INDICE

PERFORACION ISISTEMA DE ELEVACION O IZAJE

SISTEMA DE ELEVACION O IZAJEINDICE Introduccin

2

Funcin Principal

2 Principales Componentes

2

Cuadro de Maniobras o Malacate

3

Tambor Elevador

4

Cabezales

4

Frenos

5 Transmisin

6

Bloque Corona

7 Bloque Viajero

9 El Gancho

10 Ancla de Lnea Muerta

11 Tambor de Reserva

12 Cable de Perforacin

12 TONELADA MILLA

15 EJERCICIO PRACTICO (TN M)

19SISTEMA DE ELEVACION O IZAJE INTRODUCCION:El cable de perforacin sostiene el arreglo perforacin por medio de un sistema de poleas y varios dispositivos de agarre, los cuales son conocidos como el Sistema de elevacin.

El sistema de elevacin o izaje es el encargado de elevar o bajar equipos para la perforacin. FUNCION PRINCIPAL:

La funcin principal del sistema de izaje es proveer un medio para bajar o subir la sarta de perforacin, caeras y otros equipamientos, ya sea fuera o dentro del agujero.

En las perforaciones se dan dos operaciones bsicas de izaje:

Viajes cortos o medio viaje

Operaciones para adicionar nuevas tuberas a medida que se perfora (Viajes cortos). Viajes largos o viaje completo

Operacin de sacar la herramienta de perforacin hasta la superficie desde una profundidad cualquiera y nuevamente volver a bajarla hasta la misma profundidad de donde fue sacada (Viajes largos).

PRINCIPALES COMPONENTES DEL SISTEMA DE IZAJE:

Bsicamente el sistema de elevacin esta compuesto por: Cuadro de Maniobras o Malacate drawworks. Bloque Corona (polea fija) crown block.

Bloque Viajero (polea mvil) traveling block. Gancho hook.

Anclas de Lneas muertas anchor dead line. Tambor de Reserva . Cables o lneas de maniobras dead line and fast line.

CUADRO DE MANIOBRAS O MALACATE:

El malacate es una pieza de maquinaria grande y pesada de levantamiento en el que se puede aumentar o disminuir la capacidad de carga, a travs de un cable enrollado sobre un carrete.

Consiste de un tambor alrededor del cual el cable de perforacin o cable de aparejo se devana; El tambor es montado en el eje que va acoplado al malacate.

El malacate funciona con una serie de embragues, cadenas, poleas y engranajes para cambiar la direccin de giro y la velocidad de rotacin; Posee un sistema de frenos capaz de parar el giro del tambor con precisin cuando se trabajan con cargas grandes.

Es la unidad de potencia ms importante de un equipo. Por lo tanto, su eleccin requiere de un mayor cuidado al adquirir los equipos o, en su caso, a utilizarlos en un programa especfico.

Los malacates han tenido algunos cambios evolutivos, pero sus funciones son siempre las mismas.El malacate est instalado en una estructura de acero rgido, esto permite que pueda transportarse con facilidad de una localizacin a otra.Considerando que todos los componentes de un equipo son adecuados, la capacidad del equipo se limita a la carga que el malacate pueda levantar y sostener con seguridad.

Con el propsito de obtener un diseo balanceado del equipo que beneficie en un menor costo y una vida til mayor de ste, se debern analizar con cuidado los siguientes factores:

Potencia de entrada

Factores de diseo de cable

Frenos de friccin del malacate

Dimensiones de carrete

Relacin de velocidad

Embrague de friccin

Freno auxiliar (hidrulico)

Tambin llamado centro de control de fuerzas de la torre de perforacin. El malacate consta bsicamente de las siguientes partes:

Tambor elevador: Es la pieza ms importante ya que transmite la fuerza para sacar la herramienta de perforacin y poder realizar las operaciones de izaje. La fuerza para el tambor viene de una planta de fuerza por una transmisin mecnica, hidrulica o elctrica.

El tambor ideal debe ser veinte veces mayor que el dimetro del cable y enrollarlo en el menor nmero de capas preferiblemente no ms de tres; Su superficie cilndrica est ranurada para lograr un mejor enrollamiento. Cabezales: Pequeos aparatos cilndricos utilizados para mover herramientas en el piso de la torre, enroscar y desenroscar secciones de tuberas. Son instalados sobre los ejes, reciben potencia de transmisin del malacate y podemos distinguir 2 tipos de cabezales: Cabezal de Friccin: Utiliza una soga que se enrosca varias veces alrededor del carretel parar levantar equipo que se tiene que mover en el piso de la torre. Cabezal Mecnico: Empleado para enroscar y desenroscar la sarta de perforacin cuando se est sacando o metiendo al hoyo o cuando una pieza de tubo se aade a medida que el hoyo se va profundizando. Los Frenos:

Deben tener la capacidad de parar y sostener los grandes pesos manejados cuando se baja la sarta en el agujero. Los frenos deben disearse de modo que el calor generado al frenar se disipe rpidamente.

Los Frenos pueden ser: Frenos Mecnicos:

Disminuyen la velocidad del tambor del malacate o lo paran por completo. Consisten en bandas flexibles de acero que ese encaja alrededor de las pestaas del tambor; estas tienen un extremo fijo y el otro libre y estn recubiertas por zapatas del material de fibra. Cuando se tracciona el extremo libre mediante la palanca de freno toda la banda se aprieta alrededor de la pestaa del tambor, haciendo que disminuya su velocidad o hacindolo parar por friccin.

Frenos Hidrodinmicos:

Funcionan con agua que circula por un rotor mvil y la energa mecnica se convierte en calor dentro del fluido mismo. Para hacerlo funcionar se debe abrir o cerrar las vlvulas que controlan el nivel de agua dentro de este freno.

Freno Electrodinmico:Consta de una armadura de acero en forma de tambor que gira en un campo magntico producido por electroimanes que rodean el tambor.

El movimiento de este con los campos magnticos hace que las corrientes parsitas fluyan al tambor, estas reaccionan con los campos magnticos estacionarios, oponiendo resistencia al movimiento del tambor.

Frenos Auxiliares:

Un freno auxiliar suele usarse para disminuir la velocidad de la carga en la barra maestra durante su recorrido descendente, puede ser hidrodinmico o electrodinmico.

Disminuyen la velocidad de descenso del bloque viajero cuando se bajan cargas pesadas y reducen el desgaste en los frenos principales.

La Transmisin

Es un conjunto de cadenas que transmiten la potencia de una fuente de energa a otro mecanismo para hacerlo funcionar.

Entre otros tenemos: Transmisin compuesta Para transmitir energa de los motores a cadenas de hileras mltiples de alta velocidad, ruedas dentadas, cojinetes y ejes.

Transmisin selectivaDistribuye potencia al tambor izador. Usa cadenas, embragues, engranajes y ruedas dentadas para poner en movimiento diverso componentes del malacate.

Los engranajes son ruedas dentadas en los cuales los dientes estn hechos para acoplarse a una cadena.

Usando combinaciones en las relaciones de engranajes y ruedas dentadas se puede producir la velocidad y la potencia requerida segn la carga que va ha mover el malacate.

BLOQUE DE CORONA (BLOQUE FIJO DE POLEAS):

Es un arreglo de poleas montadas en vigas en el tope de la torre de perforacin.La corona tiene solo una funcin: proporcionar medio de transporte para suspender la herramienta en el pozo y para colocar el soporte a una elevacin conveniente sobre el piso de la torre. La mayora de los bloques de corona de reciente fabricacin tienden de 4 a 7 poleas que pueden ser de 5 pies (1.5 m) de dimetro y estn montado sobre soportes o cojinetes de rodillos que ruedan sobre un pasador central cuyo dimetro varia entre 5 o ms pulgadas. Las poleas tiene el cable de perforacin. Este es un cable de alambre de acero de 1- a 1- en dimetro y de 2000 a 4000 de largo ms o menos.La corona se encuentra siempre cargada con bastante peso, pero su trabajo principal se lo realiza haciendo viajes de la columna de perforacin. Se debe de lubricar las poleas de la corona al comenzar un viaje, o a lo menos una vez cada ocho horas. La lubricacin se efecta por los agujeros taladrados a lo largo del pasador central por medio de engrosadores empotrados en uno o ambos extremos del pasador.Una excepcin a este diseo es el bloque corona para mstil porttil de un servicio liviano, el cual tiene poleas instaladas en ngulos rectos una de las otros y pasadores centrales en dos niveles distintos. Las poleas en este bloque, como en casi todos los arreglos de bloques de corona, tienen restringidores especiales para evitar que los cables salgan de las poleas en el caso de aflojarse la tensin del cable.

La disposicin especial de las poleas es este mstil porttil hacen que la lnea viva y la lnea muerta bajen por la parte posterior del mstil, en el contraste, aquel para recoger ciertas herramientas especiales del pozo y este para alzar equipos pesados de la torre o mstil. El nmero de poleas de un bloque esta determinado por el peso que este deber levantar, cinco poleas es lo ms comn, pero en los pozos ms profundos requieren de 6 a 7 poleas.

Las poleas son generalmente fabricados de acero de magnesio templado fuego o acero de aleacin especial, algunos son forjados de una sola pieza, otras son formados colocando un aro laminado sobre una placa de acero forjado.

El radio de las ranuras de las poleas, por donde deber correr el cable, tiene que coincidir con el dimetro externo del cable.El dimetro de superficie de rodamiento de la polea, medido de valle a valle de la ranura, es muy importante para juzgar si el cable y la polea podrn funcionar bien en conjunto. BLOQUE VIAJERO:

El bloque viajero sube y baja entre dos posiciones en la torre o mstil. Este aparato esta compuesto por un sistema de poleas mltiples y mviles en las que va ensamblado en su extremo inferior el gancho el cual soporta la sarta y los eslabones que sostienen los elevadores. Bloque viajero y gancho convencional: usados en torres donde son requeridas enormes cargas para pozos muy profundos.

Combinacin entre bloque y gancho: Esta combinacin es ms chico y compacto que el bloque y el gancho convencional, este sistema es usado en mstiles donde el espacio es ms reducido, aun no siendo diseado para grandes cargas. Todos los bloques son diseados con algunas partes sobresalientes de la armadura.La funcin de este es proveer ventajas mecnicas para alinear el manejo de las cargas pesadas, la ventaja mecnica de un bloque viajero es slo la carga en gancho dividida entre el peso impuesto en el cuadro de maniobras.

Vm = F/Fd

donde Fd = F/E*n

F = Carga del gancho

Fd = Carga puesta en el cuadro de maniobras

Vm = Ventaja mecnica en el bloque del aparejo

E = Perdida de eficiencia de Friccin

N = Numero de lneas enhebradas en el cable

EL GANCHO:

Es una gigantesca pieza de conexin suspendida en el bloque viajero que sirve para agarrar o asir las diferentes piezas del equipo. El gancho puede ir enganchado al bloque viajero o ser una parte integral de este.

El gancho gira sobre cojinetes en su caja de soporte y puede fijarse hasta doce posiciones distintas. Un fuerte resorte dentro del gancho amortigua el peso de la tubera de perforacin para que las roscas de las uniones de tuberas no se daen al enroscarlas o desenroscarlas. El gancho tiene cerrojo de seguridad para la unin giratoria y orejas a ambos lados para agarrar los eslabones del elevador.

Algunos tienen accesorios especiales como amortiguadores para absorber los choques y evitar que la tubera rebote, conexin de pasador flexible para eliminar la carga desigual sobre las orejas del elevador, posesionador opcional que hace girar al elevador hasta la posicin requerida y tambin impide que el gancho y el elevador giren cuando se enrosca tubera. ANCLA DE LINEA MUERTA:

Se encuentra situado en el piso de la torre; La lnea muerta se enrolla alrededor del ancla y se asegura entre el bloque corona y el tambor de reserva.En el ancla est instalado un sistema que enva seales a travs de una manguera elctrica hasta el indicador de peso Martn Deker, este indicador nos da:

Peso de la herramienta sin tocar superficie. Peso sobre el trpano. Peso de arrastre cuando se est sacando la herramienta. Peso de enchufe, se produce antes de llegar al fondo del pozo durante la bajada de herramienta. TAMBOR DE RESERVA:

El tambor de reserva contiene bastante cantidad de cable de perforacin el cual es utilizado para cambiar de posicin de los puntos crticos donde existen un mayor esfuerzo y desgaste del cable.Tambin es utilizado para reemplazar el cable cuando ya cumpli sus Tonelada-Millas de trabajo. CABLE DE PERFORACIN:

Uncable de perforacin es un conjunto de alambres de acero, retorcidos helicoidalmente, que constituyen un alambre de metal apta para resistir esfuerzos de traccin con apropiadas cualidades de flexibilidad. Tambin podemos decir que el Cable de Acero es una maquina simple, que esta compuesto de un conjunto de elementos que transmiten fuerzas, movimientos y energa entre dos puntos, de una manera predeterminada para lograr un fin deseado.

El cable usado para operaciones petroleras se parece al cable de acero comn pero es especialmente diseado para soportar los pesos formidables que se encuentran en una torre.

El cable de aparejo o cable de perforacin tiene un espesor entre 1.125 y 1.5 pulgadas (aproximadamente 3.8 cm). El cable de acero es parecido a la soga de fibra comn, pero este cable es hecho de alambre y es bastante complejo.El conocimiento pleno del inherente potencial y uso de un Cable de Acero, es especial para elegir el cable ms adecuado para una maniobra o equipo, tomando en cuenta la gran cantidad de tipos de cables disponibles, bsicamente por sus variables dimetros, construcciones, calidad de alambre, torcido y su alma interior.Carga que puede aplicarse en un cable:Como regla muy general para aplicaciones normales, la carga que puede aplicarse sobre un cable es la carga de tablas divididas por 5; Ms exactamente, la carga que puede aplicarse sobre un cable (carga de trabajo) se determina dividiendo el valor de tablas (Carga de Rotura) por un factor de seguridad (FS). Este factor lo adopta el usuario pero debe tener en cuenta las recomendaciones del fabricante y las normas.

Valores ms usuales del Factor de Seguridad:

En elevacin de cargas en general, gras, eslingas, etc. FS=5 a 6 En casos con altas temperaturas u otras condiciones exigentes: FS=8 a 12. En elevacin de personas: FS=12 a 22. En cables estticos: FS=3 a 4 PARTES DE UN CABLE DE PERFORACION:Los tres componentes bsicos del diseo de un cable de acero normal son: Alambres: Formado de acero de alto contenido de carbono, permite alcanzar diferentes resistencias a las rupturas. Pueden tener diferentes dimetros para aumentar la vida til y resistencia.

Torn: Constituido por diversas cantidades de alambres de varios dimetros, colocados y torcidos en forma geomtrica, definida de acuerdo al dimetro y tipo de cable.

Alma: Ncleos que soportan las madejas exteriores del cable y determinan su flexibilidad. Es una madeja de cables de acero que va en espiral en direccin contraria a la torcedura de la madeja exterior, lo que equilibra la resistencia del cable y neutraliza el tremendo esfuerzo de torsin al soportar cargas.

Un cable es tanto flexible cuanta mayor cantidad de alambres tiene. Los cables con alma de fibra, o textil, tienen mayor flexibilidad, mejor aporte de lubricante y menor costo. Los cables con alma de acero tienen mayor resistencia a la traccin, al aplastamiento y a las altas temperaturas. TONELADA MILLA:Se entiende por Tonelada-Milla al clculo del trabajo que hace el cable de perforacin para mover los diferentes componentes de sistemas de perforacin durante las diferentes operaciones. La operacin de perforacin de un pozo, bajadas de caera, coroneo (sacar testigo), operaciones de pesca, etc.

La Tonelada-Milla se refiere al levantamiento de un peso de una tonelada la altura de una milla.

Este es un mtodo que se emplea para calcular la vida aproximada del cable.

Donde:

W= Trabajo

F= Fuerza

D= Distancia

TM= Tonelada Milla

W= F * D

TM= W = F * D

Segn las recomendaciones por el API nos indica que el trabajo del cable desempeado en la perforacin debe considerarse que es tres veces el trabajo hecho en un viaje redondo a la profundidad total, entonces el trabajo ser

TM= 3 Tv

TM= 2 Tv

Viaje Completo o Redondo:Es la operacin de sacar toda la columna de perforacin hasta la superficie desde una profundidad cualquiera y nuevamente volver a bajar la columna hasta la misma profundidad de donde fue sacada.

Ciclos de operaciones de un viaje completo: La tubera de perforacin se levanta a la longitud del vstago. El peso levantado en la operacin incluye el peso de toda la tubera, el vstago y el conjunto de polea viajera. Se desconecta el vstago y se lo deposita en la ratonera. El peso considerado en esta operacin es solo el del vstago y del aparejo.

La tubera de perforacin se levanta a la distancia de un tiro se desconecta y se apila en la torre.

El peso en la operacin es todo el peso de la tubera de perforacin y del aparejo.

El conjunto del aparejo se baja hasta el piso de la torre y se ensancha en la tubera de perforacin para sacar otro tiro. El peso de la perforacin es del aparejo. Se repiten los pasos anteriores hasta que toda la tubera de perforacin se ha sacado del pozo.

Al bajar la tubera de perforacin al pozo, el procedimiento primeramente descrito se repite en forma inversa, sin embargo los pasos manejados y las distancias recorridas sern idnticas.

Todo el servicio o trabajo del cable (TM) se calcula y se registra para obtener el trabajo total del cable de perforacin, para que as de esta manera se determine el corrido y corte del cable.

Los trabajos realizados por el cable de perforacin se realizan en las siguientes operaciones:

Clculo de Tonelada-Milla para sacar y bajar la herramienta de perforacin:

Donde:

D=Profundidad total del pozo (pies)

L=Longitud de tiro de tubera (pies)

Wm=Peso unitario por flotacin de tubera por el factor de flotabilidad del lodo de perforacin.

WSD=Peso unitario del sondeo

M=Peso total del conjunto del izaje (aparejo cabeza deinyeccin vstago) (libras)

ff=Factor de flotacin

C=Peso efectivo del conjunto de portamechas corregido por el factor de flotacin

cc=Peso del conjunto del portamechas sin afectado

por el Factor de flotacin

1er Paso: Factor de flotacin:

2do Paso: Calculo del peso del lodo flotador:

3er Paso: Calculo del peso del portamecha flotado:

Pero:

Clculo de Tonelada Milla en operaciones de perforacin

Donde:

= Tonelada Milla para un viaje completo a la profundidad donde se termina la perforacin del tramo.

= Tonelada Milla para un viaje completo a la profundidad que comienza la perforacin del tramo a ser perforado.

Clculo de Tonelada Milla para bajar caera:

Nota: (0.5*C) se hace cero porque no se traja con trepano

Calculo de Tonelada Milla en coroneo:

Donde:

Calcular el trabajo realizado por el cable de perforacin para cambiar el trpano.

Datos del pozo:Densidad del lodo = 9,6lpg

D = 4000ft

WTP = 13,3Lb/ft

WPM = 83Lb/ft

LPM = 300ft

M = 15.000Lb

L = 60ft

12

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