetes, cojinetes de
rodillo, cojinetes
sellados, cojinetes de
chumacera, tambin
estn provistos de
cortadores de calibre
y conductores para
los fluidos de
perforacin
TRPANOS O BARRENAS
-
DESGASTE DEL TRPANO
-Interferencia del
cono
-Erosin del cono
-Deslizamiento del
cono
-Conos rajados
-Desgaste fuera del
centro
-Deformacin del
ncleo central
TRPANOS O BARRENAS
-
CONSECUENCIAS DEL DESGASTE
- Abrasin normal.-
- Arrastre.-
- Redondeo del calibre.-
- Desgaste de lo cojinetes.-
TRPANOS O BARRENAS
-
TRPANOS COMPACTOS
Otro tipo de barrenas
llamadas de diamantes,
por que su elemento
cortante lo forman
diamantes industriales
incrustados en el
cuerpo de la barrena
El diamante es 2.5 veces
ms fuerte que el
carburo de tungsteno.
TRPANOS O BARRENAS
-
TIPOS DE TRPANOS COMPACTOS
- El compacto de
diamante
policristalino (PDC).
- El policristalino
trmicamente
estable (TSP).
As mismo los trpanos
compactos pueden
ser de Cuerpo de
Matriz y Cuerpo de
Acero, dependiendo
del material.
TRPANOS O BARRENAS
-
TRPANOS CUERPO DE MATRIZ TRPANOS O BARRENAS
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TRPANOS CUERPO DE ACERO TRPANOS O BARRENAS
-
TRPANOS DE DIAMANTE
Un trpano de
diamante es
habitualmente un
trepano de cabezal
fijo o un trpano de
corte. Es llamado
trpano de corte
debido a que corta
a la roca
rebanndola como
un cuchillo en vez
de estriar o
astillar como un
trpano de rodillo
TRPANOS O BARRENAS
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TRPANOS ADIAMANTADOS TRPANOS O BARRENAS
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BARRENAS DE USOS ESPECIALES TRPANOS O BARRENAS
-
ACCESORIOS ESPECIALES
Los accesorios especiales o herramientas
giratorias de torsin y de potencia son
dispositivos importantes en el uso comn, los
cuales ayudan a realizar el trabajo de
equipo rotario principal, con el uso de
herramientas de potencia se facilita el
trabajo del perforador para aplicar en el
momento preciso las fuerzas para accionar
el cable de las tenazas.
Cadena de enrosque
Llaves de Cadena Crossover
Tijera hidrulica
Llaves de Cadena o tenazas
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ACCESORIOS ESPECIALES
-
ACCESORIOS ESPECIALES
-
ACCESORIOS ESPECIALES
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TOP DRIVE
-
TOP DRIVE
Es una tecnologa para perforacin rotaria
no convencional que consiste de un motor
hidrulico o elctrico suspendido en la
torre de un equipo de perforacin el cual
hace rotar la sarta de perforacin y el
trpano, esta tecnologa es usada
actualmente en la perforacin de pozo.
Usando TOP drive se elimina la necesidad de
utilizar el cuadrante o kelly y la mesa
rotaria, eliminando la mayor cantidad de
tareas manuales brindando mayor seguridad
al reducir los riesgos asociados a estas
-
TOP DRIVE
-
TOP DRIVE
- Mecanismo extensor.-
- Margen de velocidades altas y bajas.-
- Cuchara (spoon).-
- Vlvula de control manipulada a control
remoto.-
- Carril de torsin.-
- Cojinete Pivotante.-
- Mecanismo para inclinacin.-
- Fijador de conexiones.-.
- Grabber o llave de contrafuerza.-
- Elevadores automticos.-
COMPONENTES DEL TOP DRIVE
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TOP DRIVE
- Mayor seguridad en la perforacin.
- El TOP drive puede conectar y desconectar
los tubos en forma directa reduciendo por
lo tanto los peligros que significan el uso de
llaves de fuerza y la cadena de enroscar
tubera.
- Los elevadores automticos de tubera
operados a control remoto por el
perforador, elimina los accidentes que
ocurren cuando las cuadrillas tienen que
operar elevadores manualmente.
VENTAJAS DEL TOP DRIVE
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PERFORACIN
OFFSHORE
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PERFORACIN OFFSHORE
La perforacin OffShore o en el Mar, es una
perforacin tambin de tipo rotaria con
caractersticas similares a la Perforacin
Rotaria en Tierra, la diferencia radica en
que existe un tramo de agua entre la
estructura de perforacin y la masa rocosa
a perforar.
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PERFORACIN OFFSHORE
Barcazas de Perforacin Aparejos Jack Up
APAREJOS DE PERFORACIN MVILES
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PERFORACIN OFFSHORE
Aparejos Sumergibles
APAREJOS DE PERFORACIN MVILES
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PERFORACIN OFFSHORE
Barcos Perforadores
APAREJOS DE PERFORACIN MVILES
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PERFORACIN OFFSHORE
PLATAFORMAS DE PERFORACIN Y PRODUCCIN
