amortiguador para la producción de impactos y vibraciones slb
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-tecnología de innovadoras para la perforación.-parámetros de operación.-construcción duradera y confiable.-amortización continua de los choquesTRANSCRIPT
Shock SubAmortiguador para la reducción de impactos y vibraciones
Durante las operaciones de perforación y fresado, la barrena de perforación imparte varias cargas dinámicas de impacto a la sarta de perforación. Estas cargas, de naturaleza cíclica, pueden producir la falla prematura de la sarta de perforación y los componentes del equipo de perforación, una velocidad de penetración (ROP) baja, y problemas con el pozo, lo cual se traduce en un costo de perforación por metro más elevado.
El amortiguador de reducción de impactos y vibraciones Shock Sub* es un componente de la sarta de perforación diseñado para absorber y amortiguar las cargas dinámicas axiales variables producidas por la barrena durante las operaciones “normales” de perforación mediante la interrupción del ciclo armónico generado por la barrena. La herramienta utiliza una acción de resorte bidireccional que le permite ajustarse automáticamente a una amplia gama de valores de peso sobre la barrena (WOB). A medida que se producen las cargas axiales, la energía es absorbida mediante la utilización del arreglo de resortes Belleville, en tanto que la amortiguación de la fuerza se logra por la fricción mecánica.
Tecnologías innovadoras para la perforación modernaLos avances registrados en la tecnología de perforación exigieron el rediseño de las herramientas de choque para tomar en cuenta los nuevos parámetros.
■ El incremento de la desviación del pozo implica que el peso requerido para activar la generación previa de herramientas de choque sencillamente no esté disponible en la barrena.
■ Los motores de perforación y las herramientas MWD requieren componentes de la sarta de perforación con un diámetro interno (ID) más grande.
■ Debido al incremento de la complejidad de los perfiles de pozos y los conjuntos de fondo (BHA), las herramientas de fondo de pozo necesitan ser más confiables para minimizar el tiempo no productivo (NPT) cada vez más costoso.
Con una mayor confiabilidad, más resistencia a la fatiga y la corrosión, un ID considerable, una reducción significativa de las vibraciones, y la capacidad para operar con un WOB bajo, la herramienta Shock Sub satisface estos desafíos.
Construcción duradera y confiableLa herramienta Shock Sub está fabricada en acero templado de alta calidad, y el diámetro externo (OD) y las conexiones de los servicios diseñados ofrecen una mayor resistencia a la fatiga. Las conexiones rotativas con resalto poseen incorporada la ranura de alivio de tensiones API en las conexiones hembra. Los sellos toleran temperaturas de hasta 450ºF.
Amortiguación continua de los choquesA medida que una barrena de conos giratorios rota, produce una configuración de “picos y valles” en el fondo del pozo. Con cada revolución de la barrena, los conos tienden a seguir este trazado sinusoidal, produciendo una oscilación cíclica de la sarta de perforación.
Los resortes de la herramienta Shock Sub —utilizados normalmente para mantener extendida la herramienta— se comprimen y absorben la carga de choque producida por los conos de la barrena a medida que avanzan a través de uno de los “picos.” Además, la carga es disipada por la fricción mecánica provocada por el movimiento de los resortes. Cuando los conos de la barrena se desplazan hacia un “valle,” los resortes de la herramienta Shock Sub la extienden hasta que alcanza su posición normal. Un proceso
similar de compresión y extensión de los resortes se produce en respuesta al movimiento axial de una barrena de tipo martillo. Estas dos acciones combinadas aíslan las cargas axiales presentes durante la operación de perforación y mantienen un WOB casi constante cuando la herramienta es operada dentro de sus límites de carga operacional.
El conjunto de resortes Belleville ha sido diseñado para brindar un rango y un rendimiento óptimos del WOB. La constante elástica del resorte puede ser ajustada en el taller para satisfacer los requerimientos específicos de la aplicación en cuestión. La herramienta Shock Sub funciona con la misma eficiencia con WOBs bajos o altos. Los sellos aíslan los componentes internos del fluido de perforación.
La herramienta no necesita ser accionada para operar. Durante la operación de perforación o de fresado, funciona en forma constante sin importar la profundidad del pozo, el peso de la barrena, el peso del lodo o el torque.
Parámetros de operaciónLa máxima absorción del choque se obtiene si la herramienta Shock Sub se coloca lo más cerca posible de la barrena o del motor de perforación. La utilización de la herramienta Shock Sub resulta más ventajosa a la hora de perforar rocas duras, formaciones fragmentadas y cambios litologicos duros y suaves. En estas formaciones, el funcionamiento irregular a profundidades someras transmite las vibraciones a la superficie. A mayores profundidades, es probable que estas vibraciones no se transmitan a la superficie debido al estiramiento de la tubería de perforación, si bien pueden persistir los efectos perjudiciales para la barrena, los lastrabarrenas, y el extremo inferior de la tubería de perforación.
El tamaño de la herramienta Shock Sub debe ajustarse al OD del lastrabarrenas y ésta debe operarse de conformidad con los parámetros de rotación y WOB generalmente aceptados en la industria petrolera.
Aplicaciones ■ Perforación de sedimentos competentes en pozos rectos con
barrenas de conos giratorios o de tipo martillo ■ Ciertas aplicaciones direccionales: formaciones duras,
secciones horizontales, cruces perforados direccionalmente ■ Operaciones de fresado: secciones, ventanas, tuberías
de revestimiento ■ Ampliaciones y ensanchamiento de pozos ■ Operaciones de perforación con tubería flexible
Ventajas ■ Incremento de la ROP ■ Mayor vida útil de la estructura de corte y los cojinetes debido
a la reducción de las cargas de impacto ■ Mayor duración de las conexiones ■ Reducción de las cargas de choque impartidas sobre el equipo
de superficie ■ Costo de perforación por metro más bajo
Herramienta Shock Sub con el arreglo de resortes Belleville en compresión
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20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
Rango de operación para un tamaño de herramienta de 8 pulgadas
Rango de operación recomendado
Caída de la presión a través de la barrena, psi
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
140,000
Peso
sob
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Rango de operación para un tamaño de herramienta de 9,5 pulgadas
Rango de operación recomendado
Caída de la presión a través de la barrena, psi
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
140,000
Peso
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120,000
Rango de operación para un tamaño de herramienta de 6,5 pulgadas
Rango de operación recomendado
Caída de la presión a través de la barrena, psi
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
Además, puede colocarse entre dos puntos de estabilización, preferentemente separada de cada estabilizador al menos por un Ponny Collar. Las herramientas Shock Sub están construidas según las especificaciones estándar de ID, y en condiciones operativas promedio,
pueden proporcionar hasta 300 horas de servicio. Nunca pueden ser operadas en la zona neutra, en tensión, o en agujeros que superen en más de 1,50-1,75 veces el OD de la herramienta. Son aplicables los procedimientos normales de enrosque y desenrosque recomendados en el ámbito petrolero.
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10,000
20,000
30,000
40,000
50,000
60,000
Rango de operación para un tamaño de herramienta de 4,75–5,0 pulgadas
Rango de operación recomendado
Caída de la presión a través de la barrena, psi
Peso
sob
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500 1000 1500 2000 2500 3000
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70,000
Parámetros de operación
Peso
sob
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120,000
Rango de operación para un tamaño de herramienta de 12 pulgadas
Rango de operación recomendado
Caída de la presión a través de la barrena, psi
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
140,000
Peso
sob
re la
her
ram
ient
a, lb
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20,000
40,000
60,000
80,000
100,000
120,000
Rango de operación para un tamaño de herramienta de 14 pulgadas
Rango de operación recomendado
Caída de la presión a través de la barrena, psi
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
140,000
4500 5000
*Marca de SchlumbergerLos nombres de otras compañías, productos y servicios son propiedad de sus respectivos titulares.Copyright © 2013 Schlumberger. Todos los derechos reservados. 13-DT-0210-esp
Con una mayor confiabilidad, más resistencia a la fatiga y la corrosión, un ID considerable, una reducción significativa de las vibraciones y la capacidad para operar con un WOB bajo, la herramienta Shock Sub satisface los desafíos de la perforación moderna.
Shock Sub
slb.com/ShockSub
Especificaciones de la Herramienta Shock SubDiámetro externo, pulgadas [mm]
Diámetro interno, pulgadas [mm]
Conexión de uniones de tubería, pulgadas
Límite elástico a la tensión, lbf [N]
Resistencia a la torsión, lbf.pie [N.m]
Peso aproximado, lbm [kg]
Longitud, pies [m]
4.75 [121]
1.75 [44]
31/2 IF 415,000 [1,846,000]
17,500 [23,700]
600 [270]
11.5 [3.50]
5.0 [127]
1.75 [44]
XT39 589,000 [2,620,000]
31,000 [42,000]
800 [360]
11.5 [3.50]
6.5 [165]
2.25 [57]
41/2 IF 41/2 XH
800,000 [3,559,000]
57,000 [77,200]
1,300 [590]
12.0 [3.68]
8.0 [203]
3.00 [76]
65/8 Reg 1,100,000 [4,893,000]
84,000 [113,900]
1,800 [817]
13.5 [4.12]
9.5 [241]
3.00 [76]
75/8 Reg 1,800,000 [8,006,000]
150,000 [203,300]
2,700 [1,225]
13.5 [4.12]
12.0 [305]
3.25 [83]
75/8 H90 2,300,000 [10,230,000]
250,000 [339,000]
4,500 [2,041]
13.8 [4.21]
14.0 [356]
3.25 [83]
85/8 H90 2,300,000 [10,230,000]
400,000 [542,300]
6,200 [2,812]
14.3 [4.36]