Universidad Autnoma del CarmenDES DE CIENCIAS QUMICA Y PETROLERA

Facultad de Ciencias Qumica y Petrolera

TEMA II

PRINCIPALES COMPONENTES DEL

EQUIPO DE PERFORACIN

ELEMENTOS DE PERFORACIN

Objetivo: El alumno identificar el funcionamiento e

interrelacin de los sistemas que constituyen el equipo de

perforacin rotatorio.

1. Sistema de suministro de energa.

2. Sistema de izaje.

3. Sistema de circulacin.

4. Sistema rotatorio.

5. Sistema de control.

6. Sistema de medidor de parmetros de perforacin.

Sistemas que componen el equipo de perforacin

Es el corazn del equipo de perforacin. La energa producida por esta planta se utiliza para elfuncionamiento de los cinco sistemas restantes.

Adems de proporcionar energa a sistemas complementarios como: bombas de agua,alumbrado, desarenadores, operacin de preventores, etc.

Los equipos de perforacin tienen altos requerimientos de potencia (energa), la cual estransmitida a algunas partes del equipo como: el malacate, las bombas, el sistema de rotaciny algunos sistemas auxiliares.

El sistema de potencia en un equipo de perforacin generalmente consiste de una fuenteprimaria de potencia (generador) y de algn medio para transmitir dicha potencia hasta elequipo que la utilizar. En la actualidad las fuentes primarias de potencia son motores disel.

PLANTA MOTRIZ

Maquinas de vapor

Maquinas de combustin interna

Maquinas elctricas

FUENTES PRIMARIAS DE POTENCIA

Sistema disel mecnico (convencional).

Sistema disel elctrico c.d./c.d.

Sistema disel elctrico c.a./c.d.

SISTEMA DISEL MECNICO (CONVENCIONAL)

Los equipos de perforacin disel mecnicos son aquellos en

que la transmisin de energa, desde la toma de fuerza del

motor disel de combustin interna hasta la flecha de

entrada de la maquinaria de perforacin (malacate, bombas,

etc.) se efecta a travs de convertidores de torsin, flechas,

cadenas y transmisiones, cuya eficiencia mecnica 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%

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 DISEL ELCTRICO C.D./C.D. (Corriente Directa)

Estos sistemas usan generadores y motores de

corriente directa con una eficiencia real en

conjunto del 95%. En este sistema, la energa

disponible se encuentra limitada por la razn

de que slo un generador c.d. se puede enlazar

elctricamente a un motor c.d. dando como

resultado 1,600 HP disponibles por motor para

impulsar el malacate.

M1 M2 M3

CA CA CA

T

CD

PANEL DE CONTROL P.C.R.

CD

S. AUX.

B1

B2

CD

MALACATE2,100 HP

SISTEMA DISEL ELCTRICO C.A./C.D. (Corriente Alterna/ Directa)

Estos sistemas estn compuestos por generadores de

C.A. y por rectificadores de corriente (alterna a directa

SCR). Estos sistemas obtienen una eficiencia del 98%, y

cuya energa disponible se concentra en una barra comn

(PCR) y puede canalizarse parcial y totalmente a la

maquinaria que la usar (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 podra dirigirse o impulsar al

malacate teniendo una disponibilidad de potencia de

2,000 HP. Estos motores ofrecen una vida ms larga y

menor costo.

TRANSMISIN DE ENERGA

Los requerimientos de potencia mecnica en las fuentes primarias se determina:

HHPmotor = Carga

Econvert

La potencia primaria puede ser transmitida hacia el equipo que la utilizar por medio de lossiguientes mtodos:

Transmisin mecnica. Transmisin elctrica

La transmisin mecnica transmite la energa desde los motores o generadores hasta elmalacate, bombas y otros equipos, a travs de un ensamble de distribucin que consta de;embragues, uniones, poleas, flechas y cadenas.

La transmisin elctrica suministra la energa mediante cables hasta un dispositivo dedistribucin y de ste a los motores elctricos que estn conectados directamente elequipo (malacate, bomba, etc.)

HPmalac =F x V

33,000HHPconv =

HHPmalac

E cad y flech

Donde: HHP = malacate en HPF = fuerza en lbsV = Velocidad en pie/seg

BRANResaltado

BRANResaltado

BRANResaltado

BRANResaltado

BRANResaltado

Los requerimientos de potencia son afectados por la altitud y la temperatura y as que:

La potencia al freno de un motor se reduce el 3% por cada 300m por arriba del nivel del mar.

Respecto a la temperatura se reduce el 1% por cada 10F por arriba de una temperatura de 85F, obien, adicione el 1% por cada 10F por debajo de 85F.

Los convertidores de torsin estn unidos a la flecha del motor con el objetivo deincrementar las revoluciones (r.p.m.) y suministrar una potencia de salida constante, laeficiencia de un convertidor esta en un rango de 0.75 a 0.85.

Eficiencia = 0.98 n donde n, es el nmero de flechas y cadenasE =

Potencia de salida Potencia de entrada

Potencia de salida

El factor de eficiencia (E) describe las prdidas de potencia que existen desde la fuenteprimaria hasta el motor y matemticamente se representa:

3.- La potencia mnima se obtiene a la temperatura ms alta.

(110 85)(0.01/10) x 2400 = 60 HP 2,400 60 = 2,340 HP

4.- La potencia mxima se obtiene a la temperatura ms baja.

(85 40)(0.01/10) x 2400 = 108 HP 2400 + 108 = 2,508 HP

Ejemplo:

Un equipo de perforacin est trabajando en un desierto a una altitud de 2,000 m sobre elnivel del mar. La temperatura ms baja es de 40F (en la madrugada) y la ms alta es de 110F.El equipo tiene tres motores disel cuya potencia nominal es de 1,000 H.P. cada uno.Determinar los HP mnimos y mximos disponibles durante las 24 horas.

Solucin:

1.- H.P. nominal = 3 x 1000 = 3,000 HP

2.- Prdida de potencia por altitud = (2000 x 3000 x 0.03) / 300 = 600 HP3000 600 = 2400 HP

TAREA:

En un equipo disel mecnico se requiere levantar una carga de 500,000 lb a una velocidad de 90pies/seg, calcular la mnima potencia aceptable para los motores. Se asumir una eficiencia parael convertidor del 75% y para las cadenas y flechas del 98%.

Motores

1448

2538

36511

FlechasCadenasTotal

Motor Convertidor Malacate