07 sistema de circulación

Sección 3.4 Pág. 1 de 12

Introducción al Equipo de Perforación

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El Sistema de Circulación

3. 4. 0. Descripción del Sistema de Circulación El sistema de circulación proveé el equipo, los materiales y las areas para preparar, mantener y acondicionar el fluído de perforación. El sistema de circulación tiene cuatro componentes principales:

1. El Fluido de perforación 2. El área de preparación 3. El equipo de circulación



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4. El área de acondicionamiento

3. 4. 1. El Fluído de Perforación El fluído de perforación es una mezcla líquida de varios componentes que pueden incluir: agua (dulce o salada), aceite, arcilla, aditivos químicos, gas o aire. En el campo generalmente se le denomina Lodo. El lodo es circulado a través de la sarta de perforación dentro del pozo. 3. 4. 1. 1. Funciones Principales del Fluído de Perforación:

1. Proveer Potencia Hidráulica (hhp) a la barrena para mantener limpio el fondo del Pozo: El fluído saliendo de la barrena con fuerza remueve los recortes del pozo, ayudando a mantener la máxima tasa de penetración posible.



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2. Transportar los fuera del pozo: Los recortes removidos del fondo son suspendidos en el fluído de perforación y transportados a la superficie a través del espacio anular (espacio entre las paredes del pozo y la sarta de perforación). La viscosidad del fluído puede suspender los recortes aun cuando se haya parado la circulación. 3. Soportar las paredes del Pozo: El fluído de perforación recubre las paredes del pozo. Este recubrimiento reduce las perdidas de fluído a la formación, la contaminación y la formación de cavernas en el hoyo. El espesor de este recubrimiento es monitoreado cuidadosamente debido a que puede reduce el diámetro del hoyo. 4. Previene la entrada de Fluídos de formación dentro del pozo: La presión hidráulica generada por el peso de la columna de lodo contra las paredes del pozo evita la entrada de Fluídos de formación al pozo. La presión es determinada por la densidad del fluído y la profundidad del pozo. 5. Lubricar y Enfriar la barrena y la sarta de perforación: Una de las funciones principales del fluído de perforación es de lubricar y enfriar la barrena. Adicionalmente también lubrica la sarta de perforación y las paredes del hoyo reduciendo la fricción en el pozo. Composición del Fluído de Perforación: Las condiciones del hoyo y los tipos de formación a perforar determinan la composición del fluído a utilizar en un determinado pozo: Hay tres tipos básicos de Fluídos de Perforación: 1. Fluídos de Perforación Base Agua: Es el tipo de fluído mas comúnmente utilizado debido a que es económico de mantener, más fácil de utilizar y crea un recubrimiento que proteje el hoyo. La composición de los Fluídos de Perforación de varias combinaciones y cantidades de agua dulce o salada, arcilla y aditivos químicos. 2. Fluídos de Perforación Base Aceite: Se utilice Fluídos de perforación base aceite para perforar: formaciones solubles en aguan, pozos profundos y calientes, areas que presentan pegaduras por presión diferencial o cuando se requiere una mejor lubricación. Los Fluídos de perforación base Aceite son generalmente mas costosos de preparar y mantener.



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3. Fluídos de Perforación Aireados o Gasificados: Apenas un 1% de todos los Fluídos de perforación son aireados o gasificados. Su principal ventaja es que se obtienen tasas de penetración más altas. 3. 4. 2. El Área de Preparación: Este es el área donde se prepare y mantiene el fluído de perforación. La preparación y el mantenimiento del Fluido de Perforación es esencial para el éxito de las operaciones de perforación. 3. 4. 2. 1. La Rutina de Preparación Hay cuatro rutinas principales durante la preparación del fluído de perforación. Estas son:

1. Preparación Inicial. 2. Adición de material densificante (aumento del peso de lodo) 3. Dilución (disminución del peso de lodo) 4. Cambio en la formulación química del lodo

El área de preparación del fluído de perforación consiste en un conjunto de equipos cuidadosamente dispuestos para facilitar la preparación o tratamiento del fluído de perforación. Generalmente incluye lo siguiente:

• Almacén de Química: Área cerrada para guardar los aditivos del lodo

• Tanques o presas de lodo: contenedores metálicos que facilitan el almacenamiento y manejo del fluído de perforación.

• Silos: contenedores con fondo en forma de embudo para almacenar los aditivos utilizados

en gran cantidad como lo son las arcillas y el material densificante. Estos contenedores operan con la gravedad o son asistidos con aire.

• Tolva de Mezclado: equipo en forma de embudo que utilice el vacío para agregar

materiales sólidos al fluído de perforación.



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El lodo que fluye a través de la tobera genera un efecto de succión conocido como efecto Venturi. 3. 4. 2. 2. Tratamiento y Prueba: Las dos variables principales la viscosidad y la densidad son controladas tratando el fluído de perforación con varios aditivos y monitoreándolo constantemente. Peso o Densidad del Lodo:

Se utilizan aditivos para controlar el peso o densidad del lodo. Para esto se utilice una balanza que convierte una cierta cantidad de fluído de perforación en una unidad de peso; generalmente en libras por galón o kilogramos por litro.



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Viscosidad:

La viscosidad es la resistencia del fluído a fluir. Esta resistencia se debe a la fricción interna que resulta de las fuerzas de cohesión y adhesión. La viscosidad se mide en un embudo de Marsch, contando los segundos requeridos para que un cuarto de galón fluya por el embudo. 3. 4. 2. 3. Instrumentos para Monitorear el Fluído de Perforación: Adicionalmente el fluído de perforación es monitoreado por una serie de instrumentos localizados sobre o cerca de las presas de lodo que se pueden leer en la consola del perforador.

Estos incluyen:



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• Totalizador de Volumen en Presas (PVT): mide la ganancia o pérdida de fluído de perforación en el hoyo a través de flotadores colocados en cada presa.

• Indicador de emboladas de la bomba de lodos: mide la tasa de circulación mostrando el número de emboladas por minuto producidas por la bomba de lodos.

• Medidor de flujo: mide el flujo en la salida del pozo. El incremento del flujo puede indicar que se ha producido un influjo.



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El fluído es movido desde el área de preparación, a través de la sarta de perforación y el espacio anular, donde es transportado ya en la superficie al área de acondicionamiento antes de ser enviados a los tanques para ser recirculado. 3. 4. 3. El Equipo de Circulación Básicamente consiste en:

1. La presa de succión: contenedor metálico utilizado para contener y controlar el fluído de perforación.

2. Tolva de Mezclado: equipo para agregar rápidamente sólidos al fluído de perforación.

3. Línea de Succión: línea que conecta las presas con las bombas.

4. Bombas de Lodo: son el corazón del sistema de circulación. Mueven grandes cantidades

de lodo bajo presión.

5. Línea de Descarga: transporta el fluído de perforación hasta el tubo vertical.

6. Tubo Vertical: tubería de acero anclada verticalmente a un lado del mástil y esta conectada a la manguera rotatoria.

7. Manguera Rotatoria: manguera de goma fuerte y flexible que permite el movimiento

vertical de la sarta de perforación.



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8. Sarta de Perforación: incluye la unión giratoria, la flecha o el top drive, la sarta de perforación y la barrena.

9. El Anular: Es el espacio entre la sarta de perforación y las paredes del pozo.

10. La Línea de Retorno: acarrea el fluído por gravedad desde el pozo hasta el área de

acondicionamiento.

11. Tanque o Presa de Asentamiento: contenedor de acero utilizado para almacenar el fluído de perforación durante el acondicionamiento. También se le conoce como trampa de arena.

12. Área de acondicionamiento: incluye equipo utilizado para limpiar el fluído de

perforación después de que sale del pozo.

3.4. 4. El Equipo de Acondicionamiento: El uso efectivo del equipo de acondicionamiento ayuda a reducir significativamente el desgaste en la bomba de lodos. La reducción en la cantidad de sólidos de formación en el fluído de perforación beneficia a todo el sistema y se requieren menor cantidad de aditivos y químicos.



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3. 4. 4. 1. La Temblorina (Shale Shaker):

El fluído de perforación sale directo del pozo a las Temblorinas. Su función primaria es remover los recortes de mayor tamaño del fluído de perforación. Esto se logra hacienda pasar el fluído de perforación por mallas vibratorias. 3. 4. 4. 2. El Desarenador (Desander):

Equipo de Limpieza de Lodo con

Hidrociclones (conos) El Trabajo de los Hidrociclones (conos)

El desarenador consiste en varios conos que remueven las partículas sólidas de menor tamaño que pasan a través de las mallas de las temblorinas. El fluido de perforación es forzado a través de un



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cono presurizado donde las partículas mas pesadas son removidas por el fondo por la fuerza centrífuga. 3. 4. 4. 3. El Desarcillador (Desilter): El desarcillador es igual al desarenador en el funcionamiento y operación con la particularidad que el desarcillador puede remover partículas muy pequeñas presentes en el fluido de perforación. 3. 4. 4. 4. El Desgacificador (Degasser):

Su función es eliminar los gases del fluído de perforación debido que los gases:

• Reducen la densidad • Reducen la eficiencia de la bomba • Disminuyen la presión hidrostática • Incrementan el volumen del fluído de perforación



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3. 4. 4. 5. El separador Gas-Lodo:

Es un tanque que se encuentra conectado al múltiple de estrangulación con líneas de alta presión. Sus funciones principales son:

• Eliminar grandes cantidades de gases atrapados en el fluído de perforación. • Recolectar los fluidos retronándolos al desgacificador • Desviar los gases inflamables o venenosos a una distancia segura del equipo.

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