7. Tuberias de Perforacion

Tuberia de Perforación

Agenda

• Introducción

• Componentes del Taladro

• Operaciones Convencionales

• Perforación

Conocimiento del equipo usado en

perforación y su función

Las operaciones en el taladro tienen como fin

principal el lograr alcanzar las formaciones que

contienen hidrocarburos de una manera

económica, efectiva y que permita el recobro de

estos en superficie

Introducción

Componentes del Taladro

1. Corona

3. Cable de Perforación

4. Trabajadero tubería

5. Bloque Viajero

6. Top Drive

7. Mástil o Torre

8. Tubería de Perforación

9. Casa del Perro

10. Preventoras

13. Generadores de CA/CD

16. Bombas de Lodo

18. Tanques de Lodo

19. TK de Reserva

20. Separador de Gas

21. Zarandas Vibratorias

22. Choke Manifold

23. Rampa de Tubería


CORONA (Crown)

Es un ensamblaje de poleas

montado sobre vigas en el

tope del taladro. El cable de

perforación es corrido sobre

las poleas hasta el tambor de

levantamiento (parte del

malacate)


Boom o extensión de

levante

Estructura metálica

erigida cerca del tope

del taladro, usada para

levantar material, hoy

dia se utilizan Winches

con poleas sobre la

torre.


Cable de Perforación

(Drilling Line)

Es un cable grueso de acero,

organizado en un tambor o carretel

que recorre la corona y el bloque

viajero. Su propósito primario es

levantar o bajar dentro del pozo la

tubería de

perforación ó el revestimiento. Es

también usado para soportar las

herramientas de perforación.


Encuelladero o

trabajadero de Tuberia

(Monkeyboard)

Es la plataforma de

trabajo del encuellador

desde donde organiza la

tubería de perforación, su

altura depende del

número de tubos

conectados que se

manejen en el taladro.


Bloque Viajero

(Travelling Block)

Es un arreglo de poleas a

través del cual el cable

de perforación es

manejado y sube o baja

en la torre


Top Drive

El top drive rota la sarta

de perforación y la broca

sin usar la mesa rotaria.

Permite la circulación del

lodo de Perforacion. Es

operado desde una

consola de control en el

piso del taladro (rig floor)


Malacate

(Drawworks)

Es el mecanismo de

levantamiento en un

taladro de perforación.

Consiste de un Winche de

gran tamaño que enrolla

y libera el cable de

perforación y asi levanta

o baja los componentes

de la sarta y las

herramientas


Consola del Perforador

(Drillers Console)

El panel de control,

ubicado en la plataforma

desde donde el

perforador controla las

operaciones del taladro y

maneja el equipo

Componentes del Taladro Casa del Perro

(Dog House)

Es un pequeño cuarto

ubicado en el piso del

taladro, usado cómo

oficina del

Supervisor/Perforador y

cómo almacén para

herramientas pequeñas


Preventora Anular

(Blowout Preventer)

Es una válvula de gran

tamaño, instalada sobre

la cabeza del pozo y

sobre las preventoras de

ariete, que forma un

sello en el espacio anular

entre la tubería y la pared

del pozo ó en caso de no

haber tubería presente,

sella el pozo

Componentes del Taladro Torre ó Mástil

Es una estructura

portátil, con la

capacidad de ser erigida

ó izada como una

unidad a la posición

de trabajo


Bombas de Lodo

(Mud Pumps)

Grandes bombas de

reciprocación son

usadas para circular el

lodo (fluido de

perforación) en un

taladro


Tanques de Lodo

(Mud Pits)

Serie de tanques abiertos, a

través de los cuales el lodo es

circulado para permitir que

arena y sedimentos se

depositen y sean retirados.

Aditivos son mezclados

con el lodo y este es

temporalmente almacenado

antes de ser bombeado

nuevamente al pozo. Los

tanques están divididos en

compartimentos de acuerdo

con su uso: shaker pits,

settling pits y suction pits.


Separador de Gas

(Mud Gas Separator)

Es un aparato usado para

retirar gas del lodo

proveniente del pozo cuando

se presenta invasión de gas en

el pozo


Choke Manifold

El arreglo de tuberías

y válvulas especiales,

llamadas chokes a

través del cual se

circula el fluido de

perforación cuando

se cierran las

preventoras para

controlar presiones

encontradas en la

formación durante un

reventón


Rampa de Tuberia

(Pipe Ramp)

Rampa angular que sirve

para arrastrar y subir la

tuberia y herramientas hasta

la plataforma y la mesa

rotaria.


Acumulador

(Accumulator)

Es el aparato de

almacenamiento para

fluido hidráulico a

presión que es usado

en la operación de las

válvulas preventoras


Generadores

(Engine Generators Sets)

La energía para el taladro es

producida por motores que

trabajan con diesel, gas ó

gasolina, así cómo con un

sistema mecánico de

transmisión y generadores.

La mayoría de taladros

actuales usan generadores

eléctricos que dan potencia a

motores eléctricos en otras

partes del equipo


Mesa Rotaria

(Rotary Table)

Es el principal componente

de rotación para girar y

soportar la sarta de

perforación; consiste de

elementos de rotación que

permiten utilizar velocidades

variables y a la vez soportar

el peso de la sarta dentro del

pozo.


Kelly

Es un componente de

acero pesado, hexagonal

(común) ó cuadrado

suspendido por el bloque

viajero a través de la

mesa rotaria. Esta

conectado a la última

junta de la sarta para

girar la tuberia a medida

que rota la mesa.


Tubería de Perforación

(Drill Pipe)

Son tubos de alto peso

usados para rotar la broca

y circular el fluido de

perforación. Por lo general

son juntas de 30 pies que

permiten acoplarse entre

ellas y con las

herramientas necesarias

para perforar.



(Drill Pipe)

La tubería de perforación “Drill Pipe” es bastante fuerte y relativamente

liviana. En la sarta de Tubulares el “Drill Pipe” va conectada a un top drive o

a la Kelly. El Drill Pipe conforma la parte superior de la sarta de perforación.

Usualmente la tubería de perforación rota, lo cual hace que la broca también

rote. Cuando se utilizan Sistemas de rotación de fondo generalmente la

tubería no rota o su rotación es baja. La fabricación de esta tubería se rige por

Norma API Spec 5 y API Spec 7, mientras que, la estandarización de las

conexiones roscadas se rige por las normas API RP7G y RP7A1.



(Drill Pipe)

La selección de tubería de perforación es de acuerdo a grado (material) y peso. La

tubería de perforación tiene un área en cada extremo la cual tiene aproximadamente

siete pulgadas de longitud llamado recalcado (Tool Joint), el recalcado es necesario

para reforzar el tubo y se identifica por ser la parte más gruesa de éste. La

información referente al grado y el peso de la tubería de perforación se graba en una

muesca localizada en la base del pin (figura 1). En la tubería estándar los datos se

encuentran en el sello del hombro del pin (figura 2).

Figura 1 Figura 2



(Drill Pipe)

La selección de la tubería de perforación a utilizarse también se

realiza de acuerdo al diseño de la sarta de perforación, en donde

se determina el orden, de acuerdo al grado de acero, en que se

introducirá la tubería. La selección del peso de la tubería

dependerá de la profundidad que se va a perforar, por ejemplo si

se va a perforar un pozo somero, se utilizará una tubería de

menor diámetro, por ejemplo 3 ½” con un peso de 13.3 lb/pie.


Tubería de Perforación (Drill Pipe)

Especificaciones del Drill Pipe.

La tubería de perforación “Drill Pipe” al igual que otros tubulares, puede ser

especificada de acuerdo con las siguientes características:

1. Diámetro

2. Grado o Resistencia del Material

3. Peso

4. Rango o Longitud

• El diámetro nominal de la tubería de Perforacion se encuentra: 2 3/8”, 2 7/8”, 3½”,

4”, 4½”, 5”, 5½” y 6 5/8”.

• El peso y la resistencia usados dependen del tamaño del hueco, la profundidad del

hueco y las propiedades del pozo. Estas dos condiciones determinan el diámetro

real del tubo. Los Grados de DP mas usados son: E-75, X-95, G-105, S-135 y la

ultima versión V-150.

• El rango o Longitud esta determinado en la tabla siguiente.



(Drill Pipe)

Rango “Range” Longitud

Pies “Feet” Metros “Meters”

Rango I 18 – 22.5 5 – 6.7

Rango II 27 – 30.8 2 – 9.1

Rango III 38 – 45.11 6 –13.7

El rango más común es el dos: 27 –30 ft (8.2 – 9.1 m).



(Drill Pipe)

Ya que el pozo puede tener una profundidad de miles de pies, los miembros de la

cuadrilla tendran que conectar cientos de juntas de “Drill Pipe”.

Los tubos de diámetro 2 3/8” y 2 7/8” generalmente se usa como tubería de trabajo o

en Perforacion de Pozos bien someros.

Los Tubos de diámetro mayor (6 5/8” - 27.60 Lb/ft) se usa en Pozos profundos.

Los tubos con diámetro de 5” - 19.5 Lb/ft son los mas usados en nuestra Industria, en

pozos de 7.500/12.000 pies o Pozos Horizontales.



(Drill Pipe)

El “Drill Pipe” se acopla con

los demás tubulares con

conectores (tubos cortos) a

través de la junta roscada (Tool

Joint)

Cada Tubo tiene una rosca

hembra o Caja y una rosca

macho o Pin.

La unión del tubo o “Tool

Joint” varia de tamaño y tipo.



(Drill Pipe)

El “Tool Joint” es la parte mas resistente del tubo y se distinguen por tener mayor

diámetro que el resto del tubo.

Durante la perforación la tubería debe limpiarse

y las conexiones roscadas deben ser lubricadas

para evitar desgaste por fricción, corrosión y

garantizar el ajuste necesario. En MECL esta

establecida una inspección de luz negra usando

partículas magnéticas húmedas y AC Joke,

electromagnética cada seis meses o cuando la

operación lo requiera para todos los tubulares y

herramienta de manejo, de acuerdo con la

norma Standard DS-1.



(Drill Pipe)

Conexiones.

Las conexiones roscadas de la tubería de perforación están referenciadas por norma API.

En Mansarovar Energy las mas usadas son:

IF, (Internal Flush) desde 2-3/8 hasta; 2-7/8, 3-1/2; 4 y 4-1/2.

Ej: 3-1/2 IF.

X H (Xtra Hole) desde 2-3/8 hasta; 2-7/8, 3-1/2; Y 4.

Ej: 4 XH.

FH (Full Hole) desde 2-3/8 hasta; 2-7/8, 3-1/2; 4, 4-1/2, 5-1/2 y 6-5/8.

Ej: 5-1/2 FH.


TUBERÍA PESADA

(Heavy Weight)

La tubería pesada (“Heavy Weight”) se compone de elementos

tubulares de grandes dimensiones geométricas (altura: 9.05 m a

9.10 m; peso: 760 a1480 lb y espesor de 0.875” a 1”. Tiene la

función de ser una transición entre la tubería de Perforación y

las Drill Collar.

La tubería pesada se puede identificar fácilmente ya que cuenta

con un protector o cinturón de pared (recalcado) en medio del

tubo.

Características de la tubería Heavy Weight

•Uniones de tubería extra largas (24" y 30" de longitud) (609.6

y 762 mm)

•La pared gruesa da máximo peso por metro.

•Larga sección central recalcada (24" de longitud) (609.6 mm).


TUBERÍA PESADA

(Heavy Weight)

La tubería pesada (Heavy Weight) se conecta por

debajo del Drill pipe. Esta tubería (HW) también se

conoce como Heavy Weight Drill Pipe, o Heavy

Wate, Su posición en la sarta está entre el Drill Pipe y

los Drill Collar. El HW se usa para suministrar una

zona de transición entre el Drill Pipe, más liviano, y

el Drill Collar, el cual es rígido y pesado.

El uso de HW reduce la fatiga que los Drill Collar

provocan en la sarta. Como resultado, el Heavy

Weight reduce la fatiga en el Drill pipe.

También ayudan a mantener el Drill Pipe en tensión,

y le dan peso a la broca, al igual que lo hacen los

Drill Collar, especialmente en perforación

direccional.


TUBERÍA PESADA

(Heavy Weight)

El Heavy Weight Drill tiene

paredes más gruesas y Tool

Joint más largas que el

Drill pipe. También tiene

un diámetro mayor (wear

pad) en el centro del cuerpo

para disminuir el contacto

con las paredes del pozo.

Los “Tool Joint” más largo

reducen el desgaste en el

cuerpo del Heavy Weight.

Ellos mantienen el cuerpo

del tubo alejado de las

paredes del hueco.


TUBERÍA PESADA

(Heavy Weight)

Heavy Weight Spiral.

Posee estrías en espiral en el cuerpo del tubo. El Heavy Weight regular no tiene estrías,

el spiral El Heavy Weight no tiene wear pad.

Cuando el Spiral El Heavy Weight hace contacto con las paredes del hueco, solo una

pequeña parte del cuerpo del tubo las toca. De hecho, solo el área que hay entre las

estrías lo hace. Las estrías no tocan las paredes del pozo, reduciendo el área de

contacto. Al reducir el área de contacto, disminuye el riesgo de que la tubería se pegue.


Van en la sarta de perforación entre el DP y los DC, y en otros puntos. El crossover tiene roscas especiales en la caja y en el pin. Los fabricantes los diseñan para unir partes de la sarta de perforación que tienen roscas de diferente diseño.

Por ejemplo, el pin de un DP puede no enroscar directamente en la caja de un DC, por ello la cuadrilla coloca un crossover en la última junta de drill pipe, donde se une con la primera junta de drill collar.En Mansarovar Energy las conexiones mas usadas son: IF X H (Xtra Hole) FH (Full Hole) REGULAR

Sub o Crossover


Las roscas del crossover

encajan con las del pin

del DP, permitiendo a la

cuadrilla unir la sarta de

Drill Pipe con la de

heavy weight y Drill

Collar.

Sub o Crossover


Collares de Perforación

(Drill Collars)

Los drill collars van en la parte

inferior de la sarta. Los drill collars

tienen paredes gruesas, y son muy

pesados. Ellos colocan peso sobre la

broca para hacer que los cortadores

de la misma perforen la formación, y

también mantienen el drill pipe en

tensión.

El diámetro de los drill collars oscila

entre 3 y 12 pulgadas (76.2 a 304.8

mm). Su peso varía

entre 650 y 11500 lbs (300 a 5100

Kg). Un drill collar de 6 pulgadas

pesa alrededor de 2700 libras

(1225 Kg).

.


Collares de Perforación

(Drill Collars)

Ya que la cuadrilla usualmente instala varios

drill collars, es evidente que la broca requiere

bastante peso para perforar adecuadamente. La

cantidad de peso depende del tipo de formación

y del tamaño o tipo de broca, puede tratarse de

varios miles de libras.

La longitud de los DC normalmente es de 30 a

31 pies (9.5 m) ,y tienen una conexión hembra

con rosca en un extremo (caja) y un pin con

rosca en el otro.

Es interesante ver que en el negocio de la

perforación, el diámetro de los tubos y de los

pozos casi siempre se denota en pulgadas, pero

las longitudes se miden en pies o metros.

.


Drill Collars Lisos y en Espiral..

Algunos drill collars son lisos, otros tienen estrías en forma de espiral.

Los DC lisos se usan bajo condiciones normales.

Los DC con espiral se usan cuando existe la posibilidad de que la tubería se pegue.

Los espirales en el exterior de los DC previenen que se peguen con las paredes del

pozo, al reducir el área de contacto.

Los drill collars de gran diámetro tienen casi el mismo que el del pozo; bajo ciertas

circunstancias ellos pueden hacer contacto con las paredes del pozo y pegarse.

Estándar: Estándares del API 7, del API 7-1 y de SY/T.

Material: AISI 4145 H o material no magnético.


Conexiones ( Roscas )

Una de las partes mas importantes de las herramientas que acabamos de ver tanto en

tuberías como en herramientas, son las roscas, estas se encuentran en los extremos de

las mismas y también deben ser sometidas a un mantenimiento o en algunos casos a

construirse nuevamente, procedimiento basado en estándares internacionales como

Especificación 7 y 71 API y DS 1 TH HILL, los cuales determinan los parámetros para

la reparación y construcción de las conexiones como son:

-Dimensiones.

-Diámetros.

-Conicidad de la rosca.

-Paso de la rosca.

-Profundidad de los hilos.

Este proceso usualmente se hace una vez que se les realiza la inspección

correspondiente, que generalmente es de luz negra usando partículas magnéticas

húmedas fluorecentes y AC Joke, la cual también se le aplica una vez sea maquinada la

conexión y aplica para todas las conexiones.



Proceso de maquinado

de las roscas.



Conexión terminada y operativa.


BROCAS DE PERFORACIÓN “DRILL BITS”.

los miembros de la cuadrilla instalan la broca en la parte inferior de los drill collars.

Las brocas también denominadas mechas, son los elementos que colocados en el

extremo inferior de la sarta y que se encargan de cortar, triturar y abrir paso a través de

las formaciones, mediante peso y rotación aplicados sobre ellas.

Hay dos tipos de brocas y se usan de acuerdo a las caracterisiticas de las formaciones.

Estas son:

Brocas cónicas Brocas con cortadores fijos

“roller cone bits”. “fixed cutter bits”.


Ensamble

típico de la

sarta de

perforación

•La operación se realiza siguiendo una

simple regla: “ponga la broca en el fondo con

algo de peso y gírela a la derecha”

•Esta operación para ser exitosa debe ser libre de

problemas y económica.

•Para lograr una perforación económica, se debe

perforar en el menor tiempo posible, obteniendo

altas ratas de penetración (ROP)

Perforación

• Jefe del Taladro (tool pusher)

• Supervisor de Turno (tour pusher) - 1

• Perforador (driller) - 1

• Encuellador (derrickman) - 1

• Cuñeros (floorhands) - 3

• Obreros de Patio (roustabouts) - 5

• Mecánico (mechanic)

• Electricista (electrician)

• Soldador (welder)

• Operador de Grua (crane operator)

Personal del Taladro

Muchas gracias…..

Ingeniero. Pedro Miguel perez

Edgar Vargas

Proceso Básico de Perforación

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