El Taladro y sus Componentes

1. ASESORIA INMAROCA El Taladro y sus Componentes

2. Historia: * Los Chinos son los pioneros (agua salada y sal común) * Primera técnica utilizada fue la percusión * Primer pozo perforado en América: Drake en Pensilvania año 1859 a una profundidad de 69´ * En Venezuela comenzó en 1878, hacienda la Alquitrana Edo.Táchira (27 mts.) * El pozo Zumaque-1 en 1914.

3. PROGRESOS : . Obtención de grandes profundidades . Aumento de las tasas de penetración ( hasta 2500´/día ) . Perforación horizontal y altamente inclinados . Fluidos de perforación ( viscoelásticos, biopolímeros ) . Turboperforación . Mechas Policristalinas e impregnadas de diamante . Control computarizado de la perforación . Perforación bajo balance

5. . Mechas Policristalinas . Portamechas . Elementos estructurales . Fluidos de perforación . Turboperforación . Perforación con gas, aire. . Otros ACTUALIDAD: Proceso rápido y económico Mejor rendimiento (calidad) en:

6. * Componentes diseñados en forma tal que cumplan con el tipo de trabajo que deberán realizar . Capacidades equivalentes en cuanto a potencia, capacidad de peso soportado y longitud de la tubería . Requerimientos de energía para elevación, rotación y circulación .Tamaño adecuado de todo el equipo principal y auxiliar. (torre, bombas, mesa rotatoria, bloque viajero, gancho, plantas eléctricas, etc.) Equipos de Perforación: Deben cumplir funciones especificas eficientes . Facilidad de movilidad

7. Sistema de Potencia : Constituido por motores de combustión interna, los cuales generan la fuerza o energía requerida para la operación de todos los componentes de un taladro de perforación. En un taladro de perforación se necesitan varios motores para proveer esta energía, estos en su mayoría son del tipo Diesel por la facilidad de conseguir el combustible; dependerá del tamaño y capacidad de la torre, él numero de motores a utilizar. La energía producida es distribuida al taladro de dos formas: mecánica o eléctrica

8. Sistema de Levantamiento : “ Soporta todo el sistema de rotación,mediante la utilización de equipos apropiados capaces de levantar, bajar y suspender los pesos requeridos por el “ Componentes : * Estructura de soporte: Torre o Cabria, Corona, Encuelladero, Plataforma o Piso del taladro, Sub-estructura, Consola del Perforador. * Equipo de Levantamiento: Malacate, Bloque Corona y Bloque Viajero, Gancho, Cable de Perforación, Cuñas, Llaves de Potencia.

9. Torre o Cabria de Perforación: Es una estructura grande que soporta mucho peso, tiene cuatro patas que bajan por las esquinas de la infraestructura o sub-estructura. Soporta el piso de la instalación y además provee un espacio debajo del piso para la instalación de válvulas especiales llamadas Impide reventones. Características: Altura: Desde 69´ hasta 189´(142´ la mas común) Capacidad: Depende de la carga que puedan suspender * Ligeras * Medianas * Pesadas Las mas comunes entre 250 y 750 toneladas La mayoría de las torres pueden soportar vientos de 160 - 200 Kph . Con la tubería parada en la torre (120 Kph) y sin tubería (185 mph)

10. Corona: Medio por el cual se transmite el peso de la Sarta de Perforación a la torre. En ella se encuentran una serie de poleas que forman el Bloque Corona o fijo, el cual sostiene y da movilidad al Bloque Viajero.

11. Encuelladero: Constituye una plataforma de trabajo ubicada en la torre a una altura aproximada entre 80’ y 90’ y permite que el encuellador coloque las parejas de tubería y portamechas mientras se realizan operaciones como cambio de mechas, bajada de revestidores, etc. Para ello, este accesorio consta de una serie de espacios semejando un peine donde el encuellador coloca la tubería

12. Plataforma o Piso del Taladro : “Estructura colocada debajo de la torre y encima de la Sub-estructura donde se realizan la mayoría de las operaciones de perforación “ Accesorios: Malacate, Mesa Rotatoria, Consola del Perforador, Llaves de Tenazas, Hueco ratón, Hueco de rata, Carreto Hidráulico, etc.

13. Sub- estructura: “ Armadura grande de acero que sirve de soporte a la torre y los componentes del equipo de perforación. Proporciona espacio bajo el piso de la torre para instalar los Preventores de Reventón y otros equipos de control de pozos.”

14. Consola del Perforador: 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 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 Se obtiene información sobre :

15. Malacate: Consiste en un cilindro alrededor del cual el cable de perforación se enrolla permitiendo el movimiento de la sarta hacia arriba o hacia abajo, dependiendo del tipo de operación a realizar. Además, el malacate transmite la potencia para hacer girar la mesa rotatoria, los carretos auxiliares y sistemas de enrosque y desenrosque de tubería.

16. 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.

17. Sistema de Transmisión : “Transmite la potencia o energía del Malacate a la Mesa Rotatoria “ Esta conformado por : • Bloque Corona • Bloque Viajero • Gancho • Cable de Perforación • Cuñas • Llaves de Potencia

18. Bloque Corona y Bloque Viajero : El Bloque Corona esta ubicado en la parte superior de la torre, constituido por una serie de poleas. El cable de perforación pasa a través de estas poleas y llega al Bloque Viajero, el cual esta compuesto de un conjunto de poleas múltiples por dentro de las cuales pasa el cable de perforación y sube nuevamente hasta el Bloque Corona. Su función es la de proporcionar los medios de soporte para suspender las herramientas. Durante las operaciones de perforación se suspenden el Gancho, la Unión Giratoria, el Cuadrante, la Sarta de Perforación y la Mecha.

19. Gancho: Herramienta localizada debajo del Bloque Viajero al cual va unido y del cual esta suspendida la Unión Giratoria, el Cuadrante y la Sarta de Perforación durante las operaciones de perforación. Sostiene al Elevador durante el ascenso y descenso de la tubería o sarta. Están diseñados de acuerdo al peso máximo que puedan levantar, varia entre 50 y mas de 600 Toneladas

20. Cable de Perforación: Cable metálico hecho exteriormente de acero mejorado, unido entre si por rotación Su función es resistir la fuerza o peso de la sarta durante las operaciones de sacada y metida de tubería. Tiene un diámetro variable entre 1 pulgada a 1 3/4 de pulgada y esta enrollado en grandes carretos. Uno de sus extremos va enrollado al tambor del Malacate y el otro llamado línea muerta va conectado al tambor de reserva. Su rendimiento se mide en Ton / Milla

21. Cuñas: Conjunto de piezas flexibles cuya superficie interior es curva y dentada. Durante el viaje de tubería , la Sarta de Perforación se sostiene alternativamente por el Bloque Viajero y las Cuñas, las cuales se introducen en la abertura cónica en el centro de la Mesa Rotatoria, rodean la tubería de perforación sujetándola por acción combinada de fricción y mordedura.

22. Llaves de Potencia : Permiten desenroscar la tubería de perforación en el momento de hacer un viaje , ejerciendo fuerza sobre la tubería. Igualmente, al meter la sarta de perforación se invierte el proceso y se procede a enroscar las uniones.

23. Sistema de Rotación: Es aquel que permite girar la Sarta de perforación y que la Mecha perfore un hoyo desde la superficie hasta la profundidad programada. Esta localizado en el área central del sistema de perforación y es uno de los componentes mas importantes de un taladro. Esta compuesto por: • Mecha de Perforación • Portamechas o Lastrabarrenas • Tubería de Perforación • Cuadrante o Kelly • Unión Giratoria • Mesa Rotatoria

24. Mechas de Perforación: Su funcionamiento óptimo es la base principal del proceso de perforación rotatoria. Cuando esta en el fondo haciendo el hoyo, produce ganancias solo mientras sea efectiva Para hacerla perforar es necesario aplicarle peso mediante el uso de Portamechas y rotación a través de la Mesa Rotatoria. Su desempeño depende de muchas variables como: tipo de formación y el control de las mismas permitirá perforar un hoyo al menor costo por pie

25. Portamechas o Lastrabarrenas: Tubería especial encargada de darle peso a la mecha, conformada por cilindros de acero hueco con paredes muy gruesas de una longitud de mas o menos 30 pies. Proporciona peso a la mecha manteniendo peso en la sección inferior de la sarta. Ademas, proporciona efecto de péndulo para causar que la mecha perfore un hoyo lo mas vertical posible . El peso de los portamechas depende de su longitud, diámetro interno y externo. Su longitud API es de 30 pies.

26. Tubería de Perforación: Constituye la mayor parte de la Sarta de perforación. Esta soportada en su extremo superior por el Cuadrante o Kelly, el cual la hace girar por el efecto de la Mesa Rotatória. Permite que el fluido de perforación se desplace hacia abajo hasta llegar a la mecha y luego salir por el espacio anular. Los tramos de tubería se unen entre si por medio de roscas, las cuales están diseñadas para soportar grandes esfuerzos de tensión, enrosque y desenrosque constante, pandeo, torsión y otros esfuerzos que pueden ocasionar fallas en la tubería de perforación.

27. Cuadrante o Kelly: Tubo de acero pesado, hueco, que tiene generalmente forma Hexagonal. Esta suspendido en su extremo superior de la Unión Giratoria; pasa a través del hueco de la Mesa Rotatoria y esta conectado a la sarta de perforación. La parte exterior del Cuadrante es hexagonal para poder así transmitir el momento de torsión de la Mesa Rotatoria a la tubería de perforación. Su longitud es de 40 a 50 pies

28. Maniobras durante la perforación

29. Unión Giratoria Se encuentra colgando del Gancho, muy cerca del Bloque Viajero. Esta conectado a la parte superior de la válvula del Cuadrante, soportando todo el peso de la sarta mientras se esta rotando. Esta ubicada en la parte superior de la sarta y permite que el Cuadrante y la sarta roten libremente durante las operaciones de perforación. Proporciona una conexión para la manguera rotatoria y separa a través de ella una vía para que el lodo fluya hacia la parte superior de la unión y de allí a la sarta de perforación.

30. Mesa Rotatoria: Maquinaria sumamente fuerte y resistente que hace girar el Cuadrante y a través de este a la Sarta de perforación y la Mecha. Funciona por intermedio de un buje de transmisión,el cual transmite el Momento de Torsión (torque) e imparte el movimiento giratorio a la sarta. Retiene a las cuñas que soportan el peso de toda la sarta de perforación cuando esta no esta soportada por el Gancho y los Elevadores. Entre sus accesorios mas importantes: . Buje Maestro . Buje del Cuadrante . Kelly Bushing Esta compuesta por: * Cuerpo de la mesa * Piso de la mesa * Polea del piñón de la transmisión * Conexión directa

31. Sistema de Circulación: Formado por una serie de equipos y accesorios que permiten el movimiento continuo del eje principal de la perforación como lo es el fluido de perforación. Para su óptimo funcionamiento se deben tener en cuenta varios principios básicos: * Capacidad adecuada de tanques de reserva * Disposición de equipos auxiliares para mantener circulación cuando la bomba este fuera de uso. * La bomba auxiliar debe estar conectada en forma tal que pueda usarse para mezclar lodo mientras la bomba principal trabaja en la perforación. * Debe proveerse tanques para la sedimentación de arena, para evitar la acumulación de este material abrasivo en los tanques de lodo.

32. Circuito o ciclo del lodo: Bombas de Lodo Polea Giratoria (Swibel) Portamechas (Drill Collars) Tanque de Succión Conexiones de Superficie Cuadrante ( Kelly ) Mecha Tubo Vertical (Stand Pipe) Tubería de Perforación Tubo Canal (Linea de retorno) Manguera de Lodo Espacio Anular Equipos de Control de Solidos

33. Equipos de circulación: Son aquellos que movilizan el lodo de perforación a través de todo el sistema de circulación y permiten un mejor recorrido del mismo. Componentes: Bombas de Lodo: Bombas de Lodo son los componentes primarios de cualquier sistema de circulación de fluido; funcionan con motores eléctricos conectados directamente a ellas o con energía transmitida por la central de distribución. Tiene mucha potencia y son capaces de mover grandes volúmenes de fluidos a presiones altísimas. Existen varios tipos de bombas y entre ellas están: Duplex, Triplex y Centrifugas; la diferencia entre ellas es él numero de pistones

34. Lineas de Descarga y Retorno: Conectan las lineas que transportan el lodo bajo presión. Las lineas de descarga llevan el lodo fresco y tratado a la Sarta de Perforación. La linea de retorno lleva el lodo conteniendo ripios y gases por gravedad desde la boca del pozo al área de acondicionamiento.

35. Tubo Vertical: (Stand Pipe ) Esta ubicado paralelo a una de las patas de la torre y conecta la línea de descarga de las bombas de lodo con la manguera de lodo, la cual se conecta con la unión giratoria y permite el paso del lodo a través de la misma. Tanto la manguera de lodo como la unión giratoria se pueden mover verticalmente hacia arriba o hacia abajo cuando así se requiera

36. Manguera Rotatoria : Manguera de goma con extremo muy fuerte , flexible y reforzada que conecta el Tubo Vertical en la Unión Giratoria. Debe ser flexible para permitir el movimiento vertical libremente

37. Area de Acondicionamiento del Lodo : Constituida por una serie de equipos que permiten acondicionar el lodo eliminándole gran cantidad de solidos indeseables que han sido incorporados durante la perforación: Equipos limpiadores de lodo: Tanque de Asentamiento: Permite la deposición de solidos por gravedad durante el proceso de tratamiento del lodo.

38. Vibradores: Separan los ripios cortados al hacer pasar el lodo que viene del pozo a través de una malla o tamiz vibrador que retiene estos solidos grandes indeseables. La eliminación de solidos perforados es de vital importancia durante el proceso de perforación para el buen funcionamiento del fluido de perforación. Las mallas utilizadas son intercambiables y de su tamaño dependerá la presencia o no de solidos grandes en el sistema.

39. Desarenadores: Equipos de control de solidos que permiten separar la arena contenida en el fluido de perforación producto de la perforación. Funcionan a través del principio de fuerza centrifuga ejercida sobre el fluido de perforación cuando el mismo pasa por conos.

40. Limpiador de lodos: Consiste en una batería de conos colocados por encima de un tamiz de malla fina y alta vibración. Este proceso remueve los sólidos perforados de tamaño de arena, aplicando primero el Hidrociclón al lodo y haciendo caer luego la descarga de los Hidrociclones sobre el tamiz vibratorio de malla fina. El lodo y los sólidos que atraviesan el tamiz, son recuperados y los sólidos retenidos sobre el tamiz se descartan; el tamaño de la malla varia entre 100 y 325 mesh

41. Sistema de Seguridad: Formado por válvulas impiderreventones (BOP), cuya función principal es controlar mecánicamente una ARREMETIDA que si no se controla a tiempo puede convertirse en un REVENTON Funciones: • Permitir un sello del hoyo cuando ocurra una arremetida. • Mantener suficiente contrapresión en el hoyo. • Impedir que continúe la entrada de fluidos desde la formación

42. Degasificador: Permite la separación continua de pequeñas cantidades de gas presentes en el lodo para evitar la reducción de la Densidad del mismo, la eficiencia de las Bombas de Lodo y la Presión Hidrostática ejercida por la columna de lodo

43. Componentes: Preventor Anular : Constituido por un elemento de empaque de acero reforzado con goma especial que cierra y sella la tubería, el cuadrante o el hoyo abierto.

44. Preventor de Arietes : Permite cerrar el diámetro de tuberías de perforación determinados o el hoyo abierto Tipos de Ariete: De tubería: Cierran solamente el tamaño del diámetro externo del tubo para el cual han sido diseñados. Ciegos: Cierran solamente el hoyo abierto De corte: Cortan tubería y cierran el pozo

45. Carretos: Son espaciadores entre los preventores, provistos de orificios donde se conecta la linea que va al distribuidor de flujo usado para controlar las arremetidas y la linea de matar el pozo por donde se bombea lodo pesado.

46. Acumulador: Los preventores se abren o cierran con fluido hidráulico que va almacenando bajo presión en un equipo llamado Acumulador. Varios recipientes en forma de botella o esféricos están localizados en la unidad de operaciones y es allí donde se guarda el fluido hidráulico. Posee líneas de alta presión que llevan el fluido hidráulica a los preventores y cuando las válvulas de control se activan, el fluido causa que los preventores actúen.

47. Múltiple Estrangulador: Ensamblaje de tuberías blindadas de alta presión con salidas laterales controladas por válvulas manuales y automáticas. La linea de estrangulación lo comunica con el conjunto de válvulas de seguridad. Cuando se activa el distribuidor de flujo se mantiene suficiente contrapresión en el hoyo para que no continúe entrando fluidos desde la formación hacia el pozo, al desviarse el lodo a través de las válvulas que restringen el flujo y lo dirigen a los tanques de reserva, el separador de gas o al área de acondicionamiento del lodo.

48. Linea de Matar: Va desde la bomba de lodo al conjunto de válvulas de seguridad, conectándose a estas en el lado opuesto a las líneas de estrangulación.. A través de esta línea se bombea lodo pesado al pozo hasta que la presión se haya restaurado, lo cual ocurre cuando se ejerce suficiente presión hidrostática contra las paredes del hoyo para prevenir cualquier irrupción del fluido al pozo

49. Tanque de Viaje: Estructura metálica utilizada con la finalidad de contabilizar el volumen de lodo en el hoyo durante los viajes de tubería. Permite detectar si la sarta de perforación esta desplazando o manteniendo el volumen dentro del hoyo cuando se meta o se saque tubería del mismo.