Post on 19-Feb-2016
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INVESTIGACION DEL SISTEMA CIRCULATORIO EN UNA INSTALACIÓN DE
PERFORACIÓN.
CARRERA: INGENIERÍA PETROLERA.
SEMESTRE: QUINTO.
GRUPO: “A”
PERIODO: AGOSTO-DICIEMBRE
PROFESOR:
ELABORADO POR:
TOSCANO ALVAREZ FRIDA MARISA
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Coatzacoalcos Veracruz, 2015.
ContenidoIntroducción......................................................................................................................................3
Objetivos...........................................................................................................................................4
Marco teórico...................................................................................................................................4
Conclusión......................................................................................................................................12
Glosario...........................................................................................................................................13
Bibliografía y fuentes....................................................................................................................14
Ilustración 1. Equipo superficial y sub superficial...............................................................................5
Ilustración 2. Partes de una bomba....................................................................................................6
Ilustración 3. Bomba dúplex...............................................................................................................7
Ilustración 4. Bomba Triplex...............................................................................................................7
Ilustración 5. Bomba centrifuga.........................................................................................................8
Ilustración 6. Ejemplificación donde se encuentran las presas..........................................................9
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Introducción La operación de perforación, puede ser definida tan simple como el proceso de
hacer un agujero, sin embargo, es una tarea bastante compleja y delicada, por lo que
debe ser planeada y ejecutada de tal manera que sea efectuada en forma segura,
eficiente y produzca un pozo económico y útil. Para todo esto se necesitan equipos
de perforación los cuales están clasificados por terrestres (auto transportables y
convencionales) y marinos (apoyados en el fondo como plataformas y flotantes como
plataformas semi sumergibles) todos estos equipos cuentan con sistemas que los
integran, cinco son los más importantes, en este proyecto se enfocara al sistema
circulatorio, también llamado sistema de circulación de los fluidos o simplemente
sistema de circulación.
El tipo de investigación utilizada será aplicada ya que se utilizaran los
conocimientos obtenidos en las investigaciones que se harán para desarrollar el
tema, igual será cuantitativa ya que es un tema donde se desarrollan modelos
matemáticos.
Usando métodos deductivos e inductivos en la investigación documental ya que se
sabemos que la ingeniería de la perforación de pozos, al igual que cualquier otra
ingeniería, se moderniza con el incremento y avance tecnológico, por lo que la
información debe a su vez ser actualizada en forma continua, ya que prácticas
convencionales dejan de serlo y tecnologías que en años anteriores eran innovación,
ahora se convierten en prácticas cotidianas.
El sistema circulatorio utilizado para el proceso de extracción del crudo es un
sistema complejo que consta de diversos componentes, ya sean superficiales o sub
superficiales, todos muy importantes para dicho fin.
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Objetivos Objetivo general:
Función que tiene el sistema en la instalación de perforación.
Describir las funciones de los componentes del sistema circulatorio.
Conceptualizar los equipos que intervienen.
Tener los conocimientos básicos de un equipo de perforación.
Objetivo específico:
Enriquecimiento de conocimientos ya existentes.
Conocer el comportamiento del fluido.
Conocer el funcionamiento de los equipos que compone el sistema
circulatorio.
Marco teórico La principal función del sistema de circulación es de hacer circular el fluido de
perforación hacia el interior y fuera del pozo con el propósito de remover los recortes
de roca del fondo del pozo a medida que se perfora, además de proveer un medio
para controlar el pozo y las presiones de formación mediante el fluido de perforación.
Los fluidos de perforación o lodo se lo asocian con la perforación rotaria, ya que no
se puede concebir la perforación de un pozo por rotación si no interviene un fluido. El
sistema de circulación esencialmente es un sistema cerrado donde el mismo lodo
circula una y otra vez durante la perforación (ciclo de perforación). El equipo
superficial está compuesto:
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Las bombas Las presas de lodo (descarga, de asentamiento y la de succión)
El stand Pipe, swivel y flecha
El equipo de control de sólidos
El desgasificador
Temblorina
Preventores
El equipo sub superficial
está compuesto:
Tubería de perforación
Herramientas
Barrena
El pozo mismo .
COMPONENTES DEL SISTEMA CIRCULATORIO
Bombas de lodo
Las bombas de desplazamiento positivo son generalmente usadas en taladros de
perforación para bombear a altas presiones y altos volúmenes de fluidos de
perforación. Existen varias razones por las que este tipo de bombas se usa en los
taladros:
Pueden trabajar con fluidos de alto contenido de sólidos. Poseen un amplio rango para presiones y tasas de flujo Son más seguras y capaces de bombear en duras condiciones. Son fáciles de operar y mantener.
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Ilustración 1. Equipo superficial y sub superficial
El componente más importante en el sistema de circulación es la bomba de lodos
y la potencia hidráulica suministrada por ésta, ya que de esto dependerá el gasto y la
presión, requeridos para una buena limpieza del pozo. Estas bombas son el corazón
del sistema de circulación. Su función principal es el de mover grandes volúmenes de
lodo a bajas y a altas presiones, funcionan con energía mecánica o energía del
equipo de perforación. Además deben proveer suficiente potencia para superar la
fuerza de fricción y ejercer la fuerza en el trepano.
En la industria petrolera se utilizan dos tipos de bombas:
Bomba dúplex (doble acción) Bomba triplex (triple acción)
Tabla 1. Tipos y capacitadores de bombas de lodo
BOMBA CAPACIDAD DE DESPLAZAMIENTO
Duplex gal/ emb = 0.0068 ∗ L ( 2D2−d2¿
Triplex gal/ emb = 0.0102 ∗ D2∗L
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Ilustración 2. Partes de una bomba
BOMBAS DUPLEX: Son de doble acción se
caracterizan por que llevan dos pistones y
desplazan al lodo en dos sentidos o sea el
movimiento del fluido se lleva a cabo en ambos
lados del pistón de la bomba. A medida que el
fluido es succionado en un lado es descargado al
otro lado. Están definidas por el diámetro del
vástago, longitud y diámetro de la camisa. La
longitud de la camisa equivale a la longitud de la
embolada y el diámetro de la camisa equivale al
diámetro del pistón. Las bombas dúplex son generalmente de doble efecto, pues los
dos cilindros descargan tanto en el movimiento hacia delante de los pistones como
en el movimiento hacia atrás. La presión máxima recomendada de trabajo para estas
bombas es de 3,000 lb/pg2.
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Salida
Entrada
Válvulas
Pistón
Cámara de Pulsaciones
Vástago
Camisa
Ilustración 3. Bomba dúplex
BOMBAS TRIPLEX: Son de triple acción y se caracterizan por que llevan tres
pistones y desplazan el lodo en un solo sentido o sea que el movimiento del fluido se
lleva a cabo en un solo lado del pistón de la
bomba. Estas bombas proporcionan altas
presiones a precio más barato (20 a 50% menos)
también son más livianas, lo que hace más fácil
su transportación. Este tipo de bomba está
definido por la longitud y el diámetro de la camisa.
Las bombas triplex son generalmente de efecto
único, ya que los tres cilindros descargan
solamente en el movimiento del pistón hacia
delante.
Las bombas triplex presentan algunas ventajas sobre las dúplex:
Pesan un 30% menos que las duplex.
Manejan alta presión y alto volumen.
Son de fácil mantenimiento.
Resultan menos costosas
Existe otro tipo de bombas en los equipos de perforación, comúnmente llamadas
centrifugas, estas bombas son mucho más pequeñas que las anteriores, la presión
de trabajo es de solo unas cuantas libras aunque el gasto puede llegar a los 100
gal/min. Estas bombas son utilizadas para:
Abasteciendo de agua en las
cementaciones.
Distribuir el agua en el
equipo.
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Ilustración 4. Bomba Triplex
Como precarga de las bombas de lodo.
En la preparación de baches.
Preparar el lodo en el pozo
Para la limpieza del equipo.
Si las bombas no trabajan de forma eficiente proporcionando el gasto de lodo y la
presión adecuada se pueden presentar los siguientes problemas:
Limpieza inadecuada del pozo.
Disminución en la velocidad de penetración.
Atrapamiento de la sarta de perforación.
Incremento en el costo del pozo.
Presas de lodo
En la actualidad las presas de lodo son recipientes metálicos utilizados para el
almacenamiento y tratamiento del lodo de perforación. Generalmente se utilizan tres
presas conectadas entre sí, con la capacidad suficiente para almacenar cuando
menos 1.5 veces el volumen total del pozo.
Presa 1.- Es conocida como presa de descarga ya que en ella es donde descarga el
pozo, es aquí donde se instala la temblorina para eliminar los recortes de mayor
tamaño (40 micras).
Presa 2.- Es conocida como presa de asentamiento, es aquí donde se le da
tratamiento al lodo y se instala el equipo de control de sólidos para eliminar los
sólidos de menor
tamaño.
Presa 3.- Es
conocida como
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Presas
Ilustración 5. Bomba centrifuga
Ilustración 6. Ejemplificación donde se encuentran las presas
presa de succión porque de aquí la bomba de lodos succiona el lodo para enviarlo al
pozo.
Además de las presas reglamentarias existen otras presas.
Presa de reserva.- Presa utilizada para almacenar lodo cuando se ha presentado una
pérdida de circulación y para mantener lodo de baja o alta densidad.
Presa de baches.- Como su nombre lo indica es una presa utilizada para preparar
pequeños volúmenes de baches como:
Bache despegador
Bache de lodo pesado
Bache de lodo viscoso
Bache testigo
Bache con obturante
Stand pipe (tubo vertical): Es una pieza tubular fijada a una pierna del mástil, 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 presión. Está 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 requiere.
Manguera de inyección: Es una manguera de goma reforzada, flexible y
extremadamente fuerte que conecta la tubería vertical con la unión giratoria. Es
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flexible porque permite a la unión giratoria moverse libremente en un sentido vertical.
Debe ser también extremadamente durable, ya que está sujeta a un trabajo físico
severo, transportando fluido de perforación extremadamente abrasivo bajo presión.
Cuello de ganso: Es un extremo de la manguera de inyección que tiene forma de
(S) como el cuello de un ganso está conectado a la unión giratoria. El cuello de
ganso es una pieza tubular que une a la manguera flexible con el swivel.
Swivel: El swivel se conecta en su parte inferior con la flecha o kelly y nos permite
girar la sarta de perforación mientras se circula.
Temblorina: La temblorina es el primer equipo utilizado para el control de los sólidos
producto de la perforación, se instala sobre la presa de descarga, consta de una
malla que es vibrada mediante un motor. El tamaño de las partículas retenidas
depende del tamaño de la mal la utilizada, generalmente retiene partículas mayores
de 40 micras. Para la eliminación de partículas más pequeñas se utilizan los
hidrociclones y centrifugadoras. Si los sólidos no son eliminados conectividad pueden
ocasionar los siguientes problemas:
Aumento en la densidad del lodo.
Reducción en la velocidad de penetración.
Daño al equipo superficial de circulación.
Pegaduras por presión diferencial.
Aumento de viscosidad.
Perdidas de circulación.
Para el control de sólidos existe una variedad de equipos que se clasifican en base al
tamaño de partícula que pueden eliminar o retener. Estos equipos son instalados
inmediatamente después de la presa de descarga o de la de asentamiento.
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DesgasificadorEl equipo desgasificador es de suma importancia, ya que a menudo se perforan
formaciones con algún contenido de gas, el cual al ser incorporado al lodo disminuye
la densidad del mismo ocasionando inestabilidad y reventones en el pozo. Hay dos
tipos de Desgasificadores:
Desgasificadores Atmosféricos: Aceptable en Fluidos sin peso y baja
viscosidad.
Desgasificadores de Aspiración (Vacío): Son superiores a los Atmosféricos y
muy usados en Fluidos pesados y alta viscosidad.
Los problemas principales ocasionados por una ineficiente eliminación del gas en el
lodo son:
Disminución en la densidad del lodo de perforación.
Aportación de fluidos de la formación perforada.
Reventones.
Contaminación del lodo de perforación.
Conclusión.El sistema circulatorio es de suma importancia, al igual que los demás ya que
funcionan en conjunto, pero su importancia reside en que regula la presión que
pueda tener el pozo, al momento en que se está realizando el proceso de
perforación. De esta manera se evitan accidentes por medio de re-circular el fluido de
perforación, y remover los recortes de roca para evitar problemas o desperfectos de
la maquinaria durante el proceso. El fluido de perforación, comúnmente llamado lodo
de perforación, se almacena en tanques o piscinas, y desde allí el lodo puede ser
bombeado a través del standpipe a la swivel donde entra a la kelly o al Top Drive,
luego por toda la sarta de perforación hasta la broca, antes de regresar a la
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superficie a través del anular, (el espacio entre la sarta de perforación y las paredes
del hueco). Y al regresar a la superficie el lodo es pasado por varios elementos del
equipo de control de sólidos para que le sean retirados los cortes de la perforación,
antes de regresar a los tanques de lodo y completar el ciclo completo
Previo todo esfuerzo de revisión de investigaciones, se recomienda estudiar
detalladamente, mediante técnicas analíticas, los avances que se presentaran o se
tienen pensado para el mejoramiento del sistema de circulación de fluidos
específicamente en México, o bien, la revisión de toda la información existente de
ese mismo tema para asignar otra posible investigación.
Se recomienda que como alumnos autodidactas busquemos que otras
investigaciones se tienen del tema de otros autores realizar visita a la biblioteca de la
universidad, libros electrónicos etc. Para mejorar los conocimientos. Fue muy
importante realizar una encuesta que incluyo el aspecto de como la comunidad
estudiantil necesita apoyos de investigación. Esperando la investigación sea de total
ayuda.
Glosario Fluido de perforación: Cualquiera de una serie de fluidos líquidos y gaseosos y
mezclas de fluidos y sólidos (en forma de suspensiones de sólidos, mezclas y
emulsiones de líquidos, gases y sólidos) utilizados en operaciones de perforación de
pozos de sondeo en la tierra.
Hidrociclones: es un filtro diseñado para ser utilizado en cabezales de filtración,
tanto para aplicaciones agrícolas como industriales.
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Lodo: Un término que es generalmente sinónimo de fluido de perforación y que
abarca la mayoría de los fluidos utilizados en las operaciones de perforación de
hidrocarburos, en especial los fluidos que contienen cantidades significativas de
sólidos en suspensión, agua emulsionada o aceite.
Obturante: atascante, taponante, ocluyente, estorbante, obstaculizante, taponante
Pozo: El agujero perforado o el pozo, incluyendo el tramo descubierto o no
entubado. El término pozo puede referirse al diámetro interno de la pared del pozo, la
pared de roca que limita el pozo perforado.
Trepano: dispositivo que se coloca en el final de una sarta de perforación para que
rompa, corte y muela las formaciones rocosas mientras se perfora un pozo.
Vástago: Barra o varilla metálica que sirve para unir o sostener otras piezas o
transmitir un movimiento a un mecanismo.
Bibliografía y fuentes Maricela Dzul Escamilla (2013),La justificación y antecedentes de la
investigación, sistema de universidad virtual, Recuperado de :
http://www.uaeh.edu.mx/docencia/VI_Lectura/licenciatura/documentos/
LECT98.pdf
Empresa shlumberguer (Abril 2004), Introducción a los equipos de
perforación, pag. 1-3, Recuperado de:
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http://es.slideshare.net/geronimoms/
schlumbergerintroduccionalequipodeperforacion
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