. COMPONENTES DEL SISTEMA TOP DRIVE4.1 COMPONENTES PRIMARIOS.En primera lugar tenemos los componentes primarios, llamados as porque son parte de la herramienta que se instala en el mstil del equipo de perforacin.Estos componentes debido a la universalizacin y conocimiento dentro la industria petrolera se halla en el idioma ingls, junto a alguno de ellos se indica su posible traduccin en espaol. Torque track (huella de torsin) Optional swivel (unin giratoria opcional) Torque bushing (cojinete de torque) Swivel sub (sub unin giratoria) Extend frame (extensin del armazn) Quill (pluma) Mainframe assembly (ordenador central) Load nut (tuerca de carga) Pipe handler assembly (arreglo del asa de la tubera) Tilt assembly (mecanismo de inclinacin) Stabbing valve (valvula punzante) Saver sub (sub ahorrador) Grabber assembly (llave de contrafuerza) Bail assembly (arreglo del eslabn) Elevator (elevador)

Fig. 1. Panel de Perforaciones4.2 COMPONENTES SECUNDARIOSDenominamos a estos as, porque son principalmente elementos de apoyo, pero an as cabe aclarar que sin ellos el Sistema en su totalidad no funcionara.Los principales componentes secundarios lo conforman: el Panel de Perforaciones (Drillers Panel), Mdulo de Poder (Power Module), Bucle de Servicio (Service Loop), Elevadores Hidrulicos (Hydraulic Elevators) y la Vlvula ahorradora de lodo y Actuator (Mud Saver Valve and Actuator); los cuales se describen a continuacin:Panel de perforaciones (Drillers Panel)El Panel de Perforaciones es un tablero de acero inoxidable equipado con todos los controles o mandos, los indicadores luminosos, instrumentos de medicin y conectores requeridos para operar el Top Drive desde la posicin del perforador.Todos los mandos son de 24 voltios (DC). Hay dos cables principales, compuesto a su vez por otros 37 cables, cada uno con una funcin especfica. Uno de ellos conecta el mdulo de poder (power module) al panel del perforaciones y otro conecta el Top Drive tambin con panel del perforaciones.

Fig. 2. Panel de PerforacionesMdulo de Poder (Power Module)Los Sistemas Top Drive de carcter hidrulico, vienen complementadas con bombas hidrulicas de diferentes clases. Estas bombas envan un flujo hidrulico a travs de un bucle cerrado, un sistema de alta presin hacia el motor del Top Drive, el cual provee la rotacin a la pluma (quill).Bombas adicionales envan un flujo hidrulico a travs de un sistema auxiliar al Top Drive, permitiendo la operacin de varias funciones automticas as como la circulacin del aceite hidrulico a travs de una filtracin y de un sistema de enfriamiento antes de retornar hacia el depsito.El mdulo de poder tambin contiene un tablero elctrico que acepta una entrada de 480 o 600 voltios AC de los generadores del equipo de perforacin y lo convierte a otro voltaje para que de esta manera puedan operar los componentes elctricos del Sistema Top Drive.Bucle de Servicio (Service Loop).El Bucle de Servicio es un conjunto de lneas que permiten la comunicacin de los elementos que comprenden al Sistema Top Drive.El Bucle de Servicio enva y recibe comunicacin elctrica desde el mdulo de poder y el panel de perforacin, as como el flujo hidrulico hacia y desde el Top Drive.Es de alta importancia que se da al momento de instalar estas lneas; debiendo tener el cuidado para que no se daen por el levantamiento o se vean obstruidas en medio de la torre.El Bucle de Servicio no debera de estar en contacto con ninguna parte de la torre.Elevadores Hidrulicos (Hydraulic Elevators).Los elevadores automticos, eliminan la necesidad de tener a una persona operndolos manualmente.Esto da la capacidad de abrir y cerrar los elevadores en posiciones sumamente altas de BHA (Bottom Hole Assembly), y reduciendo de la misma forma la exposicin del operario a los riesgos adicionales asociados con operaciones manuales de los elevadores.

Fig. 3. Elevadores HidralicosVlvula ahorradora de lodo y Actuador (Mud Saver Valve and Actuator)Estos son elementos que actan como parte del Sistema de seguridad del Top Drive.La Vlvula ahorradora de lodo junto con el actuador remoto actan como una vlvula de prevencin de reventones de emergencia similar a un BOP. El Actuador esta diseado para abrir o cerrar la vlvula ahorradora de lodo en cualquiera punto en la torre.Es crtico que el Actuador nunca funcione mientras la pluma (quill) este girando; esto puede daar los componentes internos y llevar al fracaso del actuador.

Fig. 4. Vlvula ahorradora de lodo5. FUNCIONAMIENTO DEL TOP DRIVEEs necesario hacer mencin que dentro el Sistema Top Drive, como cualquier otra tarea, se identifica intervenciones de carcter manual y de carcter automatizado; este ltimo que caracteriza al Sistema Top Drive.5.1 FUNCIONES AUTOMATIZADAS.Estn comprendidas por las operaciones de Extensin, Inclinacin, Operacin de la Llave de Contrafuerza (Grabber).Extensin.Esta operacin permite al Top Drive ubicarse por encima la ratonera (mouse hole), lugar donde se alojarn las tuberas que han de bajarse para la perforacin del pozo.1. Es ac donde el Top Drive baja y se extiende hasta la ratonera (mouse hole).2. Realiza la conexin por medio de la pluma (rotacin del quill), con la tubera alojada en la ratonera (mouse hole).3. El Top Drive inicia su elevacin por la torre, junto a la tubera conectada,Los 3 pasos mencionados anteriormente se repiten 3 veces, ya que el Top Drive nos ofrece la facilidad de perforar por tiros (1 tiro = 90 pies = 3 tuberas).Inclinacin de los Eslabones (Link Tilt).Normalmente conocido como Afianzadores, estos pueden ser inclinados hacia delante unos 35 y hacia atrs unos 55, moviendo de esta manera al elevador y permitiendo realizar diversas tareas asociadas con el manejo tuberas de forma segura y reduciendo el tiempo en las operaciones.4) Durante la elevacin, los eslabones (link tilt) y el elevador se afianzan a la tubera para otorgarle un mejor sostenimiento.Operacin de la Llave de Contrafuerza (Grabber).El Llave de Contrafuerza o Grabber acta como una tenaza, que permite al momento del enrosque y desenrosque de las tuberas, otorgar un adecuado torque.Normalmente el Grabber necesita una presin por encima de los 1000 psi, para poder efectuar su debida operacin de afiance. Cabe recordar que esta presin proviene del Mdulo de Poder (Power Module). La operacin realizada por el Grabber suele tomar un tiempo aproximado de 20 30 segundos.5.2 PROCESO DE PERFORACIN.Hay que tener en cuenta que con este nuevo sistema, se debe adherirse a las mismas prcticas operativas, de seguridad y procedimientos utilizados en perforacin rotaria convencional.Antes de cualquier maniobra con el Top Drive, se debe tener en cuenta que este ocupa mucho ms espacio en el piso de la torre de lo que el Kelly lo hace; as que el trabajo debe mantenerse libre de obstculos que pudiesen interferir con el movimiento de la herramienta y del mismo personal.Cuando el Top Drive se esta moviendo a travs de la torre, se debe estar muy al tanto en todo momento de la posicin que el operario vaya a ocupar y que el Top Drive este ocupando, ya que no siempre se lo podr ver.El Procedimiento Bsico de Perforacin con Top Drive es el siguiente:1) Se baja el Top Drive y se extiende hasta por encima de la ratonera (mouse hole)2) Se realiza la conexin por medio de la pluma (rotacin del quill), con la tubera alojada en la ratonera (mouse hole). La conexin se lleva a cabo dentro la caja de conexin (thread box), donde la llave de contrafuerza (grabber) y la pluma quill le aplican el torque necesario.3) El Top Drive se eleva a lo largo de la torre, junto a la tubera conectada,4) Durante la elevacin, los eslabones (link tilt) y el elevador se afianzan a la tubera para otorgarle un mejor sostenimiento,5) Se procede a realizar la conexin, se utilizan las llaves cadenas para sostener la tubera que se encuentre suspendida en la mesa rotaria, ayudndonos del mismo modo a una efectiva conexin. La llave de contrafuerza (grabber) y la pluma (quill) se encargarn de otorgarle el torque adecuado.6) Una vez hecho la conexin, se procede a retirar las cuas de perforacin (slips) de la mesa de perforacin; luego desde la cabina del perforador, se activan las bombas de lodo e inmediatamente se activa la funcin de perforacin.Al mismo tiempo se asigna a la pluma (quill) el RPM indicado (Revoluciones por minuto), ya sea incrementando o reduciendo el flujo hidrulico proveniente de las bombas.Se debe tomar en cuenta que sera demasiado crtico que el actuador no funcione mientras la pluma (quill) este rotando, ya que esto daara los componentes internos y conducira a una falla del actuador. Ya que sin fluido de perforacin no hay un funcionamiento efectivo de las herramientas.7) Se encuentra ahora el equipo ya perforando y se debe de tener controlando los datos obtenidos del Panel del Perforador y dems instrumentos de medicin. (Presiones y Volmenes).5.3 FUNCIONES MANUALES.Bsicamente las funciones manuales (operaciones donde intervienen directamentelos operarios), comprenden aquellas que incluyen la perforacin convencional; claro esta que con este sistema hay beneficios que se tornan en ventajas. Estas operaciones son: Limpiado de las tuberas y el piso de la mesa. Uso de las llaves cadenas: Necesarias para ajustar y desajustar las tuberas en boca de pozo. Puesta de las Cuas de Perforacin (Slip): Permiten sostener la tubera en la mesa rotaria y evitar que resbale dentro del pozo cuando se est conectando o desconectando con el Top Drive. Control de las mediciones y datos del Panel de perforaciones (Driller Panel): Uno de las funciones principales e importantes, del cual el encargado de perforacin junto con la coordinacin de todo el personal determinarn el xito de la perforacin.Original source: directionaldrilling.blogspot.comCon el Top Drive se puede enroscar y desenroscar las conexiones de los tubos en forma directa sin el empleo de las llaves de fuerza y la cadena de maniobra.La elevadora puede operarse hidrulicamente para moverla hacia el engrampador, y as l pueda maniobrar la barra de perforacin y de los Drill Collars con seguridad, con esto se reduce los riesgos en el manejo de la tubera.En las operaciones de control del pozo, con el top drive aumenta la seguridad del pozo al reducir el desgaste del preventor de reventones (BOP) al permitir que este selle alrededor de un tubo redondo en lugar de alrededor de un kelly cuadrante o hexagonal. Es posible conectarse a la tubera de perforacin en cualquier nivel de la torre para circular los fluidos de perforacin.Est equipado con una vlvula para el cuadrante, operada a control remoto, que reduce la prdida y derrame del lodo de perforacin cuando se repasa saliendo o se desconecta despus de circular por encima del piso de perforacin.Reduce los costos al hacer ms eficiente la perforacin: Se elimina el tiempo inactivo causado por la dificultad de meter el bushing del cuadrante en la mesa rotatoria. En los viajes se elimina el tiempo necesario para llevar y regresar el swivel y kelly en su funda.Si la estabilidad del pozo lo permite, se puede realizar conexiones en el fondo durante la perforacin direccional, eliminando as la necesidad de re-orientar la cara de la herramienta direccional despus de cada nueva conexin.Se reduce el tiempo en aquellas funciones que no sean de perforacin. Permanece mayor parte del tiempo perforando. Menos tiempo en las conexiones, viajes, tomando registros direccionales, repasando, etc.Rotacin y Circulacin continuas durante el movimiento de la sarta de perforacin: Caracterstica de mayor importancia en la perforacin con top drive; capacidad de rotar y bombear continuamente mientras se repasa-metiendo o se repasa-saliendo del hoyo. Solo en los casos que sean necesarios puede aplicarse la rotacin continua con circulacin mientras se ingrese o salga del hueco con la sarta de perforacin en pozos direccionales u horizontales. Reducen la friccin entre la sarta de perforacin y las paredes del hoyo, y en el caso de probable empaquetamiento remueven eficazmente los derrumbes por efecto de la rotacin y circulacin.Reduce los riesgos y costos totales de perforacin al minimizar los problemas de agarres por pega diferencial y empaquetamiento. El costo de las herramientas de fondo que puedan perderse en el pozo son elevadas.Se perfora y maniobra la tubera en barras (3 tubos): Se reduce significativamente el tiempo de orientacin direccional despus de cada conexin mientras se hace perforacin direccional con motor de fondo. Se pueden cortar ncleos continuos de 60 o 90 pies.Se aplica el back reaming sin limitaciones. Esta maniobra con kelly y cuas presenta riesgos para el personal que maniobra las herramientas.Es una forma ms segura y fcil de aplicar, en forma simultnea, la torsin y tensin que se requiere en las operaciones de punto libre y de desenroscado de la sarta.Utiliza procedimientos de fondo ms eficientes y exitosos durante actividades de pesca, incluyendo el uso de enchufes de pesca (overshots), el enrosque y desenrosque del pescado; actividades de enganche y desenganche de herramientas de fondo tales como colgadores de camisas (liners); o actividades para rotar y reciprocar tubera de revestimiento mientras se est metiendo y/o cementando.En pozos de riesgo de pega diferencial, asegura la llegada del zapato gua del liner de produccin hacia el fondo del pozo; cuando ste es corrido y es necesario llevar el zapato hacia el fondo del pozo con rotacin y circulacin, no se necesita levantar el casing del fondo para colocar la cabeza de cementacin, como puede ocurrir cuando se baja con circulacin y rotacin utilizando el kelly.Las conexiones se enroscan y desenroscan en cualquier nivel de la torre: El perforador tiene un mejor control del pozo al tener la capacidad de conectar y circular la sarta a cualquier altura de la torre, en lugar de depender de una vlvula manual de control y tener que levantar y conectar el cuadrante y el swivel.Permite la rotacin y circulacin inmediata cuando se encuentran problemas en el hoyo.Elimina el peligroso procedimiento de desconexin del cuadrante cuando ste queda a una altura considerable en la torre en caso de pegadura de la tubera.Ejemplos de Modelos de Top Drive:SOILMEC hydraulic 181.5 tonsVARCO TDS-3S 590 tonsVARCO TDS-9SA 400 tonsTESCO 500 ECI 900 HPetc.