1-Suministro energía
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Prof. Ing. Luis Soto Pineda
1. Sistema de suministro de energía.
2. Sistema de izaje.
3. Sistema de circulación.
4. Sistema rotatorio.
5. Sistema de control.
6. Sistema de medidor de parámetros de perforación.
TEMA IITEMA II
Objetivo: El alumno identificará el funcionamiento e interrelación de los sistemas que constituyen el equipo de perforación rotatorio.
Principales componentes del equipo de peroración
Elementos de Perforación
Sistemas que componen el equipo de perforación
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
La planta motriz es el corazón del equipo de perforación. La energía producida por esta planta se utiliza para el funcionamiento de los cinco sistemas restantes.
Además de proporcionar energía a sistemas complementarios como: bombas de agua, alumbrado, desarenadores, operación de preventores, etc.
Los equipos de perforación tienen altos requerimientos de potencia (energía), la cual es transmitida a algunas partes del equipo como: el malacate, las bombas, el sistema de rotación y algunos sistemas auxiliares.
El sistema de potencia en un equipo de perforación generalmente consiste de una fuente primaria de potencia (generador) y de algún medio para transmitir dicha potencia hasta el equipo que la utilizará. En la actualidad las fuentes primarias de potencia son motores diesel.
1. Sistema de suministro de energía (Planta motriz)
Elementos de Perforación
• Maquinas de vapor
• Maquinas de combustión interna
• Maquinas eléctricas
Fuentes primarias de potencia
• Sistema diesel mecánico (convencional.
• Sistema diesel eléctrico c.d./c.d.
• Sistema diesel eléctrico c.a./c.d.
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
1. Sistema de suministro de energía (Planta motriz)
Elementos de Perforación
Sistema diessel mecánico (convencional).
Los equipos de perforación diesel mecánicos son
aquellos en que la transmisión de energía, desde la
toma de fuerza del motor diesel de combustión interna
hasta la flecha de entrada de la maquinaria de
perforación (malacate, bombas, etc.) se efectúa a
través de convertidores de torsión, flechas, cadenas
y transmisiones, cuya eficiencia mecánica promedio
es del 65%.
MALACATE2,100 HP
M - 1
M -2
M -3
BBA - 1
BBA - 2
MOTOR
MOTOR
MOTOR
MOTOR
GCA
GCA
SERVICIOS
AUXILIARES
EFICIENCIA 65%
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
1. Sistema de suministro de energía (Planta motriz)
Elementos de Perforación
M1 M2 M3 M M
CD CD CD CA CA
CA
CD
CUARTO DE CONTROL
CD
S. AUX.
B1
B2
CD
MALACATE2,100 HP
Sistema diessel eléctrico c.d./c.d.
Estos sistemas usan generadores y
motores de corriente directa con una
eficiencia real en conjunto del 95%. En este
sistema, la energía disponible se encuentra
limitada por la razón de que sólo un
generador c.d. se puede enlazar
eléctricamente a un motor c.d. dando
como resultado 1,600 HP disponibles por
motor para impulsar el malacate.
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
1. Sistema de suministro de energía (Planta motriz)
Elementos de Perforación
M1 M2 M3
CA CA CA
T
CD
PANEL DE CONTROL P.C.R.
CD
S. AUX.
B1
B2
CD
MALACATE2,100 HP
Sistema diessel eléctrico c.a./c.d.
Estos sistemas están compuestos por generadores
de c.a. y por rectificadores de corriente ( alterna a
directa SCR). Estos sistemas obtienen una eficiencia
del 98%, y cuya energía disponible se concentra en
una barra común (PCR) y puede canalizarse parcial y
totalmente a la maquinaria que la usará (rotaria,
malacate y bombas). La ventaja de este sistema es
tal que, en un momento dado y de acuerdo a las
necesidades, toda la potencia concentrada en las
barras podría dirigirse o impulsar al malacate
teniendo una disponibilidad de potencia de 2,000 HP.
Estos motores ofrecen una vida más larga y menor
costo.
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
1. Sistema de suministro de energía (Transmisión de energía)
Elementos de Perforación
Los requerimientos de potencia mecánica en las fuentes primarias se determina:
HHPmotor = Carga
Econvert
La potencia primaria puede ser transmitida hacia el equipo que la utilizará por medio de los siguientes métodos:
Transmisión mecánica. Transmisión eléctrica
La transmisión mecánica transmite la energía desde los motores o generadores hasta el malacate, bombas y otros equipos, a través de un ensamble de distribución que consta de; embragues, uniones, poleas, flechas y cadenas.
La transmisión eléctrica suministra la energía mediante cables hasta un dispositivo de distribución y de éste a los motores eléctricos que están conectados directamente el equipo (malacate, bomba, etc.)
HPmalac =F x V
33,000HHPconv =
HHPmalac
E cad y flech
Donde: HHPmalacate en HP F fuerza en lbs V velocidad en pie/seg
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
1. Sistema de suministro de energía (Planta motriz)
Elementos de Perforación
Los requerimientos de potencia son afectados por la altitud y la temperatura, así que:
La potencia al freno de un motor se reduce el 3% por cada 300 por arriba del nivel del mar.
Respecto a la temperatura se reduce el 1% por cada 10°F por arriba de una temperatura de 85°F, o bien, adicione el 1% por cada 10°F por debajo de 85°F.
Los convertidores de torsión están unidos a la flecha del motor con el objetivo de incrementar las revoluciones (r.p.m.) y suministrar una potencia de salida constante, la eficiencia de un convertidor esta en un rango de 0.75 a 0.85.
Eficiencia = 0.98 n donde n, es el número de flechas y cadenasE =
Potencia de salida – Potencia de entrada
Potencia de salida
El factor de eficiencia (E) describe las pérdidas de potencia que existen desde la fuente primaria hasta el motor y matemáticamente se representa:
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
3.- La potencia mínima se obtiene a la temperatura más alta.
(110 – 85)(0.01/10) x 2400 = 60 HP 2,400 – 60 = 2,340 HP
4.- La potencia máxima se obtiene a la temperatura más baja.
(85 – 40)(0.01/10) x 2400 = 108 HP 2400 + 108 = 2,508 HP
1. Sistema de suministro de energía (Planta motriz)
Elementos de Perforación
Ejemplo:Un equipo de perforación está trabajando en un desierto a una altitud de 2,000 m sobre el nivel del mar. La temperatura más baja es de 40°F (en la madrugada) y la más alta es de 110°F. El equipo tiene tres motores diesel cuya potencia nominal es de 1,000 H.P. cada uno. Determinar los HP mínimos y máximos disponibles durante las 24 horas.
Solución:
1.- H.P. nominal = 3 x 1000 = 3,000 HP
2.- Pérdida de potencia por altitud = (2000 x 3000 x 0.03) / 300 = 600 HP 3000 – 600 = 2400 HP
Prof. Ing. Luis Soto Pineda
Ej: En un equipo diesel mecánico se requiere levantar una carga de 500,000 lb a una velocidad de 90 pies/seg, calcular la mínima potencia aceptable para los motores. Se asumirá una eficiencia para el convertidor del 75% y para las cadenas y flechas del 98%.
Motores
1448
2538
36511
FlechasCadenasTotal
1. Sistema de suministro de energía (Planta motriz)
Elementos de Perforación
Motor Convertidor Malacate
1.- Potencia del malacate = (F x V) / 33000 = (500000 x 90) / 33000 = 1,363 HP
2.- Determinar la eficiencia promedio de los tres motores:
E = [ (0.98)n + (0.98)n + (0.98)n ] / 3 donde n es el número de cadenas y flechas por motor
E = [ (0.98)8 + (0.98)8 + (0.98)11 ] / 3 = 0.83
3.- El requerimiento de potencia en los convertidores es (RPC):
RPC = Pm / E = 1,363 / 0.83 = 1,642 HP
4.- El requerimiento mínimo de potencia en los motores es:
RPM = RPC / Ec = 1,642 / 0.75 = 2,190 HP
Mil gracias
por su atención