universidad del zulia perforación i

112
Universidad del Zulia Junio de 2009 Tema 3: Perforación Tema 3: Perforación Rotatoria Rotatoria Perforación I

Upload: jhony-chilon

Post on 18-Jun-2015

2.455 views

Category:

Documents


1 download

DESCRIPTION

PERFORACION ROTATORIA (www.chilonunellez.blogspot.com)

TRANSCRIPT

Page 1: Universidad Del Zulia Perforación I

Universidad del Zulia

Junio de 2009

Tema 3: Perforación Tema 3: Perforación RotatoriaRotatoria

Perforación I

Page 2: Universidad Del Zulia Perforación I

Perforación Rotatoria

Page 3: Universidad Del Zulia Perforación I

Perforación RotatoriaContenido

Definición Evolución histórica Sistema de Potencia Sistema de Levantamiento Sistema Rotatorio…

Page 4: Universidad Del Zulia Perforación I

Perforación Rotatoria

Sistema de Circulación Sistema de Control de Pozo Taladros de Perforación Cálculos en Perforación Rotatoria

Page 5: Universidad Del Zulia Perforación I

Perforación Rotatoria

Definición

Método de perforar haciendo un hoyo por medio de la rotación de la barrena, a la cual se aplica peso por medio de una carga superior. La rotación es transmitida a la barrena por la sarta, la cual suministra simultáneamente peso y vía de paso para la circulación del lodo.

Page 6: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 7: Universidad Del Zulia Perforación I

El equipo de perforación consiste en un sistema compuesto por una torre, que soporta un aparejo diferencial: juntos conforman un instrumento que permite el movimiento de tuberías con sus respectivas herramientas, que es accionado por una transmisión energizada por motores a combustión o eléctricos. Este mismo conjunto impulsa simultánea o alternativamente una mesa de rotación que contiene al vástago (kelly), tope de la columna perforadora y transmisor del giro a la tubería.

Perforación Rotatoria

Page 8: Universidad Del Zulia Perforación I

Evolución histórica

• Método original de perforación.

• Constituido por una herramienta puntiaguda. Se enroscaban barras de acero para darle peso, rigidez y estabilidad.

• Las herramientas se hacían subir cierta distancia para luego dejarlas caer repetidas veces sobre la roca.

Perforación a Percusión

Page 9: Universidad Del Zulia Perforación I

Evolución histórica

• Para extraer el ripio se sacaba la sarta de perforación, se agregaba agua y se introducía un achicador.

• Este método de perforación no tenía forma de control de presiones.

Perforación a Percusión (cont.)

Page 10: Universidad Del Zulia Perforación I

La perforación rotatoria se utilizó por primera vez en 1901, en el campo de Spindletop, Texas, descubierto por el Capitán Anthony F. Lucas, pionero de la industria como explorador y sobresaliente ingeniero de minas y de petróleos.

Las innovaciones más marcadas que este método trajo fueron:

El sistema de izaje, el sistema de circulación de los fluidos de perforación y los elementos componentes de la sarta de perforación.

Usado por primera vez en Venezuela en 1928 en Campo Quiriquire

Evolución histórica

Perforación Rotatoria

Page 11: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistemas

• Los sistemas que componen la perforación rotatoria convencional son:

• Sistema de Potencia.

• Sistema de Levantamiento.

• Sistema Rotatorio.

• Sistema de Circulación de lodo.

• Sistema de Control de pozo y Seguridad.

Page 12: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de PotenciaEs el que genera la fuerza primaria, la cual debe ser suficiente para satisfacer las exigencias del sistema de levantamiento, del sistema rotatorio y el sistema de circulación de los fluidos de perforación. Está constituido generalmente por motores de combustión interna para suplir la fuerza o potencia que se requiere en el taladro. La transmisión de potencia puede ser mecánica, eléctrica y electromecánica.

Page 13: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Levantamiento

Este sistema es esencial durante la perforación. Su función es sostener en el hoyo o extraer de él pesadas cargas de tubos, por lo cual se requiere un sistema de levantamiento robusto, con suficiente potencia, aplicación de velocidades adecuadas, frenos eficaces y mandos seguros que garanticen la realización de las operaciones sin riesgo para el personal y el equipo.

Page 14: Universidad Del Zulia Perforación I

El Sistema de Levantamiento

de un taladro de perforación

Page 15: Universidad Del Zulia Perforación I

Equipos de Levantamiento

Malacate. Bloque Corona. Bloque Viajero Gancho. Cable de Perforación. Cuñas. Llave de Potencia Top Drive

Torre o Cabria. Corona. Encuelladero. Piso del Taladro. Subestructura. Consola del Perforador.

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Equipos de Soporte

Page 16: Universidad Del Zulia Perforación I

Es la que proporciona soporte a la corona y al bloque viajero, quienes a su vez sostienen, suben y bajan la sarta de perforación. Pueden ser: Portátil y autopropulsada, montadas en un vehículo adecuado.

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Torre o Cabria

Page 17: Universidad Del Zulia Perforación I

Sirven para la perforación, para el reacondicionamiento o limpieza de pozos. La silueta de la cabria es de tipo piramidal y la más común y más usada es la rígida, cuyas cuatro patas se asientan y aseguran sobre las esquinas de una subestructura metálica muy fuerte. Tiene que ser fuerte para resistir además las cargas de vientos que pueden tener velocidad máxima de 120 a 160 km/h.

La Cabria de Perforación

Page 18: Universidad Del Zulia Perforación I

Es el medio por el cual se transmite el peso de la sarta de perforación a la torre. En la corona o parte superior de la torre se encuentra una serie de poleas que forman el bloque corona o fijo, el cual sostiene al bloque viajero.

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Corona

Page 19: Universidad Del Zulia Perforación I

Plataforma de trabajo ubicada al lado de la torre.

Es donde el encuellador coloca las parejas de tuberías y barras durante la sacada y metida de tuberías del hoyo (viajes).

Encuelladero

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Page 20: Universidad Del Zulia Perforación I

Encuelladero

Page 21: Universidad Del Zulia Perforación I

Está colocada debajo de la torre y encima de la subestructura.

En ella se realizan la mayoría de las operaciones de perforación.

Plataforma o piso del taladro

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Page 22: Universidad Del Zulia Perforación I

Accesorios: Malacate. Mesa Rotatoria. Transmisión Rotatoria. Consola del Perforador. Llaves de Tenaza. Hoyo de Ratón. Hoyo de Rata. Casa de Perro.

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Plataforma o piso del taladro

Page 23: Universidad Del Zulia Perforación I

Sirve de soporte a la torre y al equipo de perforación.

Diseñada para soportar grandes pesos: equipo de levantamiento, torre, mesa rotatoria, etc.

También proporciona espacio bajo el piso para instalar equipos de control de pozo.

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Sub estructura

Page 24: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Sub estructura

Page 25: Universidad Del Zulia Perforación I

Ubicada en el piso del taladro, cerca del malacate.

Provee al perforador de una visión general de lo que pasa en los componentes del sistema.

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Consola del perforador

Page 26: Universidad Del Zulia Perforación I

Consola del perforadorConstituye un accesorio que permite que el perforador tenga una visión general de todo lo que esta ocurriendo en cada uno de los componentes del sistema: presión de bomba, revoluciones por minuto de la mesa, torque, peso de la sarta de perforación, ganancia o perdida en el nivel de los tanques, etc

Constituye un accesorio que permite que el perforador tenga una visión general de todo lo que esta ocurriendo en cada uno de los componentes del sistema: presión de bomba, revoluciones por minuto de la mesa, torque, peso de la sarta de perforación, ganancia o perdida en el nivel de los tanques, etc

Se obtiene información sobre :Se obtiene información sobre :Bombas de lodo, Presión de Bombas, Torque de la Mesa Rotatoria, Velocidad de la mesa, Torque de las Llaves, peso suspendido, peso sobre la mecha

Bombas de lodo, Presión de Bombas, Torque de la Mesa Rotatoria, Velocidad de la mesa, Torque de las Llaves, peso suspendido, peso sobre la mecha

Resistencia de laformación (amp)

Bombas

Generadores

Transformadores

Límite-Potencia-Malacate.

Page 27: Universidad Del Zulia Perforación I

Ubicado entre las dos patas traseras de la cabria, sirve de centro de distribución de potencia para el sistema de levantamiento y el sistema rotatorio. Su funcionamiento está a cargo del perforador. El carrete sirve para enroscar y mantener arrollados cientos de metros de cable de perforación.

Malacate

Page 28: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Frenos:Sistema de Frenos:

Constituido por un freno mecánico principal y uno auxiliar que

pueden ser hidráulicos o eléctricos, usados para mover lentamente

o para detener la guaya de perforación. Posee un sistema de

seguridad del Bloque Viajero llamado Crown-o-Matic.

Constituido por un freno mecánico principal y uno auxiliar que

pueden ser hidráulicos o eléctricos, usados para mover lentamente

o para detener la guaya de perforación. Posee un sistema de

seguridad del Bloque Viajero llamado Crown-o-Matic.

Page 29: Universidad Del Zulia Perforación I

Ubicado en la parte superior de la torre, y del mismo pende el bloque viajero a través del cable.

A través del bloque corona se transmite el peso de la sarta a la torre.

Bloque Corona

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Page 30: Universidad Del Zulia Perforación I

Permite levantar o bajar la sarta de perforación.

Proporciona los medios de soporte para suspender las herramientas.

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Bloque Viajero

Page 31: Universidad Del Zulia Perforación I

Debajo del bloque viajero, al cual va unido.

Sostiene la unión giratoria.

Sostiene el elevador durante el ascenso y descenso de la tubería de perforación.

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Gancho

Page 32: Universidad Del Zulia Perforación I

Se devana y desenrolla del carrete del malacate.

Enlaza los otros componentes del sistema de izaje como son el aparejo de poleas fijas ubicado en la cornisa de la cabria y el aparejo del bloque viajero.

Sistema de Levantamiento (Cont.)Cable de perforación

Page 33: Universidad Del Zulia Perforación I

El cable de perforación, tiene que ser fuerte para resistir grandes fuerzas de tensión; tiene que aguantar el desgaste y ser flexible para que en su recorrido por las poleas el tanto doblarse y enderezarse no debilite su resistencia; tiene que ser resistente a la abrasión y a la corrosión. Al terminar su vida útil, debe reemplazarse.

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Cable de perforación

Page 34: Universidad Del Zulia Perforación I

Conjunto de piezas flexibles, cuyas superficies interiores son curvas y dentadas.

Durante el viaje de tubería, la sarta de perforación se sostiene alternativamente por el bloque viajero (elevadores) y las cuñas.

Se introducen en la abertura cónica en el centro de la mesa rotatoria y rodean la tubería de perforación, sujetándola por fricción y mordedura.

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Cuñas

Page 35: Universidad Del Zulia Perforación I

Cuñas

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Page 36: Universidad Del Zulia Perforación I

Permite desenroscar y enroscar la tubería de perforación durante los viajes (operaciones de sacar y meter tubería).

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Llave de Potencia

Page 37: Universidad Del Zulia Perforación I

Equipo que posee un motor eléctrico para transmitir rotación a un eje inferior.

Tiene en su parte superior una unión giratoria, que permite circular lodo hacia el interior del eje en rotación.

Habilidad para transmitir rotación a la sarta a cualquier altura, perforar por parejas (90’).

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Top Drive

Page 38: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Levantamiento (Cont.)

Top Drive

La sarta de perforación y el

ensamblaje de fondo reciben la

energía para su rotación, desde

un motor que va colgado del

Bloque Viajero. El equipo cuenta

con un Swibel integrado, un

manejador de tubería, el cual

posee un sistema para enroscar y

desenroscar tubería, una cabeza

rotatoria y válvulas de seguridad

La sarta de perforación y el

ensamblaje de fondo reciben la

energía para su rotación, desde

un motor que va colgado del

Bloque Viajero. El equipo cuenta

con un Swibel integrado, un

manejador de tubería, el cual

posee un sistema para enroscar y

desenroscar tubería, una cabeza

rotatoria y válvulas de seguridad

Page 39: Universidad Del Zulia Perforación I

El sistema rotatorio es parte esencial del taladro o equipo de perforación. Por medio de sus componentes se hace el hoyo hasta la profundidad donde se encuentra el yacimiento petrolífero. En sí, el sistema se compone de la mesa rotatoria, la junta o unión giratoria, el kelly, la sarta o tubería de perforación, que lleva la sarta lastra barrena, y finalmente la barrena o mecha.

Sistema Rotatorio

Page 40: Universidad Del Zulia Perforación I

Incluye todo el equipo usado para alcanzar la rotación de la mecha. Un diagrama esquemático que ilustra el arreglo y nomenclatura del sistema rotatorio se observa en la fig.1.33 de A.D.E. Los principales componentes son:

Junta Giratoria (Swivel): Soporta el peso de la sarta de perforación y permite la rotación. Tres puntos de contacto: Por medio de un asa, cuelga del gancho del bloque viajero; por medio…

Sistema Rotatorio (cont.)

Page 41: Universidad Del Zulia Perforación I

…de un tubo conector encorvado (cuello de ganzo) en la parte superior, se une a la manguera de lodo, y por medio del tubo conector que se proyecta en su base, se enrosca el Cuadrante o Kelly.

Cuadrante (Kelly): Es la primera sección de tubería debajo del Swivel. Tiene generalmente una configuración cuadrada o hexagonal para permitir ser sujetada fácilmente para girar.

Sistema Rotatorio (cont.)

Page 42: Universidad Del Zulia Perforación I

Fig. 1.33 A. D. E.Vista

esquemática del sistema de rotación

Page 43: Universidad Del Zulia Perforación I

Fig. 1.34 A. D. E.

Vista del Swivel

Sus funciones más importantes son las de sostener pesadas cargas, girar su conexión con la kelly y resistir altas presiones de bombeo.

Page 44: Universidad Del Zulia Perforación I

Vista del kelly

Page 45: Universidad Del Zulia Perforación I

Mesa Rotatoria: Instalada en el centro del piso de la cabria, es la que transmite la rotación a la sarta de perforación. Descansa sobre una base muy fuerte, constituida por vigas de acero que conforman el armazón del piso, reforzado con puntales adicionales.

Sistema Rotatorio (cont.)

Page 46: Universidad Del Zulia Perforación I

Mesa RotariaTiene dos funciones principales: impartir el movimiento rotatorio a la sarta de perforación y sostener todo el peso de esta sarta mientras se le enrosca otro tubo para seguir ahondando el hoyo, o sostener el peso de la sarta cuando sea necesario para desenroscar toda la sarta en parejas o triples para sacarla toda del hoyo.

Sistema Rotatorio (cont.)

Page 47: Universidad Del Zulia Perforación I

Sarta de Perforación: Constituida principalmente por la tubería de perforación, los lastrabarrenas y la barrena. La tubería de perforación se agrega al pozo a medida que se profundiza el hoyo; los lastrabarrenas se usan para aplicar peso sobre la formación, y la barrena es el elemento de corte.

Sistema Rotatorio (cont.)

Page 48: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 49: Universidad Del Zulia Perforación I

Drill Collar tipo Espiral.

Sistema Rotatorio- cont.

Page 50: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema Rotatorio- cont.

Función de la sarta de perforación

Básicamente es transmitir la potencia rotatoria y el fluido de perforación desde la superficie hasta la mecha.

Mechas o Barrenas: Componente de la sarta de perforación que ejerce un efecto de corte sobre las formaciones. Sobre ellas debe aplicarse peso mediante el uso de lastrabarrenas. El fluido de perforación ayuda a mover el ripio, enfría y lubrica la mecha.

Page 51: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 52: Universidad Del Zulia Perforación I

La selección de barrenas se fundamenta en la experiencia y resultados obtenidos en la perforación de formaciones muy blandas, blandas, semiduras, duras y muy duras en el área u otras áreas. En el caso de territorio virgen, se paga el noviciado y al correr el tiempo se ajustará la selección a las características de las rocas.

Page 53: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema Rotatorio- cont.

Mechas o Barrenas (cont.)

Tipos: Hay dos tipos fundamentales

• Tricónicas

• De diamante (PDC)

Page 54: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema Rotatorio- cont.

Mechas o Barrenas (cont.)

Page 55: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación

Page 56: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación

Una función importante de este sistema es remover los cortes desde el hoyo a medida que se perfora.

Este sistema está constituido por: Tanques, bombas de lodo, mangueras, tuberías y un sistema de eliminación de sólidos (ripio) de formación, trasladados por el lodo a la superficie. Tópicos a ver:

• Area de Preparación de Lodo.

• Equipos de Circulación.

• Area de Acondicionamiento.

Page 57: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)

El fluido de perforación viaja desde los tanques hasta la bomba de lodo, desde la bomba, expulsado a gran presión a través del sistema, con el siguiente recorrido: conexiones superficiales, tubo vertical, manguera de perforación, unión giratoria (Swivel), cuadrante (Kelly), tubería de perforación, lastrabarrena, barrena (orificios), espacio anular hoyo – sarta de perforación, línea de retorno, y a través de los equipos de remoción de contaminantes de regreso al tanque de succión.

Page 58: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)

Area de Preparación: El lodo se prepara con un ensamblaje de equipos diseñados para tal fin:

• Casa de Química: Donde se almacenan los aditivos usados en la preparación del fluido de perforación.

• Tanque de Lodo: Permite el almacenamiento y manejo del lodo en superficie. Tiene forma rectangular y capacidades variables.

Page 59: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 60: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 61: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)

Embudo de Mezclado: Para verter en el lodo aditivos en forma rápida.

Page 62: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)Area de Preparación (cont.)

• Tanque de Mezcla de Química: Para agregar químicos al lodo de perforación.

• Depósitos a Granel: Depósitos grandes en forma de embudo, que permiten el manejo de aditivos en forma rápida y en grandes cantidades.

• Tanques para Agua: Para almacenar agua a ser utilizada en la preparación de lodo.

• Tanques de Reserva: Fuente de almacenamiento para contingencias (Ej: pérdidas de circulación)

Page 63: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)

Page 64: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)Equipos de Circulación: Movilizan el fluido de perforación a través del sistema de circulación:

• Bombas de Lodo: Eje principal del sistema de circulación. Manejan grandes volúmenes de lodo a altas presiones.

• Líneas de Descarga y Retorno: Conectan las líneas que transportan el lodo bajo presión. Las líneas de descarga llevan el lodo fresco y tratado a la sarta. La línea de retorno lleva al lodo conteniendo ripio y gases, desde la boca del pozo al área de acondicionamiento.

Page 65: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)

Page 66: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)Equipos de Circulación (cont.)

• Tubo Vertical: Tubo de acero que conecta la línea de descarga con la manguera rotatoria para transportar el lodo hasta la unión giratoria.

• Manguera Rotatoria: Manguera de goma con extremo fuerte y flexible, reforzada, que conecta el tubo vertical con la unión giratoria.

Page 67: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 68: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)Equipos de Circulación (cont.)

Area de Acondicionamiento: Equipos para acondicionar el lodo, eliminándole sólidos indeseables, incorporados durante la perforación.

Page 69: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)Area de Acondicionamiento (cont.)

• Vibrador: Separa los ripios del lodo al hacerlo pasar (proveniente del hoyo) a través de una malla vibradora.

Page 70: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 71: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)

Area de Acondicionamiento (cont.)

• Desarenador (Desander): Separa la arena del lodo de perforación.

• Separador de Sólidos (Desilter): Separa partículas pequeñas (provenientes de las formaciones) que se encuentran en el lodo.

Page 72: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 73: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)

Area de Acondicionamiento (cont.)

• Desgacificador: Permite la separación continua de pequeñas cantidades de gas presentes en el lodo. Se debe separar el gas del lodo, ya que éste reduce el peso del lodo, la eficiencia de la bomba y la presión hidrostática ejercida por la columna del lodo, e incrementa el volumen de lodo en el sistema. Mientras más gas entre al hoyo, aumenta la posibilidad de ocurrir una arremetida o reventón.

Page 74: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 75: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 76: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)

Bombas de Lodo: Existen tres tipos: Duplex, Triplex y Centrífugas, diferenciándose por el número de pistones y la forma de operación.

La más usada actualmente es la Triplex, con la cual se logran presiones más altas en un tiempo de respuesta menor. La centrífuga es utilizada en los agitadores, para transferir lodo de un tanque a otro.

• Bombas Duplex: Son bombas reciprocantes de doble acción.

Page 77: Universidad Del Zulia Perforación I
Page 78: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)

Bombas de Lodo (cont.): Con pocas excepciones, las bombas de lodo siempre han usado pistones reciprocantes de desplazamiento positivo. Tanto las duplex como las triplex son comunes. Las duplex generalmente son bombas de doble acción, es decir, bombean tanto cuando el pistón se desplaza hacia adelante como cuando se desplaza hacia atrás.

Las bombas triplex generalmente son de simple acción, que bombean sólo en la embolada hacia adelante.

Page 79: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Circulación (cont.)

Bombas de Lodo (cont.): Las bombas triplex son más ligeras y compactas que las duplex, las pulsaciones de presión de salida no son tan grandes, y son más económicas de operar.

Bombas Duplex (cont.): Cada vez que efectúa una embolada, se pone en circulación un volumen igual a dos veces la capacidad volumétrica del cilindro (despreciando el vol. ocupado por el vástago)

Page 80: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Control

Es uno de los principales componentes de un taladro.

Está formado por las válvulas impide reventones, cuya función principal es controlar mecánicamente una arremetida, que si no se controla a tiempo se puede transformar en un reventón.

Page 81: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Control

1- La unidad acumuladora

2- El conjunto de válvulas (BOP)

3- El múltiple de estranguladores

4- Línea de matar

Page 82: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Control Fig. 1.46 Panel de control

remoto para operar los

BOP’sCHOKE

Page 83: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Control

Fig. 1.44 Impiderreventón Anular

Page 84: Universidad Del Zulia Perforación I

Sistema de Control

Impiderreventón de Ariete (tubería)

Page 85: Universidad Del Zulia Perforación I

SHEAR / BLINDRAM ASSEMBLY

Impiderreventón de Ariete (ciego y tubería)

Page 86: Universidad Del Zulia Perforación I

Taladros de PerforaciónDe izquierda a derecha, Taladro instalado en tierra, Taladro de Plataforma, Taladro “Jack-up”, Plataforma Semi-sumergible, Barco perforador y otra plataforma semi-sumergible de aguas profundas.

Page 87: Universidad Del Zulia Perforación I

Taladro para perforación en tierra

Page 88: Universidad Del Zulia Perforación I

Taladros de PerforaciónUna unidad jack-up es una especie de embarcación, provista de patas que pueden ser sumergidas o levantadas. Esta unidad es remolcada al sitio de perforación, con sus patas levantadas. Una vez en posición, las patas bajan. Cuando ellas alcanzan el fondo del mar, el cuerpo de la embarcación o plataforma es levantado sobre el mar, creando una plataforma de perforación estable. Estas plataformas pueden usarse en profundidades de hasta 100 metros.

Page 89: Universidad Del Zulia Perforación I

Taladros de Perforación

Un taladro o plataforma semi-sumergible es normalmente una plataforma auto propulsada, soportada por columnas verticales sobre “pontones” sumergidos. Variando la cantidad de lastre en los pontones, la unidad puede sumergirse o elevarse en el agua. 

Page 90: Universidad Del Zulia Perforación I

Plataforma Semi-Sumergible

Mientras más alejados se encuentren los pontones de la superficie, serán menos afectados por la acción de las olas. Esto reduce el movimiento vertical y permite la continuidad de la perforación en mares moderadamente violentos.  Una plataforma semi sumergible normalmente se mantiene en posición mediante grandes anclas, o por posicionamiento dinámico. Los sistemas de posicionamiento dinámico usan propelas direccionales controladas por computadoras para mantener la embarcación estacionaria, relativa al lecho marino, compensando por viento, olas o corriente.  Pueden perforar en profundidades de hasta 300 metros o más. 

Page 91: Universidad Del Zulia Perforación I

Taladros de PerforaciónBarco perforadorBarco perforador

Page 92: Universidad Del Zulia Perforación I

Barcos perforadores consisten en un casco convencional de barco, con una gran apertura, conocida como "moon pool", a través de la cual se realiza la perforación.  Pueden moverse fácilmente entre localizaciones. Pueden cargar grandes cantidades de materiales, pero no son tan estables como las semi-sumergibles.  Usan anclas o posicionamiento dinámico para mantenerse en posición. Los últimos barcos pueden operar en 1500 metros de profundidad. 

Taladros de Perforación

Page 93: Universidad Del Zulia Perforación I

Standard Derrick - Engines close to derrick - Mechanical Transmission

Page 94: Universidad Del Zulia Perforación I

Haciendouna

Conexión

Haciendoun

Viaje

Page 95: Universidad Del Zulia Perforación I

Haciendo una conexión en “hoyo de ratón”

Page 96: Universidad Del Zulia Perforación I

Making a mouse hole connection - cont’d

Single Added.

Ready to Drill

Moving Kelly to Single in Mousehole

Stabbing the Pipe

Page 97: Universidad Del Zulia Perforación I

Use Elevators

fortripping

Haciendo un viaje

Put Kelly in Rathole

Why trip?

Page 98: Universidad Del Zulia Perforación I

Making a trip - cont’d

Tripping one stand at a time

60-90 ft

Page 99: Universidad Del Zulia Perforación I

Cálculos en Perforación Rotatoria

Contenido en guía de texto… Descripción de sistema de aparejos.

Ventaja mecánica.

Ecuación de potencia en el bloque viajero y malacate.

Torque.

Longitud del cable de perforación.

Diámetro equivalente del tambor.

Eficiencia de la torre (FTT, MCE, FET).

Tiempo para hacer un cambio de barrena.

Presiones y su control.

Page 100: Universidad Del Zulia Perforación I

Cálculos en Perforación Rotatoria

Presiones y su control:

• Control de presiones de trabajo durante la perforación, de alta importancia; más hoy, cuando cada vez se perforan pozos más profundos…

• Cuatro tipos de presiones se deben conocer y manejar para el desarrollo normal de la perforación:

• Presión de bomba que hace circular el fluido de perforación.

• Presión de sobre carga, originada por el peso de las formaciones y el fluido que ellas contienen.

• Presión de fluidos confinados en poros de la roca.

• Presión hidrostática, originada por fluido de perforación.

Page 101: Universidad Del Zulia Perforación I

Presiones y su control

Presión de la bomba: Es función de la potencia requerida y del gasto o caudal de la bomba. Está expresada por la ecuación: 

Q

xHPP

1714

P: Presión de descarga de la bomba, lpc.HP: Potencia de la bomba, HP.Q: Caudal de la bomba, gpm.

El gasto y la potencia pueden variar de acuerdo a los requerimientos hidráulicos de la perforación.

Page 102: Universidad Del Zulia Perforación I

Presión de sobrecarga: En cualquier punto del subsuelo que se tome como referencia, existe una presión originada por el peso del material que está por encima de ese punto. Este material está compuesto por las rocas y los fluidos que dentro de ellas se encuentran.

La presión en el punto de referencia es una función del tipo de roca, tipo de fluido y la porosidad de la roca donde se encuentran los fluidos.

Presiones y su control

Psc = Peso de roca + Peso de los fluidos

Área

(Lppc)

Page 103: Universidad Del Zulia Perforación I

h

PRESIÓN DE SOBRECARGA

Su conocimiento es de gran importancia ya que

permite ajustar el peso del lodo a fin de evitar

fracturar la formación a nivel de la zapata del

revestidor.

Gradiente de sobre carga varía de un lugar a otro,

estadísticamente se ha determinado que se

encuentra en el orden de 1,0 lppc/pie

Psc = Gsc * h (Lppc)

Presiones y su control

Page 104: Universidad Del Zulia Perforación I

fluidowrocawsc GGradGGradGrad '..1.'.

018.111.0433.09.05.2/433.0 xxxxpielpcGradsc

En áreas ya conocidas, el gradiente se sobrecarga se presenta como un porcentaje del gradiente normal. Por ej.: cuando se dice que el gradiente de sobrecarga es el 85% del gradiente normal, quiere decir que el gradiente de sobrecarga es 0.85 lpc/pie.

Presiones y su controlEsta presión se calcula en base a valores promedios. Suponiendo que la gravedad específica promedio de la roca es 2.5, que la porosidad promedio es 10% y que el fluido es agua, se tiene:

Page 105: Universidad Del Zulia Perforación I

Pf = Gf * h

PPff : Presión de : Presión de Fractura (lpc) (lpc)

GGff : Gradiente de Fractura lpc/pies. (0,1 < Gf < 0,7) : Gradiente de Fractura lpc/pies. (0,1 < Gf < 0,7)

h : Profundidad (pies)h : Profundidad (pies)

Es la presión necesaria para fracturar la

Roca. Las mínimas presiones de fractura

indican las máximas densidades de lodo que

pueden utilizarse durante la perforación.

Puede ser estimada a partir de una prueba de

integridad de presiòn.

PRESIÓN DE FRACTURA

Presiones y su control

Page 106: Universidad Del Zulia Perforación I

Presión de la formación: Los fluidos que ocupan los espacios porosos de las rocas tienen una presión propia, originada por las formas de entrampamiento que los mantienen en dichos poros. A esta presión se le conoce como presión de roca o presión de la formación.

La presión de formación no puede ser mayor que la presión de sobrecarga, ya que los fluidos fracturarían la formación y saldrían a la superficie.

Esta presión es característica de cada área y difiere de pozo a pozo. Para cada área existe un gradiente de presión de formación, considerado como “gradiente normal de presión”. Aquellos pozos con gradientes mayores que el normal, serán pozos de presión ab-normal. Caso contrario, sub-normal.

Presiones y su control

Page 107: Universidad Del Zulia Perforación I

Gas

Petróleo

Agua

Conocida también como presión de poro o de

yacimiento, es la presión ejercida por los fluidos

(Petróleo, Agua y Gas) confinados en los poros de

la roca.

Py = Gy * h

PPyy : Presión del Yacimiento (lpc). : Presión del Yacimiento (lpc).

Gy : Gradiente del Yacimiento lpc/pies. (0,465).Gy : Gradiente del Yacimiento lpc/pies. (0,465).

h : Profundidad (pies).h : Profundidad (pies).

La presiòn de formación se clasifica de acuerdo al

gradiente en:

PRESIÓN DE FORMACIÒN

Normal

Ab normal

Subnormal

Presiones y su control

Page 108: Universidad Del Zulia Perforación I

PRESIÓN DE FORMACIÒN

Presión Ab normales

Se refiere a formaciones aisladas cuyo gradiente de presión es superior a 0,465 Lppc/pie

Origen

Entre los factores que la originan se encuentran:

• Compactación anormal de los sedimentos.

• Movimiento tectónico.

• Migración de fluidos

• Presencia de acuíferos

• Temperatura Migración de

fluidos a través de la falla

Presiones y su control

0,45 lpc/pie

0,55 lpc/pie

Page 109: Universidad Del Zulia Perforación I

Presión hidrostática:

Alt

ura

de

la C

olu

mn

a d

e L

iqu

ido

Es la presión ejercida por una columna de líquido estático en un pozo, depende de la densidad y la altura de la columna del fluido. Alcanza su máximo valor en el fondo del hoyo.

Puede verse afectada por:

Efecto Succión al sacar la tubería

Falta de lodo el hoyo (Perdida de circulación)

Ph

Ph = 0,052*h*ρ

DONDE:DONDE:

Ph = Presión Hidrostática (Lbs/PlgPh = Presión Hidrostática (Lbs/Plg22 ) )

h = Altura de la h = Altura de la columna de lodo ( Pies ) de lodo ( Pies )

ρ = Densidad del lodo (Lbs/Gal ) = Densidad del lodo (Lbs/Gal )

Presiones y su control

Page 110: Universidad Del Zulia Perforación I

K.O.P = 500’

h (T.V.D) =

Densidad: 12 Lbs/galProf. (MD): 3000 PiesK.O.P: 500 PiesAngulo: 30 0,8660Prof. (TVD): 2665 PiesPh: 1663 Lpc

Densidad: 12 Lbs/galProf. (MD): 3000 PiesAngulo: 0 1,0000Prof. (TVD): 3000 PiesPh: 1872 Lpc

Prof.TVD (pies): 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500Ph (lpc): 312 624 936 1248 1560 1872 2184 2496 2808

Presiones y su control

Page 111: Universidad Del Zulia Perforación I

La presión hidrostática disminuye por:

El pozo no recibe la cantidad de lodo para el llenado apropiado.

La pérdida de circulación causa una disminución de la columna de lodo (inducida o natural).

Durante la perforación.(Lodo demasiado denso y/o técnicas inadecuadas de perforación)

Presiones y su control

Page 112: Universidad Del Zulia Perforación I

Presión de hidrostática: El ingeniero de perforación debe conocer las presiones de las formaciones que programa perforar, para diseñar un fluido cuya densidad origine una presión hidrostática mayor que la presión de formación. El diferencial de presión del pozo hacia la formación depende del área y de la experiencia, y puede variar entre 300 y 500 lpc.

La presión hidrostática no debe ser muy superior a la presión de la formación.

Presiones y su control