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1. SISTEMA DE POTENCIA Sistema encargado de generar energía aprovechable por el taladro, especialmente para las operaciones de levantamiento y circulación. La potencia máxima teórica requerida está en función de la mayor profundidad que pueda hacerse con el taladro y de la carga más pesada que represente la sarta de tubos. Debe disponerse de una potencia adicional a la máxima teórica como factor de seguridad en casos de atasque de la tubería. Consiste básicamente de dos o más motores.


EQUIPO DE PERFORACION Los requerimientos de potencia varían con la profundidad, una buena aproximación de estos requerimientos se presenta en la siguiente tabla: 1300 - 2200 m

550 HP

2100 – 3000 m

750 HP

2400 – 3800 m

1000 HP

3600 – 4800 m

1500 HP

3600 – 5400 m

2100 HP

3900 – 7600 m

2500 HP

4800 – 9100 m

3000 HP


SISTEMA DE POTENCIA O SUMNISTRO DE ENERGIA


2. SISTEMA DE ELEVACION Y SOPORTE ESTRUCTURAL La función más importante del sistema de elevación es la de soportar el sistema rotatorio durante las operaciones de perforación, proporcionando además el equipo y área de trabajo necesarios para izar, bajar y sostener el peso de la tubería de perforación y de completamiento. Meter en el hoyo, sostener en el hoyo o extraer de él tan pesadas cargas de tubos, requiere de un sistema de elevación robusto, con suficiente potencia, aplicación de velocidades adecuadas, freno eficaz y mandos seguros que garanticen la realización de las operaciones sin riesgos para el personal y el equipo. El sistema de elevación se divide en dos partes principales: la estructura de soporte y el equipo de elevación.


1. SISTEMA DE ELEVACION:

ESTRUCTURA DE SOPORTE  TORRE  SUBESTRUCTURA  ENCUELLADERO


Malacate: Esta ubicado entre las dos patas traseras de la torre. Su funcionamiento está a cargo del perforador. Suministra el levantamiento y la potencia para el freno requeridos para subir y bajar las sartas. Las partes principales son: •Tambor •Freno •Transmisión •Torno auxiliar o cabeza de gato


En el tambor se encuentra enrollado el cable de perforación que permite el movimiento del bloque viajero. El freno posee la capacidad de tener y sostener las cargas impuestas cuando se va bajando la tubería. La transmisión suministra el medio para el cambio de dirección y velocidad del bloque viajero. El torno auxiliar se mueve continuamente y se usa para asistir en el levantamiento de equipos que se encuentran en el piso. Las dimensiones del malacate varían según su potencia. Su peso puede ser desde 4,5 hasta 35,5 toneladas de acuerdo con la capacidad de perforación del taladro.


EQUIPO DE PERFORACION Malacate


Cable de perforaci贸n Se encuentra en el carrete del malacate, enlaza los otros componentes del sistema de levantamiento como lo son las poleas fijas y el bloque viajero. Consta generalmente de 6 ramales torcidos. Cada ramal esta formado a su vez por 6 o 9 hebras exteriores torcidas que recubren otra capa de hebras que envuelven el centro del ramal. Finalmente los ramales cubren el centro o alma del cable que puede ser formado por fibras de acero. La torcida de los ramales puede ser izquierda o derecha pero se prefiere la derecha. Los hilos de los ramales pueden ser en el mismo sentido o contrario al de los ramales.


EQUIPO DE PERFORACION

Cable de perforación – Diseños de enmallado


El Cable de perforación debe: •Ser fuerte para resistir grandes fuerzas de tensión •Aguantar el desgaste y ser flexible para que en su recorrido por las poleas el tanto doblarse y enderezarse no debilite su estructura •Ser resistente a la abrasión y a la corrosión Normalmente el diámetro es de 22 mm a 44 mm con valores intermedios que se incrementan en 3.2 mm aproximadamente. Según su calibre y tipo de fabricación su resistencia mínima de ruptura es tensión puede ser de 31 a 36 toneladas y la máxima de 75 a 139 ton.

El peso por metro de cable va desde 2 kg hasta 8,5 Kg según su diámetro. Por lo tanto el peso de 100 m de cable representa de 200 a 850 kilos.


Torre de Perforación: Suministra la altura necesaria para levantar secciones de tubería desde el piso de la torre hasta el hueco. Tienen forma piramidal y la más común es la rígida cuyas cuatro patas se asientan y aseguran sobre las esquinas de una subestructura metálica muy fuerte. La parte superior de esta estructura puede tener una altura de 4 a 8,5 m. Esta altura permite el espacio libre deseado para trabajar con holgura en la instalación de tuberías, válvulas y otros accesorios de control.


Entre pata y pata la distancia puede ser de 6,4 a 9,1 m, según el tipo de torre y el área del piso entre 40 y 88 m2. La altura puede ser de 26 a 46 m. El encuelladero se encuentra a 13, 24 o 27 m del piso según la altura total de la torre. La torre tiene que ser fuerte para soportar el peso de la tubería que se le recuesta y además para soportar la carga del viento que puede tener velocidad máxima de 120 a 160 Km/h.

En el tope de la torre hay una base donde se instala el conjunto de poleas fijas.


Aparejo de poleas. Está formado por: •Bloque corona •Bloque viajero •Línea de perforación Se utilizan para obtener la mayor ventaja mecánica para manejar más fácilmente grandes cargas. El cable del malacate a las poleas fijas se denomina cable vivo o móvil que se enrolla o desenrolla del malacate al subir o bajar el bloque viajero. Cuando por razones de uso hay que cambiarlo se procede a desenrollarlo del malacate, cortarlo y correrlo de tal manera que se use cable nuevo.


Generalmente el número de cables entre el bloque fijo y el viajero puede ser 4, 6, 8, 10, 12 o más de acuerdo al peso máximo que deba manejar. El bloque viajero es una pieza muy robusta que puede pesar entre 1,7 y 11,8 toneladas y tener capacidad de carga entre 58 y 682 toneladas. En el extremo inferior se encuentra un gancho donde se cuelga la swivel.


3. SISTEMA DE CIRCULACIÓN Sistema por donde circula el fluido de perforación. Inicia en el lugar del almacenamiento de materiales para el fluido de perforación; continúa a través de las bombas y equipos mezcladores de lodo (equipo de circulación), hasta llegar al extremo final que serán los tanques de reacondicionamiento de lodo. Está constituido principalmente por: Tanques de lodo Tubería elevada Línea de retorno de lodo Eliminador de lodo Depósitos de lodo Depósitos de agua salada

Bombas de lodo Manguera de lodo Zaranda de lodo Desarenador Desgasificador


3. SISTEMA DE CIRCULACION


3. PARTES DEL SISTEMA DE CIRCULACION:  AREA DE PREPARACION DEL FLUIDO

TANQUES

 DEPOSITO DE MATERIALES  MEZCLADORES

BOMBAS - MANGUERA  UNION GIRATORIA

 EQUIPOS DE CIRCULACION

 KELLY  TUBERIA DE PERFORACION  BROCA

 ANULAR (Hueco – tuberia per)

AREA DE REACONDICIONAMIENTO DEL FLUIDO

ZARANDA VIBRATORIA

 DESGASIFICADOR  DESARENADOR  DESLIMADOR


El proceso de circulación de lodo comienza con las bombas de descarga, las cuales envían determinado volumen de fluido a determinada presión hasta el fondo del hoyo, vía el circuito descendente formado por la tubería de descarga de la bomba, el tubo del paral, la manguera , la junta rotatoria, la kelly, la sarta de perforación y la broca para ascender a la superficie por el espacio anular creado por la pared del hoyo y el perímetro exterior de la sarta de perforación. Del espacio anular, el fluido de perforación sale por el tubo de descarga hacia el cernidor (zaranda vibratoria o shale shaker) que separa la roca del fluido y de allí sigue al tanque de asentamiento para luego pasar a otro donde es acondicionado para ser nuevamente succionado por la bomba. La descarga de la bomba se une, por medio de una tubería de diámetro apropiado, al tubo subiente o paral ubicado en la torre. El paral y la swivel se unen por una manguera flexible pero muy resistente. La longitud de la manguera puede ser desde 11 hasta 28 metros.


El fluido de perforación

Según el API es aquel empleado en la perforación rotatoria para desempeñar funciones especificas durante la perforación. Se le denomina comúnmente lodo de perforación y esta compuesto principalmente por agua (o aceite) y por una arcilla y otros aditivos químicos. Las 8 funciones principales son: 1.Transporte de ripios 2.Suspensión de ripios si se detiene la perforación 3.Control de presiones del subsuelo 4.Lubricación y enfriamiento de la sarta 5.Soporte de las paredes del hoyo 6.Suspensión de la sarta y del revestimiento 7.Operaciones de registros eléctricos 8.Transmisión de la fuerza hidráulica


FLUIDOS DE PERFORACION

TIPOS DE FLUIDOS DE PERFORACION – CLASIFICACIÓN CONVENCIONAL

LODOS

LODOS

LODOS

BASE AGUA

BASE ACEITE

NEUMATICOS

DE EMULSION

DE EMULSION

NORMAL

INVERSA


FLUIDOS DE PERFORACION PROPIEDADES

 DENSIDAD  PERDIDAS DE FILTRADO

 PH  VISCOSIDAD PLASTICA REOLOGIA

 PUNTO DE CEDENCIA  VISCOSIDAD APARENTE  FUERZA DE GEL  VISCOSIDAD DE EMBUDO

 CONTENIDO DE SÓLIDOS


4. SISTEMA ROTATORIO Está diseñado para producir la rotación de la broca. Consta básicamente de: •Mesa rotaria •Unión giratoria (Swivel) •Cuadrante (Kelly) •Sarta de perforación •Broca


2. SISTEMA DE ROTACION PARTES DEL SISTEMA DE ROTACION:

LA UNION GIRATORIA  CUADRANTE (KELLY)  MESA ROTARIA  TUBERIA DE PERFORACION  BROCA


Mesa rotaria: Va instalada en el centro del piso de la torre. Tiene dos funciones principales:

1.Impartir el movimiento de rotación a la sarta de perforación 2.Sostener el peso de la sarta cuando sea necesario. La mesa debe soportar cargas estáticas o en rotación que varían según la profundidad del pozo. Estas pueden ser desde 70 hasta 1000 toneladas. Su velocidad hasta de 500 rpm. Su peso aproximado es de 2 a 12 toneladas. La dimensión principal y la que representa su clasificación es la apertura circular que tiene en el centro para permitir el paso de las brocas y tuberías de revestimiento. Esta apertura única y máxima que tiene cada mesa permite que se les designe como 305, 445, 521, 698, 952 ó 1257 mm correspondientes a 12, 17 ½, 20 ½, 27 ½, 37 ½ y 49 ½ respectivamente.


Uni贸n Giratoria (Swivel): Permite la rotaci贸n de la sarta y a su vez soporta el peso de la misma. Posee un estribo conectado al gancho del bloque viajero y un cuello de ganso en la parte superior que permite la conexi贸n con la manguera de lodo. En la parte inferior posee un tubo que se conecta con la Kelly.

Su peso var铆a entre 0,5 y 3,3 toneladas.


Kelly: Es una tubería de acero muy fuerte cuya superficie externa es cuadrada, triangular, hexagonal o redonda y acanalada. Su longitud varía entre 40 y 60 pies. Esta ubicada entre la swivel y el primer tubo de perforación. Tiene rosca izquierda en la unión con la swivel y rosca derecha en su conexión con la tubería de perforación. Sarta de perforación: La sarta de perforación es una columna de tubos de acero de fabricación y especificaciones especiales en cuyo extremo inferior van enrocados los drill collars a la broca.


BROCAS Las brocas también denominadas mechas, son los elementos que colocados en el extremo inferior de la sarta, encargados de cortar, triturar y abrir paso a través de las formaciones, mediante peso y rotación aplicadas sobre ellas. En los primeros años de la perforación rotatoria se utilizó la broca de aletas compuesta por dos o tres aletas, la cual se comportaba bien en estratos blandos y semiduros pero en los estratos duros o muy duros el avance de la perforación era lento o casi imposible. El filo de la aleta se tornaba romo rápidamente. A partir de 1909 hizo su aparición la broca de conos giratorios, la cual es la más usada en la actualidad. Las hay de 2, 3 ó 4 conos. Además posee unos orificios o boquillas por donde sale el fluido de perforación. Pueden ser divididas en dos grandes grupos, las de conos, y las de cortadores fijos. De conos De dientes De Insertos

De cortadores fijos

De diamantes tipo insertos De diamantes naturales


LA BROCA


DRILL COLLARS Son tubos de paredes muy gruesas que se emplean para suministrar peso a la broca y suministrar rigidez a la sarta. Los hay de tres tipos 1.Estรกndar o lisos 2.En espiral 3.Groove o cremallera Son de diรกmetro mayor que el drill pipe pero menor que el de la broca. Se fabrican de acuerdo a normas API utilizando aleaciones de aceros especiales como cromo y molibdeno. Su longitud puede ser de 9, 9.5, 9.75, 12.8 y 13.25 m. Los diรกmetros externos de 7 a 11 pulgadas.


DRILL PIPE

Además de hacer girar e imponer peso, es parte esencial del conducto que lleva el fluido de perforación desde las bombas hacia el fondo del hoyo, a través de la broca. Por lo cual está sometida a fuertes fuerzas de rotación, de tensión, de compresión, de flexión y pandeo, de torsión, etc. Los diámetros más comunes son 3 ½, 4, 4 ½, 5 y 5 ½. La longitud varía de acuerdo al rango API •Rango 1: de 5,5 m a 6,7 m •Rango 2: de 8,2 m a 9,1 m •Rango 3: de 11,6 m a 13,7 m


5. SISTEMA DE PREVENCIÓN O CONTROL Se usa principalmente para prevenir el flujo descontrolado de los fluidos de formación hacia el wellbore. Cuando se desplaza fluido de la formación hacia el wellbore, mezclado con el lodo se define como amago de reventón (kick). El sistema de control permite: •Detectar amagos de reventón •Cerrar el pozo en superficie •Circular el pozo presionado para desalojar estos fluidos e incrementar la densidad del lodo •Mover la sarta de perforación bajo condiciones de presión •Desviar el flujo fuera del equipo y del personal de perforación


El flujo de fluidos desde el pozo, causado por un amago se controla o detiene por un sistema empacado llamado preventoras que se encuentran por debajo de la mesa rotaria. Básicamente consta de un preventor anular, ubicado en la sección superior, una serie de preventores de ariete que cierran sobre tuberías de diámetro especifico y las bridas de perforación, que además de servir de espaciadores, sirven como conexiones a las líneas de matar y estrangular. Preventor anular: Contiene un obturador de empaque fabricado de caucho reforzado con acero que al cerrar forma un sello alrededor de la tubería, el cuadrante o sobre el hueco perforado.


Preventor de ariete: Cierran únicamente sobre tuberías de diámetros específicos o sobre el hueco perforado. Se les designan como: 1. Ariete de tubería: Forma un sello alrededor de aquellas tuberías cuyos diámetros corresponden al diámetro del ariete. 2. Preventor de ariete ciego: Cierra sobre el hueco perforado

3. Arietes cortantes: cortan las tuberías y después cierran sobre el resultante hueco abierto. Bridas de perforación: Son espaciadores entre los diferentes preventores de ariete y sirven de conexiones a la línea de estrangular (la que circula el amago fuera del hueco perforado) y la línea para matar (bombea fluidos de perforación hacia el hueco).


SISTEMA DE SEGURIDAD PARTES DEL SISTEMA SEGURIDAD O PREVENCION:

PREVENTORA ANULAR  PREVENTOR TIPO ARIETE DE TUBERIA  PREVENTOR TIPO ARIETE CIEGO  PREVENTOR TIPO ARIETE CORTANTE  BRIDAS  CONTROLES

ACUMULADOR

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