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Prof. Ing. Luis Soto Pineda
2.1. Sistema de suministro de energa.2.2. Sistema de izaje.
2.3. Sistema de circulacin.
2.4. Sistema rotatorio.
2.5. Sistema de control.
2.6. Sistema de medidor de parmetros de perforacin.
Objetivo: El alumno identificar el funcionamiento e interrelacin de
los sistemas que constituyen el equipo de perforacin rotatorio.
Principales componentes del equipo de peroracin
TEMA 2
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforacin
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La funcin principal del sistema de circulacin, es la de extraer los recortes de roca del pozo
durante el proceso de perforacin. El sistema esta compuesto por equipo superficialy subsuperficialcomo se muestra en la siguiente figura:
Su
bsuperficial
3. Sistema de circulacin
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3. Sistema de circulacin
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El equipo superficialesta compuesto por:
Las bombas
Las presas de lodo (descarga, de
asentamiento y la de succin)
El stand Pipe, swivel y flecha
El equipo de control de slidos
El desgasificador
Temblorina
Preventores
El equipo sub superficialesta compuesto por:
Tubera de perforacin
Lastrabarrenas
Herramientas
Barrena
El pozo mismo
Presas
Temblorina
Stand pipeBombas de lodo
Eliminador de slidos
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3. Sistema de circulacin Bombas
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Las bombas.- El componente ms importante en el sistema de circulacin es la
bomba de lodos y la potencia hidrulica suministrada por sta, ya que de esto dependerel gastoy lapresinrequeridas para una buena limpieza del pozo.
En la industria petrolera se utilizan dos tipos de bombas:
Bomba duplex.- Estas bombas se caracterizan por estar constituidas de dos pistones y
manejar altos gastos pero baja presin de descarga. Son de doble accin, o sea que bombean
el fluido en los dos sentidos. En la actualidad estas bombas se utilizan en los equipos quereparan pozos en perforacin somera. La presin mxima recomendada de trabajo para estas
bombas es de 3,000 lb/pg2.
Bomba triplex.- Estn constituidas por tres pistones de accin simple y se caracterizan por
manejar altas presiones de descarga y altos gastos y son de fcil mantenimiento. Estas
bombas son las ms utilizadas en la industria petrolera.
HHPb = donde:P Q
1714 Eb
HHPb potencia hidrulica de salida en los motores en (HP)
P presin de descarga de la bomba en (lb/pg2)
Q gasto de la bomba en (gal/min)
Eb eficiencia mecnica de la bomba (0.85)
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3. Sistema de circulacin Bombas
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Las bombas triplex presentan algunas ventajas sobre las duplex:
Pesan un 30% menos que las duplex.
Manejan alta presin y alto volumen.
Son de fcil mantenimiento.
Resultan menos costosas
A mayor dimetro de camisa mayor gasto > Dc > Q
A mayor dimetro de pistn menor presin > d < P
Partes de una bomba
Camisa
Vstago
Cmara de
pulsaciones
Pistn
Vlvulas
Entrada
Salida
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Existe otro tipo de bombas en los equipos de perforacin, comnmente llamadas
centrifugas, estas bombas son mucho mas pequeas que las anteriores, la presin de
trabajo es de solo unas cuantas libras aunque el gasto puede llegar a los 100 gal/min.
3. Sistema de circulacin Bombas
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Estas bombas son utilizadas para:
Preparar el lodo en el pozo.
Distribuir el agua en el equipo.
Como precarga de las bombas de lodo.
En la preparacin de baches.
Abasteciendo de agua en las
cementaciones.
Para la limpieza del equipo.
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El gasto que proporciona una bomba dependiendo de sus componentes y de su eficiencia
volumtrica se obtiene con las siguientes ecuaciones:
Qbd = 0.0068 (2d2pd2r) Lc Eb Ne
Qbt = 0.0102 (d2p) Lc Eb Ne
Qbd gasto de la bomba duplex en (gal/emb)
Qbt gasto de la bomba triplex en (gal/emb)
dp dimetro del pistn en (pg)
dr dimetro del vstago en (pg)
Lc longitud de la camisa en (pg)
Eb eficiencia volumtrica
Ne nmero de emboladas por min
Ej.: Cul ser la potencia hidrulica de una bomba que proporciona un gasto de 400
gal/min y una presin de descarga de 1500 lb/pg2?.
HHPb = = = 412 HPP Q
1714 Eb
1500 x 400
1714 (0.85)
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Duplex
Triplex
Tarea 5.- Determinar las ecuaciones de las bombas duplex y triplex
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3. Sistema de circulacin Bombas
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Ej : Para perforar la tercer etapa de 13 3/8de un pozo a 3,500 m se requiere un gasto de 385
gal/min y una presin de 200 kg/cm2. Si en el equipo se tiene una bomba triplex con pistones de
4, la eficiencia volumtrica es del 88% a 120 emb/min Cual es la potencia de la bomba y que
longitud de camisa es requerida?.
Qbt = 0.0102 (d2p) Lc Eb Ne
HHPb = = = 751.55 HPP Q
1714 Eb
2844 x 385
1714 (0.85)
1.- Cual es la potencia de la bomba
2.- Cual debe ser la longitud de las camisas para obtener el gasto y la presin requerida.
Lc =0.0102 (d2p) Eb Ne
Qbt
Lc = = 22.34 pg = 56.74 cm0.0102 (16 ) 0.88 x 120
385
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Si las bombas no trabajan de forma eficiente
proporcionando el gasto de lodo y la presin adecuadase pueden presentar los siguientes problemas:
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Limpieza inadecuada del pozo.
Disminucin en la velocidad de penetracin.
Atrapamiento de la sarta de perforacin.
Incremento en el costo del pozo.
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En la actualidad las presas de lodo son recipientes
metlicos utilizados para el almacenamiento ytratamiento del lodo de perforacin. Generalmente se
utilizan tres presas conectadas entre s, con la
capacidad suficiente para almacenar cuando menos
1.5 veces el volumen total del pozo.
3. Sistema de circulacin Presas de lodo
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforacin
Presas
3
2
1
Presa 1.- Es conocida como presa de descarga ya
que en ella es donde descarga el pozo, es aqudonde se instala la temblorina para eliminar los
recortes de mayor tamao (40 micras).
Presa 2.- Es conocida como presa de asentamiento,
es aqu donde se le da tratamiento al lodo y se instala
el equipo de control de slidos para eliminar los
slidos de menor tamao.
Presa 3.- Es conocida como presa de succin porque
de aqu la bomba de lodos succiona el lodo para
enviarlo al pozo.
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3. Sistema de circulacin Presas de lodo
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Adems de las presas reglamentarias existen otras presas.
Presa de reserva.- Presa utilizada para almacenar lodo cuando se ha presentado una
perdida de circulacin y para mantener lodo de baja o alta densidad.
Presa de baches .- Como su nombre lo indica es una presa utilizada para preparar
pequeos volmenes de baches como:
Bache despegador
Bache de lodo pesado
Bache de lodo viscoso
Bache testigo
Bache con obturante
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3. Sistema de circulacin Stand pipe
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El stand pipe.- Es una pieza tubular fijada a
una pierna del mstil, en el extremo inferior se
conecta con la descarga de la bomba y en el
extremo superior se conecta a una manguera
flexible de alta presin.
Manguera flexible
Cuello de ganso y swivel.- El cuello de
ganso es una pieza tubular que une a la
manguera flexible con el swivel. El swivel se
conecta en su parte inferior con la flecha o
kelly y nos permite girar la sarta de
perforacin mientras se circula.
Manguera
Cuello de ganso
Swivel
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3. Sistema de circulacin Eq control de slidos
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La temblorina es el primer equipo utilizado para el control de los slidos producto de la
perforacin, se instala sobre la presa de descarga, consta de una malla que es vibrada
mediante un motor. El tamao de las partculas retenidas depende del tamao de la malla
utilizada, generalmente retiene partculas mayores de 40 micras.
Para la eliminacin de partculas mas pequeas se utilizan los hidrociclones y centrifugadoras.
Si los slidos no son eliminados con
efectividad pueden ocasionar los
siguientes problemas:
Aumento en la densidad del lodo.
Reduccin en la velocidad de
penetracin.
Dao al equipo superficial de
circulacin.
Pegaduras por presin diferencial.
Aumento de viscosidad.
Perdidas de circulacin.
Temblorina
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3. Sistema de circulacin Eq control de slidos
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Para el control de slidos existe una variedad
de equipos que se clasifican en base al tamao
de partcula que pueden eliminar o retener.
Estos equipos son instalados inmediatamente
despus de la presa de descarga o de la de
asentamiento.
Hidrociclon
Existen en diferentes tamaos
Eliminan partculas
De 40 a7 micras
Centrifuga
Remueve partculas
de 7 a 5 micras
La barita tiene 7 micras
Presa de asentamiento
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3. Sistema de circulacin Desgasificador
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El equipo desgasificadores de suma importancia, ya que a menudo se perforan formaciones
con algn contenido de gas, el cual al ser incorporado al lodo disminuye la densidad del mismo
ocasionando inestabilidad y reventones en el pozo.
Los problemas principales ocasionados por una
ineficiente eliminacin del gas en el lodo son:
Disminucin en la densidad del lodo de perforacin.
Aportacin de fluidos de la formacin perforada.
Reventones.
Contaminacin del lodo de perforacin.
Inestabilidad del agujero perforado.
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3. Sistema de circulacin Equipo auxiliar
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Adems del equipo mencionado anteriormente, existe el equipo auxiliar que nos permite
mantener en optimas condiciones el lodo de perforacin e incrementar las condiciones de
seguridad. Estos equipos son:
Agitador Totalizador de volumen Tanques de barita
Para evitar la depositacion de los
slidos y mantener el lodo de
perforacin en condiciones
homogneas.
Para monitorear el volumen total
del lodo de perforacin, nos
indica cuando se presenta un
aumento o disminucin del
volumen.
Son utilizados para el
almacenamiento de la barita en el
pozo, son tanques presurizados.
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Tarea 6
Encuentre el gasto que proporciona una bomba duplex que trabaja a 73 emb/min, tiene
una eficiencia volumtrica del 81% y tiene las siguientes caractersticas:
Dimetro del pintn 4 1/8 pg
Dimetro del vstago 1.25 pg
Longitud de la camisa 36 pg
3. Sistema de circulacin Bombas
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Si se quisiera incrementar el gasto obtenido en un 65%, cual seria el No de emboladas por
min a las que debe trabajar la bomba?.
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3. Sistema de circulacin Bombas
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Tarea 7
Se termino de perforar la segunda etapa de un pozo a 3870 m con una barrena de 14 3/4ypara cementar la T. R. de 10 se requiere que el agujero este completamente limpio de
recortes, para lo cual es necesario circular el lodo de superficie a fondo y de fondo a
superficie en tres ocasiones. Si en el equipo se tiene una bomba triplex que puede
proporcionar un gasto de 550 gal/min, calcule el volum en de lodo a circular y el t iemp o
para realizarlo ?. El pozo se encuentra como se muestra a continuacin:
1000 m
T R 16
3,870 mF= 14 3/4
TP
Diametro ext 5
Diametro int 4.125
TR 16Diametro int 15.675
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Por su atencin
Mil gracias