CAPITULO 9

CAPITULO 9

CONJUNTOS DE FONDO

CONJUNTOS DE FONDO DE POZO

CONJUNTOS DE FONDO DE POZO

Estabilizador

Los estabilizadores son una parte integral del conjunto de fondo de pozo; estabilizan el trpano y los portamechas. Cuando el conjunto de fondo de pozo se estabiliza correctamente, se puede aplicar el peso ptimo al trpano. Se fuerza el trpano para que rote sobre su propio eje, logrando as una carga igual en los conos, perforando derecho sin cambios repentinos. De sta manera se utilizarn pocos trpanos y aumentar el ndice de penetracin.

Para que el conjunto de fondo de pozo mantenga un curso derecho, las aletas del estabilizador deben tener un tamao lo ms parecido posible al del trpano. La consideracin ms importante que se debe tener en cuenta al elegir el estabilizador adecuado para un pozo, es el tipo de formacin que se debe penetrar. El estabilizador debe ser durable; cuando ms dura y abrasiva sea la formacin, ms durable debe ser el estabilizador.

El estabilizador tambin debe tener una adecuada superficie de contacto con la pared del pozo para prevenir que se entierre en la pared y pierda su efectividad. En formaciones duras, un estabilizador con una pequea superficie de contacto funcionar satisfactoriamente, pero se necesitar una superficie de contacto ms grande en formaciones ms blandas.

La totalidad de la superficie de contacto de los estabilizadores cerca del trpano debe aumentar a medida que la tendencia a tener un pozo torcido se hace ms severa. La superficie de contacto con la pared aumenta con la utilizacin de estabilizadores con aletas ms largas y anchas y con el agregado de estabilizadores. Al aumentar el rea que ocupa la aleta, disminuye el rea de paso de fluidos alrededor de los estabilizadores. Sin embargo demasiada restriccin de fluidos causa adhesiones (si los recortes se acumulan alrededor de los estabilizadores), y perdida de circulacin (si se acumula mucha contrapresin en la formacin). Mucha restriccin tambin ocasiona erosin en ciertos tipos de formaciones. Se debe tener cuidado al seleccionar el estabilizador, que proporcione un adecuado contacto con la pared, sin restringir excesivamente el flujo anular.

Los estabilizadores pueden dividirse en dos categoras: rotatorios con aletas y con camisas no rotativos.

Estabilizador Rotativos con Aletas

Un estabilizador con aletas puede tener aletas rectas o en espiral, y en cada caso las aletas pueden ser cortas o largas.

Todos los estabilizadores con aletas poseen buena capacidad de rectificado, y debido a mejoras recientes en el proceso de endurecimiento poseen buena resistencia al desgaste. Los materiales utilizados para el endurecimiento son carburo de tungsteno granular, carburo de tungsteno sinterizado, carburo de tungsteno sinterizado incrustado o insertos de carburo de tungsteno sinterizado.

Los estabilizadores de aletas pueden dividirse en dos grupos: aquellos que se pueden reparar en la locacin y aquellos que se deben reparar en un taller especializado. Los estabilizadores con aletas soldadas, integrales o con camisa soldada se deben reparar en un taller especializado mientras que la mayora de los estabilizadores con camisa y con aletas cambiables se pueden reparar en la locacin.

La utilizacin de estabilizadores con aletas soldadas es ms frecuente en formaciones blandas a medias (Figura 9-1-A). No se recomienda su uso en formaciones duras debido al dao por fatiga de material que pudiera ocurrir en las reas de las soldaduras. Existe gran variedad de configuraciones de aletas para todo tipo de dimetro de pozo.

Los estabilizadores con aletas integrales son extremadamente durables, utilizados en formaciones duras a muy duras (Figura 9-1-B); estn construidos a partir de una sola pieza de acero de aleacin y las caras de las aletas estn endurecidas con insertos de carburo de tungsteno sinterizado. Las configuraciones disponibles son aletas como hojas de trbol o en forma de espiral.

Los estabilizadores con camisa soldada son un tipo de estabilizadores construidos a partir de dos piezas: un cuerpo y una camisa (Figura 9-1-C). Durante el montaje del estabilizador, la camisa se calienta para expandir el dimetro (hasta 750F/400C) y luego es enfriada para que se contraiga alrededor del cuerpo.

Las aletas son endurecidas con incrustaciones de carburo de tungsteno o insertos prensados. Cuando las aletas se desgastan, se instala la camisa. El mismo cuerpo puede utilizarse para varios tamaos de pozos.

Los estabilizadores con camisa roscada pueden utilizarse en todas las formaciones excepto en las ms duras (Figura 9-1D). Estn formados de una sola pieza y una camisa roscada cambiable con aletas. Un solo cuerpo puede utilizarse con varias camisas para diferentes tamaos de pozos. La camisa debe ser reemplazada para cambiar las aletas, pero puede hacerse fcilmente en la boca de pozo con las llaves de fuerza o algn otro dispositivo especial.

El estabilizador de aletas cambiables se utiliza con ms frecuencia cerca del trpano cuando es importante mantener el calibre del pozo y en formaciones duras o abrasivas (Figura 9-1-E). El cuerpo del estabilizador es torneado para mantener en su lugar las aletas cambiables que estn disponibles con tacos o cuas. Las aletas se sujetan con tornillos y pueden cambiarse fcilmente en la boca de pozo con herramientas manuales. Algunas aletas poseen indicadores de desgaste que especifican la cantidad exacta de desgaste en el pozo.

Estabilizadores no Rotativos con Camisa

Los estabilizadores no rotativos con camisa se utilizan ms efectivamente en formaciones duras, como limos y dolomitas (Figura 9-1-F).

Estn formados por una camisa de goma acanalada montada sobre un mandril. Durante la perforacin, la camisa permanece esttica en el pozo mientras que el mandril y la columna de perforacin rotan. Debido a que la camisa no rota, mantiene el dimetro del pozo por ms tiempo que los estabilizadores con aletas endurecidas, y no daa la pared del pozo. Las camisas pueden reemplazarse en la locacin.

Sin embargo, la camisa de goma tiene sus limitaciones: no tiene capacidad de rectificado y no puede utilizarse a temperaturas superiores a 250F (120C). Tambin tiene un desgaste temprano en pozos con paredes speras.

Rectificadores a Rodillo

Este rectificador se corre generalmente entre el trpano y el portamechas. Se utiliza principalmente para mantener el dimetro del pozo en formaciones duras y es la nica herramienta que puede hacer esto de manera efectiva, a pesar de que la superficie de contacto es muy pequea (Figura 9-2). Los cortadores de las aletas de los rectificadores a rodillo abren el dimetro del pozo a su valor nominal, por lo tanto extienden la vida til de trpano y previenen problemas de aprisionamiento.

Los rectificadores tambin se utilizan para estabilizacin adicional en formaciones duras. Sin embargo en la mayora de los casos la estabilizacin es pobre debido a una limitada superficie de contacto. Si se los utiliza en formaciones blandas, las aletas penetran en la pared del pozo, provocando la reduccin de estabilizacin y la desviacin del trpano.

El trpano tambin se desva si se utiliza un rectificador que no este estabilizado al perforar con mucho peso. Se debe correr al menos un estabilizador directamente sobre el rectificador en caso de pozos medianamente torcidos y un mnimo de dos estabilizadores sobre el rectificador en caso de pozos muy torcidos.

El cuerpo de un rectificador se construye con acero de aleacin de alta resistencia. Un rectificador bsico esta equipado con tres aletas y se lo denomina rectificador de tres puntos de contacto (Fig. 9-2-A). Tambin hay rectificadores de seis puntos y se los utiliza en caso de condiciones extremas, donde se necesita ms superficie de contacto para obtener estabilizacin o ms accin de corte. Un rectificador de seis puntos consiste en dos rectificadores de tres puntos en un solo cuerpo (Fig.9-2-B)

Las aletas estn montadas verticalmente o diagonalmente. Las verticales brindan una accin rectificadora verdadera mientras que las diagonales brindan raspado y roce, una accin ms suave.

Hay varias cortadores disponibles para utilizar en las diferentes formaciones (Figura 9-3). Pueden cambiarse fcilmente en la boca de pozo cuando se hayan desgastado o hayan perdido dimetro. Cuando se instala un cortador nuevo, el extremo ms pequeo se coloca hacia abajo para que, si el trpano pierde dimetro, el extremo superior del cortador ensanche el pozo hecho por el trpano a su valor nominal.

Al igual que los estabilizadores, los rectificadores deben mantener un dimetro lo ms aproximado posible al del trpano para que funcionen de manera efectiva.

En la Figura 9-3 el cortador (A) consiste en un diente chato y duro para formaciones blandas; el (B) est formado por dientes planos endurecidos para formaciones medianamente duras y el (C) consiste en insertos de carburo de tungsteno para formaciones duras.

Amortiguador de Vibraciones

Un amortiguador de vibraciones est diseado para absorber golpes; permite realizar un perforacin normal sin exponer a la columna al dao producido por el rebote y la vibracin provenientes de la rotacin del trpano. Un amortiguador de vibraciones puede tener goma, resortes, gas comprimido u otros elementos para absorber los golpes. (Figura 9-4).

La necesidad de utilizar un amortiguador de vibraciones es obvia cuando se perfora la parte superior del pozo, debido a que el rebote y la vibracin se transmiten a la superficie. Sin embargo, a medida que el pozo se hace ms profundo, el rebote y la vibracin generalmente no son evidentes en la superficie debido a la amortiguacin provocada por la longitud de la columna. Los pequeos cambios en la velocidad de rotacin, el peso sobre el trpano o tipo de formacin pueden causar giros en el fondo del pozo. La necesidad de utilizar un amortiguador generalmente puede determinarse mediante una atenta inspeccin del desgaste del trpano y una inspeccin rutinaria de la columna.

Para absorber efectivamente los golpes y proteger la columna la posicin ideal del amortiguador es directamente sobre el trpano. Cuando se utiliza un conjunto empaquetado, la posicin ideal es la zona 3, con un estabilizador adicional 30 pies (9 m) por encima de ste para prevenir cargas laterales excesivas.

Tijeras

Las tijeras (Figura 9-5) son generalmente colocadas aproximadamente a 92 ft (28 m) sobre el trpano o a unos 30 ft (9m) por encima del conjunto empaquetado. El portamecha ubicado inmediatamente sobre las tijeras debe tener un dimetro exterior menor que las tijeras o los portamechas ubicados debajo. Esto reduce la posibilidad de que los portamechas ubicados encima de las tijeras se aprisionen en caso de que se aprisionen los portamechas inferiores. Las tijeras (tanto mecnicas como hidrulicas) deben esta siempre en tensin durante la perforacin.

Como generalmente los aprisionamientos se presentan en la zona del conjunto empaquetado, es preferible colocar la tijera alejada de esta zona. Por lo general, se la ubica de tal forma que el peso necesario para el trpano quede por debajo de ella, de tal forma que siempre trabaje a la tensin. En la actualidad, ya existen tijeras que pueden trabajar a la compresin, lo que permitira colocarlas bien cerca de la zona de riesgo.

Rectificadores de Ojos de Llave

En caso de que aparezca un ojo de llave o se sospeche la aparicin de uno, se debe agregar un rectificador de enchavetamiento a la columna entre los portamechas y las barras de perforacin. Se recomienda que el dimetro externo de las aletas del rectificador sean 0,25 pulgadas (6mm) mayor que el portamecha. Esta herramienta detecta y rectifica los enchavetamientos u ojos de llave, reduciendo de este modo la posibilidad de aprisionamientos.

Ver Fig. 9-6.

Cuando se levanta el sondeo, la camisa del rectificador tiende a meterse como una cua en el primer enchavamiento. El perforador puede levantar suavemente la columna de perforacin, rotando con un leve empuje hacia arriba para asegurar el enganche del diente de la camisa, y rectificando de este modo la zona peligrosa.

Las siguientes reproducciones, cortesa de Sii Drilco, muestran en detalle varios conjuntos de fondo de pozo necesarios para obtener una perforacin sin desviaciones. INCRUSTAR MSPhotoEd.3

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