Cables Electromecanicos

CABLES ELECTROMECANICOS 1 copgo wood group

CABLES ELECTROMECANICOS

Construcción, selección, uso y mantenimiento de un cable de perfilaje

(Traducción, redacción y compilación Ing. J. Sergeichuk)


CABLES ELECTROMECANICOS

I. INTRODUCCION

II. DESCRIPCION DEL CABLE Armadura Conductor Eléctrico Aislaciones Características Eléctricas Efectos de la Temperatura

III. ELECCION DEL CABLE

Aplicación - Finalidad Elección - Recomendaciones Características Técnicas – Hoja de Datos - Ejemplos

IV. TECNICAS DE USO ADECUADAS Instalación Armado de la Punta de Cable Utilización de un Cable nuevo Alineación de la Unidad de Perfilaje Montaje del Equipo de Wireline Diámetro de Roldanas y Poleas Ranura de Roldanas y Poleas Mantenimiento de Roldanas y Poleas Sistema de Medida de Profundidad Tensión de Operación del Cable Velocidad de operación del Cable Enrollado del Cable Utilización de Cable y Herramienta de pozo Inspección del Cable Operación en Ambientes Hostiles Empaquetaduras Hidráulicas Cabezal de Control de Presión Mantenimiento del Cable Registros en el Libro de Cable Lubricación

V. EFECTOS DEL USO NORMAL Abrasión Hebras levantadas Corrosión

VI. EFECTOS DEL MALTRATO Sobre Tensión Z-kinks

VII. MANTENIMIENTO VIIa. Inspecciones

General Hebras levantadas Rotura de Hebras Condición de los Alambres VIIb. Mantenimiento Preventivo

Lubricación VIIc. Inversión del Cable

Recomendaciones VIId. Reacondicionamiento del Cable

Cepillado Rodillos Ajuste de la Armadura Lubricación

VIII. CONCLUSIONES


IX. ANEXOS

Anexo A. Mecánica del Cable de Perfilaje.

Anexo B. Instalación del Cable.

Anexo C. Periodo de Asentamiento de Cable Nuevo.

Anexo D. Causas de Fallas - Resumen.

Anexo E. Detección de Fallas Eléctricas.

Anexo F. Cálculo del Punto Débil.

Anexo G. Maniobras con Herramientas aprisionadas.

Anexo H. Cálculo de la Capacidad del Tambor

Anexo I. Hojas de Datos Cables Electromecánicos

Anexo J. Ajuste de la Rueda de Medida S.I.E.


CABLES ELECTROMECANICOS I. INTRODUCCION La experiencia ha demostrado que procedimientos de utilización adecuados extienden la vida útil del cable e incrementan considerablemente la confiabilidad durante su vida útil. Procedimientos de operación correctos pueden ser adaptados a las circunstancias si existe un completo entendimiento de la mecánica del cable de perfilaje. La necesidad de movimiento relativo entre los cables de acero que componen la armadura genera fuerzas de fricción. La reducción de esta fricción con lubricación adecuada no solo evita el desgaste prematuro, también minimiza la posibilidad de perdida de torsión en la armadura y la exteriorización del fenómeno conocido como “jaula de pájaro” o hebras levantadas.

Un programa efectivo de mantenimiento de cables de perfilaje incluye inspecciones periódicas para controlar su estado, y notar defectos como hebras levantadas, hebras cortadas, hebras dañadas, perdida de torsión, desgaste excesivo, efectos de corrosión, etc. Un Cuaderno de Cable actualizado, con datos y sucesos relevantes esmeradamente descriptos, ayudará a mantener el control necesario para lograr una mayor confiabilidad en la operación.

Equipos auxiliares, tales como Roldanas, Tambor de Cable, Triángulo de Medida, etc., deberán ser de diámetro y contorno adecuado, y nunca menor que el diámetro mínimo recomendado.

II. DESCRIPCION DEL CABLE Los distintos tipos de cables electromecánicos utilizados por las compañías de perfilaje son muy similares en cuanto a su estructura. A grandes rasgos, las principales diferencias son diámetro y numero de conductores eléctricos. Obviamente, dentro de cada categoría de cable existen pequeñas diferencias constructivas que otorgan ciertas propiedades al cable para adaptarlo a necesidades específicas. En este texto se utilizará la nomenclatura descripta en la Figura 1.

El cable de perfilaje está compuesto de 3 elementos básicos:

a) Armadura (Interior y Exterior) b) Conductor(es) c) Aislación.

Nota: La Fig. 1 muestra un cable multi-conductor, el cual además de los elementos nombrados anteriormente, incluye una “Funda” protectora y material de relleno que envuelve al conjunto de conductores eléctricos.


a) Armadura El sistema de Armadura de los cables de perfilaje consiste en dos capas de alambre de alta resistencia, pre-conformados y dispuestos en forma helicoidal. El sentido de giro de la helicoide en una capa es el opuesto al de la otra capa. El diámetro, cantidad de alambres o hebras y el ángulo del helicoide se selecciona cuidadosamente para proveer al cable de las características deseadas. El alambre utilizado para la construcción de cables de perfilaje de uso ordinario es de acero galvanizado, con una resistencia a la tracción de 270.000 a 300.000 psi.

En general, los fabricantes de cable publican el valor mínimo de resistencia a la tracción, según ensayos realizados sobre muestras de alambre nuevo. Valores típicos de Resistencia Mínima a la Tracción de hebras de acero utilizadas para la confección del cable se muestran en la Figura 2. Los valores reales son en promedio un 15% superior a los indicados. La resistencia a la tracción de un cable usado puede ser menor a la originalmente especificada por las siguientes razones:

- Desgaste - Corrosión - Fatiga mecánica - Torceduras - Torque - Daño físico

Existen cables construidos con alambres de aleaciones especiales, para ser utilizados en condiciones operativas extremas, como puede ser la presencia de H2S o CO2 en concentraciones importantes.

La armadura de estos cables se construye con aleaciones que contienen un alto porcentaje de Níquel-Cobalto (20% a 35%), y un porcentaje muy bajo de Carbono (de 0.01% a 0.03%, comparado con 0.6% a 0.8% del acero común). Las características mecánicas son similares a la de los cables comunes, aunque en algunos tipos de cable la resistencia a la tracción es ligeramente menor (aprox. 10%), y además esta resistencia disminuye al incrementarse la temperatura a la cual está expuesto el cable.

La principal desventaja de estos cables es su elevado precio (varias veces más que el cable standard). El alto costo de esta aleación limita seriamente la generalización del uso de estos cables, y se lo utiliza solamente en casos extremos, de alta concentración de fluidos corrosivos. El diseño de la armadura del cable no es una tarea sencilla. El procedimiento de diseño consiste en la selección de dos capas de alambres que cubran y protejan el núcleo del cable (Conductores y Aislacion) para obtener un determinado diámetro de cable que además debe proveer cierta resistencia mecánica, y otras características relacionadas con su utilización u aplicación. En teoría, existen infinitas combinaciones de diámetros y formas de alambre que cumplirían el objetivo buscado, pero la investigación y la experimentación de muchos años, y otras consideraciones prácticas, han limitado las opciones. Por lo tanto, no existen grandes diferencias constructivas entre cables de distintos fabricantes porque esa experiencia ha permitido acotar a un rango muy estrecho los valores óptimos de los parámetros que definen el cable, tales como numero de hebras de la armadura, ángulo y paso de la helicoide, materiales a utilizar, etc. Generalmente, los alambres que componen las armaduras son “pre-formados”. Es decir, se les da la forma de hélice antes de colocarlos sobre la capa previa (armadura interior o aislacion de conductores). Este proceso reduce las deformaciones de la aislacion del conductor, mejora las propiedades de flexibilidad del cable, y reduce la energía almacenada (torque) del alambre.

Las cualidades superiores de los cables preformados son el resultado de que los alambres están en una posición de “descanso” en el cable, lo cual minimiza las tensiones internas. Hoy en día, el preformado es un proceso prácticamente estándar en la fabricación de cables.

Las formas mas comunes de construcción de la armadura del cable se muestran en la Figura 3., donde también se denotan las ventajas del cable construido con hebras interiores y exteriores de igual diámetro.


La construcción con hebras de igual diámetro ofrece, para un mismo diámetro exterior de cable, una sección transversal de acero mayor, lo que resulta en una mayor resistencia y rigidez. Para mantener el mismo diámetro exterior que el cable equivalente con hebras interiores de menor diámetro, es necesario sacrificar el espesor de la aislación del conductor. Las nuevas aislaciones comentadas en el párrafo siguiente permiten esta disminución de pared del aislante, sin que las características eléctricas del cable sean afectadas. La tendencia actual es construir cables mono-conductores (o de pequeño diámetro), con el mismo tipo de hebras exteriores e interiores, por la incuestionable superioridad de este tipo de construcción. Pero los cables multi-conductores se construyen con igual número de hebras interiores y exteriores, es decir, hebras interiores de menor diámetro, por una cuestión práctica (mayor flexibilidad, mayor resistencia a al abrasión).

En páginas subsiguientes se incluyen hojas de datos de cables con las características típicas de los cables de perfilaje actualmente en uso.

b) Conductor Eléctrico El material conductor universalmente utilizado es cobre. El algunos casos el material es cobre desnudo, en otros cobre cubierto con estaño. En cables para alta temperatura el conductor puede estar protegido con un recubrimiento de níquel.

Formas de disposición de los hilos individuales que conforman el conductor eléctrico se muestran en la Figura 4.

El conductor eléctrico de 7 hilos (“7-Strand”), que fue muy popular hasta hace unos años, está siendo reemplazado actualmente por la disposición de 19 hilos (“19-Strand”), que ofrece mayor flexibilidad. El tipo de construcción denominada “Sash Cord” fue muy utilizada en los primeros cables de perfilaje, pero la rigidez de las nuevas aislaciones compensa las mejores características mecánicas de este tipo de entramado, el cual es complejo y costoso.

La resistencia eléctrica máxima del conductor se encuentra listada en la hoja de datos del cable.


Para un cable típico de 5/16” (1N32PP) la resistencia es de 2.8 ohm/1000 pies a una temperatura de 20º C. La resistencia varía considerablemente con la temperatura. A 270 ºC la resistencia del conductor se incrementa al doble aproximadamente. Por lo tanto, a altas temperaturas la habilidad del cable para transmitir potencia y señales eléctricas disminuye ostensiblemente.

Notar que la resistencia de conductor varía para distintos tipos de cable. Por ejemplo, para un cable de 7/32” la resistencia del conductor es de 4.0 ohm/1000 pies. Es decir un 43% más alta que la de un cable de 5/16”.

c) Aislaciones

En los últimos años se han realizado algunos progresos en el diseño de material aislante para este tipo de cables.

Las antiguas aislaciones de goma, que ocasionaban grandes problemas eléctricos y mecánicos, se han reemplazado por material plástico (polipropileno y otros), los cuales ofrecen mejores características mecánicas y eléctricas. Las cualidades dieléctricas de estos nuevos materiales son superiores, y su mayor rigidez mecánica proporciona un mejor soporte al conductor de cobre. También proveen una base más firme para la armadura del cable, lo que resulta en una mayor estabilidad y duración del cable. Se han desarrollado también aislaciones de Teflón y derivados, que permiten realizar operaciones en pozos con temperaturas de hasta 600 ºF (316 ºC), y en presencia de gases corrosivos.

Los nuevos aislantes plásticos son de tal calidad que prácticamente no presentan una resistencia de aislación detectable con instrumentos comunes. La resistencia de aislación es del orden de 1 x 103 Megohm a 1 x 105 Megohm por cada 1000 pies de cable. En general, la aislación de botas de goma o neopreno utilizadas en las conexiones presenta una resistencia de aislación inferior a la del cable.

Las especificaciones de voltaje para un cable monoconductor nuevo (1N32PP) es de 1500 Volts DC. Los cables son probados en la fábrica al doble del valor de voltaje especificado, durante cinco minutos. El voltaje máximo de operación generalmente está limitado por los conectores y colectores utilizados.

No se especifica un límite de corriente eléctrica que puede ser enviada por el cable. La corriente está limitada por el voltaje máximo que puede ser aplicado y la resistencia del conductor. La excepción será la circulación de corrientes elevadas (varios amperes) durante varias horas, mientras el cable se encuentra arrollado en el tambor. - Características Eléctricas En ciertas aplicaciones, una gran variedad de señales son transmitidas a través del cable. Estas señales varían en frecuencia desde cero (señal continua) hasta un máximo de 60 o 100 Khz., dependiendo de la telemetría utilizada y el largo del cable. Los valores de atenuación están publicados en la hoja de datos.

Básicamente, el cable se comporta como una red R-C. Para mejorar las características de transmisión es deseable reducir su resistencia y capacidad eléctrica. Lamentablemente, al incrementar el diámetro del conductor para disminuir su resistencia eléctrica, la capacitancia del conductor con respecto a la armadura se incrementa, exigiendo esto una solución de compromiso entre las dimensiones físicas de las distintas partes para lograr un cable que se ajuste a las exigencias actuales de transmisión de datos (telemetría). - Efectos de la Temperatura Los valores máximos de temperatura de operación especificados en la hoja de datos del cable son valores a los cuales el cable funcionará correctamente bajo condiciones operativas normales, definidas como:

- La temperatura se incrementa gradualmente con la profundidad. - La carga principal transportada por el cable es el peso del cable mismo.

Los valores de temperatura publicados son valores máximos para el tipo de aislación utilizada en el cable. No se recomienda utilizar el cable al límite de su temperatura máxima durante periodos prolongados. Si las operaciones en pozos de alta temperatura son de rutina, se debe utilizar un cable con la aislación apropiada a esos casos.

A los efectos prácticos, la constante dieléctrica de los materiales utilizados como aislantes no varía con la temperatura, por lo tanto, la capacitancia permanece constante con la temperatura. Como se ha mencionado, la resistencia eléctrica del conductor se incremente notablemente con la temperatura, y por consiguiente, la atenuación de la señales también se incrementa.


III. ELECCION DE CABLES DE PERFILAJE a) Aplicación - Finalidad Los cables de perfilaje son diseñados para cumplir 4 funciones básicas:

1) Resistencia Mecánica: El cable debe poseer una resistencia mecánica suficiente como para soportar las herramientas que se conectan en su extremo, y su propio peso a medida que entra al pozo. En la mayoría de los casos, el peso del mismo cable es la mayor carga que debe soportar.

2) Potencia Eléctrica: Los conductores eléctricos del cable deben ser adecuados para proveer la potencia eléctrica necesaria a los instrumentos utilizados por las compañías de servicios.

3) Comunicación de Datos: Los conductores eléctricos, aislación y geometría del cable deben ser los adecuados para permitir la transferencia de datos entre superficie e instrumento de pozo.

4) Medición de Profundidad: El cable es el medio preferido y utilizado para medir la profundidad de la información geológica o de otros elementos dentro del pozo. Sin una información de profundidad precisa, los datos obtenidos por los instrumentos o herramientas son de poco valor.

b) Elección - Recomendaciones La elección de un cable depende de factores económicos y técnicos, que se interpretan de acuerdo a las condiciones operativas, limitaciones del equipo auxiliar y a las expectativas de duración del cable.

Recomendaciones generales para la elección:

Cables con hebras de mayor diámetro ofrecerán un cable de mayor rigidez, y además soportarán mejor el desgaste por abrasión y corrosión.

Cables de mayor diámetro ofrecerán una Tensión de Rotura mayor. Cables con hebras exteriores e interiores de igual diámetro deberían ser preferentemente

utilizados.

Estas recomendaciones generales deben equilibrarse con otras consideraciones prácticas, tales como:

La capacidad del tambor en donde se enrollará el cable y el largo de cable necesario para la operación puede restringir el rango de diámetros de cable a utilizar.

Peso y características del equipo a conectar en la punta del cable. Diámetros y características del equipo auxiliar disponible (Roldanas, Equipo de Presión, etc.) Operaciones de cable en condiciones severas (alta temperatura, gases corrosivos), exigen

encontrar un balance entre el alto precio de compra de un cable de Níquel-Cobalto, y el bajo costo pero menor vida útil de un cable galvanizado.

En la hoja de datos técnicos de los cables de perfilaje se especifican ciertos parámetros, siendo su conocimiento imperativo para una adecuada elección y operación. Estos son: - Diámetro del Cable: Su conocimiento exacto es necesario para la elección del equipo auxiliar

(roldanas, tubos de flujo, sistema de medida, etc.) a utilizar con el cable. - Peso: Dato necesario para realizar ciertos cálculos y verificaciones en las

operaciones. - Tensión de Rotura: Su conocimiento ayudará a determinar la carga máxima que puede ser

aplicada al cable. - Tensión de rotura de las hebras: Necesaria para calcular la resistencia de punto débil cuando se realiza con

hebras. - Límite Elástico: El límite elástico es el máximo esfuerzo que un cable puede soportar sin

sufrir daños permanentes. El limite elástico puede se calculado a partir de la Tensión de Rotura, pero usualmente el Limite Elástico se considera como el 60% de la tensión de rotura.

- Elongación: El conocimiento de este factor permite estimar el punto de aprisionamiento. Se podría verificar si lo que esta aprisionado es la herramienta o el cable.

- Resistencia Conductor: Este factor puede ser utilizado para calcular el largo del cable instalado. También es muy útil cuando se evalúan problemas eléctricos (cortocircuitos, perdidas de aislación).

- Temperatura Máxima: Es la máxima temperatura a la cual un cable puede ser utilizado, y está determinada por el tipo de aislación utilizada.


Ejemplo de Nomenclatura utilizada para identificar cables de perfilaje

(WIRELINE WORKS)


Ejemplo de Nomenclatura utilizada para identificar cables de perfilaje

(CAMESA)


ESPECIFICIACIONES TECNICAS EJEMPLOS


IV. TECNICAS DE USO APROPIADAS

Para conseguir la máxima duración y confiabilidad, se requiere la aplicación de técnicas apropiadas en todas las fases de la vida del cable, desde su fabricación, transporte, almacenamiento, instalación, operación y mantenimiento.

A continuación se detallan los factores mas importantes a tener en cuenta durante el uso del cable, con el objetivo de prolongar su vida útil y obtener una mayor confiabilidad en la operación.

1) Correcta Instalación del cable La instalación del cable se refiere a aquella operación que se realiza para transferir el cable desde su carretel de transporte hacia el tambor del camión de perfilaje. Además de evitar concentraciones de esfuerzos o daños irreversibles al cable, los procedimientos de instalación básicamente implican un manejo adecuado de la tensión de enrollado, asegurándose que:

La tensión es lo suficientemente alta como para que la geometría helicoidal de la armadura trabaje protegiendo el interior del cable y ofreciendo una adecuada resistencia a esfuerzos de compresión perpendiculares al cable.

La tensión es lo suficientemente baja como para que el cable mantenga una sección aproximadamente circular, y no se concentren esfuerzos elevados en los puntos de cruce del cable.

No es la intención de este escrito explicar en forma detallada el procedimiento de instalación de cables. Se mencionarán solamente algunos aspectos generales para que el usuario de cables comprenda la importancia de este procedimiento. Objetivos de la Instalación de Cable El objetivo de una instalación de cable es distribuir de una manera uniforme el cable sobre el tambor, de modo que el cable pueda ser enrollado y desenrollado varias veces sin que se altere esa distribución. Es decir, si la instalación se ha realizado correctamente, el cable se enrolla naturalmente sin ninguna intervención externa. Para ello, es de fundamental importancia la disposición correcta de la primera camada.

Además, el cable se debe instalar utilizando un patrón de tensiones de enrollado apropiados al tipo de cable. Los cables se enrollan bajo tensión porque la forma helicoidal de la armadura se “cierra” sobre el núcleo del cable al ser éste sometido a un esfuerzo de tracción, y esta armadura protege la parte central del cable de los esfuerzos laterales de compresión (aplastamiento, en este caso). Al mismo tiempo, la tensión de enrollado debe ser compatible con la tensión de operación del cable en los pozos de la cuenca donde trabaja la compañía.

Antes de comenzar con la instalación, se debe determinar lo siguiente:

Obtener las dimensiones físicas del tambor donde se instalará el cable. Verificar que posee una superficie cilíndrica perfectamente lisa, limpia, y que los laterales (alas) sean exactamente perpendiculares a la superficie cilíndrica del tambor.

La tensión a utilizar en la primera camada y el número de vueltas requeridas para completar el ancho del tambor.

La tensión a utilizar para las camadas subsiguientes, de acuerdo a la profundidad de los pozos en la zona de operación.

Si un cable no está instalado correctamente en el tambor, por ejemplo cuando la tensión de las primeras camadas no es la apropiada, se puede presentar alguno de los siguientes problemas:

• Si la tensión de enrollado es excesiva:

- Aplastamiento del cable contra el cuerpo del tambor. - Aplastamiento del cable en el agujero de entrada del cable al tambor. - Aplastamiento del cable en los puntos de cruce de una vuelta de cable con la otra. - Extrusión de la aislación del cable a través de los alambres de la armadura interior.

• Si la tensión de enrollado es menor a la recomendada:

- Aplastamiento del cable por las camadas sucesivas. - Cable de una camada superior puede provocar la separación de espiras de la camada

inferior y “caer” entre espiras de la camada inferior. - Dificultad para enrollar durante las operaciones.


Modalidad de Instalación - Espaciadores Básicamente, existen dos métodos para enrollar el cable en un tambor. Uno es denominado “cruce simple” y el otro “cruce doble”. “Cruce” se refiere al desplazamiento lateral del cable en las distintas camadas que se van formando en el tambor durante la instalación. Es decir, al completar la primera camada (o fila) de cable sobre el tambor, la camada siguiente tiene que “calzar” en el valle que forman 2 vueltas de cable adyacentes, como se observa en las figuras siguientes.

“Cruce Simple” significa que el “cruce” o desplazamiento lateral del cable en la camada subsiguiente, (que es igual a 1 diámetro de cable), se realiza una vez por vuelta de tambor.

“Cruce Doble”, significa que este desplazamiento (que es igual a ½ diámetro de cable), se realiza dos veces por vuelta de tambor, y el cruce ocurre a 180º uno de otro.

La Figura 5 trata de explicar en forma grafica lo enunciado anteriormente.

Figura 5

Cuanto más pequeño el diámetro del cable, más difícil es de instalar, por lo tanto, para cables de perfilaje de pequeño diámetro se utiliza generalmente el método de “cruce simple”.

Para cables de mayor diámetro y/o mas rígidos (pozo abierto) se prefiere el método de “cruce doble” porque ofrece ciertas ventajas (mejor balanceo del tambor, menor desgaste en las zonas de cruce, etc.) Para establecer la modalidad de instalación de doble cruce se deben utilizar elementos espaciadores de un diámetro igual a la mitad del diámetro de cable. La Figura 6 muestra como se utilizan los espaciadores para completar la primera camada de cable.

Figura 6


Ángulo de Enrollado Es el ángulo determinado entre una línea imaginaria perpendicular al centro del tambor, y otra determinada entre la roldana y el punto de unión del ala de tambor con su superficie cilíndrica. El ángulo máximo recomendado para una instalación adecuada es de 1,25 grados, que corresponde a una distancia de aproximadamente 25 veces el ancho del tambor. (Fig. 7)

La experiencia ha demostrado que ángulos mayores (tambor cercano a la roldana) no solamente producen enrollados inapropiados, sino que también disminuyen la vida útil del cable. En la foto siguiente se puede observar el rozamiento excesivo del cable cuando se enrolla con ángulos inadecuados.

Además, una alineación incorrecta produce una pequeña rotación adicional del cable cuando se enrolla en el tambor, y también al pasar por las roldanas, como se observa en las figuras siguientes, provocando esto una alteración del patrón normal de torque.


Tensión de Enrollado para Profundidades moderadas Las tensiones de enrollado recomendadas mantienen una relación con respecto a la tensión de rotura correspondiente a cada tipo de cable:

Primera camada: 10% a 15% de la Tensión de Rotura Segunda camada: 15% a 20% de la Tensión de Rotura Tercera camada: 20% a 25% de la Tensión de Rotura

El esquema de tensiones de enrollado para pozos de aproximadamente 3500 metros se indica en la Tabla II

Tabla II

Diámetro 1er. Capa 2ª. Capa 3er. Capa T. Rotura (pulg) (lbs) (lbs) (lbs) (lbs)

7/32 600 900 1.200 5.200

5/16 1.200 1.700 2.200 10.500

Al completar la 3º camada, se mantiene la tensión hasta aproximadamente la mitad de la longitud total del cable. Luego se continúa enrollando y reduciendo la tensión cada 300 metros en un valor equivalente al peso del cable, hasta alcanzar un valor mínimo que dependerá del tipo de cable. (Aprox. 5% a 10% de la tensión de rotura). Tensión de Enrollado para grandes profundidades Para operaciones a más de 3000 metros se debe considerar la utilización de tensiones de enrollado mayores para que la forma helicoidal de la armadura se cierre y aumente su resistencia a esfuerzos laterales. Estas tensiones son del orden del peso del cable en el pozo, pero en ningún caso deben exceder el 50% de la tensión de rotura. La figura siguiente muestra el “Perfil de Tensión” típico para un cable de 5/16”, instalado correctamente.

2) Correcto armado de la Punta de Cable Si bien no es una causa de problemas frecuente, se han detectado casos de hebras cruzadas provocadas durante el armado de la punta. Esto puede ocurrir inadvertidamente, cuando se hace pasar el cable por tubos de flujo, o por no controlar cuidadosamente la disposición de las hebras individuales, o por dejar una o más hebras con menor tensión durante el armado del punto débil.

Se recomienda hacer una nueva punta de cable al menos una vez al mes, si la frecuencia de trabajo es baja, o luego de un cierto número de carreras de cable, dependiendo esto del tipo de servicio realizado con el cable. Obviamente, si el cable (y punta) se han sometido a esfuerzos inusuales, se deberá hacer una punta nueva de inmediato. Calcular el numero adecuado de hebras a utilizar como punto débil, de acuerdo a las condiciones operativas y teniendo en cuenta el Limite Elástico del cable. (Ver anexo). Una cantidad inadecuada de hebras puede causar daños permanentes al cable. Inspeccionar regularmente y antes de cada trabajo, el estado de la punta, sus partes mecánicas y eléctricas.


3) Correcta utilización de un cable nuevo El proceso de “ablande” o “curado” de un cable nuevo es uno de los factores que mas influyen en la durabilidad de un cable. El periodo de “ablande” se considera de 20 o 25 carreras. Durante este periodo se recomienda mover el cable a velocidades moderadas para mantener el cable en tensión, permitiendo así el acomodamiento de las hebras al nuevo patrón de tensión / rotación. Tener presente que este periodo de asentamiento de cable no solo es aplicable a un cable nuevo recién instalado en la unidad. Es muy probable encontrar camadas de cable nuevo en el interior del tambor, cuando se opera en pozos inusualmente profundos para la zona, o cuando se ha cortado una cantidad considerable de cable. En estos casos también se deben respetar los parámetros definidos para la operación de cables nuevos. 4) Correcta alineación de la unidad de perfilaje La unidad de perfilaje se debe ubicar con el cuerpo del tambor perpendicular a la línea imaginaria formada por la roldana inferior / boca de pozo, y a una cierta distancia del equipo, al menos una distancia igual a la altura de la torre, por razones de seguridad. Además, una unidad alejada de la roldana inferior hace que el ángulo de enrollado sea menor, resultando en menores esfuerzos laterales sobre el cable y facilitando la tarea de enrollado. Asegurarse que el cable no este rozando ninguna parte de la estructura del equipo (escaleras, planchada, andamios, cañería, etc.)

5) Correctos procedimientos de montaje de equipo Muchas veces se produce algún daño en el cable antes de comenzar el trabajo, durante las operaciones de montaje de equipo. Es necesario ser sumamente cuidadoso y utilizar el sentido común durante esta tarea. Es conveniente establecer o definir de antemano señales u otro modo de comunicación entre la unidad de perfilaje y el equipo para evitar malos entendidos que pueden resultar en un deterioro del cable. Estar atento por cualquier cosa u evento que pueda dañar el cable. Verificar la posición y verticalidad de la roldana inferior cuando se levantan las herramientas con el cable. Se recomienda señalizar la zona, o estacionar un vehículo entre la unidad y el equipo, para evitar el movimiento de personas y vehículos en las inmediaciones del cable. 6) Correcto diámetro de roldanas / poleas El tamaño de las roldanas afecta al cable por la flexión que este sufre al pasar sobre ellas. Cuanto mas pequeña sea el diámetro de la roldana, mayor será la flexión que sufre el cable, por lo tanto, con roldanas pequeñas, la tensión de trabajo debe ser menor. En general, el fabricante de cables recomienda un diámetro mínimo de roldana para cada tipo de cable. Una regla general y ampliamente utilizada es:

“Diámetro mínimo de Roldana = 400 veces el diámetro de la hebra de cable mas gruesa “

Si nos referimos a la Hoja de Datos para un cable 1N32PP, el diámetro de hebra es de 0.0445” (1.13 mm). Por lo tanto, el diámetro mínimo de roldana a utilizar debería ser de 17.8” (452 mm).

7) Correcta conformación de la ranura de la roldana / poleas La experiencia indica que el surco de la roldana es incluso más importante que el diámetro de la roldana. El diseño correcto de la ranura de una roldana se indica en la Figura. La curvatura interior debe ser tal que suministre un apoyo sobre un arco de 135º a 150º. Esto se consigue con un radio de curvatura de aproximadamente 4% a 6% mayor que el radio del cable. Si la ranura es demasiado pequeña, o ajustada al cable, las hebras de la armadura se distorsionan al pasar por la roldana, incrementando excesivamente la fricción y produciendo un desgaste prematuro y rápido de cable y roldana. Una ranura demasiado grande permitirá que el cable adquiera una forma elíptica, resultando una excesiva fricción entre hebras externas e internas, disminuyendo la vida útil del cable, pero no tan rápidamente como en el caso anterior (ranura pequeña). 8) Correcto mantenimiento de las roldanas / poleas Inspeccionar las roldanas al menos una vez al mes, observando su desgaste y funcionamiento. Verificar todos los bulones y piezas de conexión mecánica, asegurándose de que estén ajustadas y en buenas condiciones. Verificar el funcionamiento y engrasar los rodamientos mensualmente. Limpiar las ranuras de las roldanas periódicamente y asegurarse de que estén libres de rebaba o material foráneo incrustado. Controlar el estado de los elementos de sujeción (cadenas, grilletes), limpiar y lubricar si es necesario.


9) Correcto mantenimiento del sistema de medida de profundidad Limpiar, verificar y engrasar todos los rodamientos del sistema. Si el sistema posee poleas ranuradas, controlar su estado, desgaste y que el tamaño resulte el adecuado para el tipo de cable utilizado. 10) Correcta tensión de operación del cable La armadura de acero conformada helicoidalmente es un mecanismo complejo que debe mantener su estabilidad estructural para cumplir su objetivo de sostener el equipo conectado y proteger el o los conductores interiores.

El cable está diseñado y construido para soportar esfuerzos de tracción en todo momento, y nunca debe ser utilizado de manera tal que su estructura sea sometida a un esfuerzo de compresión.

Cuando, bajando una herramienta en el pozo se incrementa progresivamente la velocidad, se alcanza un punto en el cual la herramienta comienza a “flotar”. Un incremento adicional de velocidad tratará de “empujar” la herramienta hacia abajo, colocando el cable en compresión. Cuando esto ocurre, los alambres que conforman la armadura tienden a abrirse, facilitando la inclusión de partículas extrañas entre las armaduras, que modificaran la estructura del cable cuando este sea sometido posteriormente a un esfuerzo de tracción. Además, un cable en compresión no desarrolla su patrón de rotación normal y si se lo somete repetidamente a esas condiciones de trabajo, tarde o temprano algún problema se manifestará en la armadura. Evitar superar el Limite Elástico del cable, definido como el 50% de su Tensión de Rotura. Tensiones superiores al Limite Elástico comienzan a producir deterioros en los elementos que componen el cable. Tensiones mayores a 75% de la tensión de rotura producen daños irreversibles en la aislación del conductor, debido a que esta aislación plástica tiende a “fluir” entre las hebras de la armadura interior cuando esta se “cierra”, como consecuencia de la excesiva tracción. El resultado es que el espesor de la aislación disminuye y problemas eléctricos se evidenciaran en las próximas carreras. Además, al regresar el cable a su tensión normal, y debido al menor diámetro efectivo de la aislación, los alambres de las armaduras se aflojan y comienzan a aparecer hebras levantadas, que eventualmente se cortan por abrasión. 11) Correcta velocidad de operación. La tensión a la cual trabaja el cable depende del cable mismo (su propio peso), del peso de los elementos conectados en su extremo, de las características del pozo (fluido, desviación, etc.), y de la velocidad del guinche.

Obviamente, la velocidad es la única variable sobre la que el operador puede ejercer cierto control para mantener la tensión del cable dentro de límites razonables, que permitan una rotación adecuada durante la operación.

Todos los cables, cuando se modifica la tensión a la que se los somete, liberan o adquieren torsión. Al hacerlo, la herramienta conectada en la punta va a girar (si puede hacerlo) hasta que esa torsión se estabilice. Si la herramienta no permite que esa torsión se libere, existen dos posibilidades:

El cable se abre formando una jaula de pájaro, o Se forma un nudo en el cable.

Por esta razón, el control de la tensión por medio de la velocidad de bajada del cable a un pozo es fundamental. Este cuidado debe extremarse con herramientas de gran diámetro (packers, tapones), o con herramientas que posean brazos o centralizadores que limitan su libre rotación.

Existe una condición extrema, que es cuando se trata de descender a una velocidad mucho mayor a la que permite la situación (Diámetro y/o desviación del pozo, peso de herramienta, fluido del pozo, etc.). En estos casos el cable puede pasar por un costado de la herramienta y plegarse sobre si mismo, formando nudos y otras anomalías, que resultaran en un daño irreversible del cable y probablemente una operación de pesca. 12) Correcto enrollado del cable Si el cable ha sido instalado correctamente, el enrollado se realizará por sí mismo durante las operaciones, siempre y cuando la unidad se encuentre correctamente alineada. Se pueden producir daños si se permite que durante la operación el cable se enrolle defectuosamente en las esquinas del tambor, que se formen huecos o que se apile en forma desordenada.

Nota: Cuando no se pueden corregir en el momento deficiencias de enrollado (p. ej: no es posible bajar nuevamente, porque se está perfilando), siempre se debe enrolar cubriendo todos los espacios posibles de cada camada, aunque sea en forma desordenada. Nunca enrollar el cable formando una “pirámide” hacia el centro del tambor, dejando espacios libre de cable en los laterales del tambor.


13) Correcta utilización del cable / herramienta En muchos casos se requiere al operador de wireline golpear con la herramienta para pasar por algún obstáculo y tratar de alcanzar la profundidad deseada. Si bien es cierto que algunos intentos por pasar la obstrucción se deben realizar, es necesario también utilizar el sentido común. La concentración de esfuerzos de tracción y compresión sobre la punta del cable puede ser considerable, y reiteradas maniobras en esas condiciones pueden producir fatiga mecánica en los elementos que componen la punta del cable, resultando en un corte prematuro del punto débil en algún trabajo posterior.

Estas maniobras realizadas a grandes profundidades o con herramientas pesadas pueden causar “aplastamiento” de cable sobre el tambor.

Este fenómeno se produce al variar el perfil de tensión de enrollado. Cuando la herramienta para firme en el pozo, la tensión desciende, las hebras tienden a abrirse y el cable se “ablanda”, es decir, su habilidad para soportar esfuerzos laterales disminuye. Al enrollar el cable nuevamente, al principio su tensión es baja, luego aumenta progresivamente hasta el valor correspondiente, pero una zona del cable ha sido enrollada sobre el tambor con una tensión menor. Esta zona es susceptible de ser “aplastada” por las capas de cable subsiguientes, sobre todo en los cruces de cable y en pozos profundos, donde se opera con grandes tensiones de enrollado. 14) Correcta inspección del cable Durante la operación, una de las responsabilidades del guinchero es inspeccionar el cable mientras baja y sube en el pozo. Esta práctica puede revelar hebras sueltas o rotas, torceduras, efectos de corrosión, falta de lubricación, decoloración por efecto de ácidos, etc. El reconocimiento anticipado de pequeños daños y/o defectos puede evitar problemas mayores en el futuro. Una practica recomendable es realizar mediciones periódicas del diámetro del cable cada, por ejemplo 500 mts., mientras se opera en el pozo, y anotar esos valores en el Libro de Cable y Reporte de Campo.

Otra indicación de potenciales problemas puede ser detectada cuando, luego de sacar la herramienta del pozo y el cable permanece sin tensión sobre el piso, se observa una tendencia del cable a rotar y a formar rulos o lazos. Esto significa que su torque original ha cambiado por algún motivo, y que este debe ser investigado para evitar males mayores.

15) Correcta operación en ambientes hostiles Si el pozo contiene Ácido Clorhídrico (HCl) se deben extremar los cuidados cuando se saca el cable y la herramienta del pozo. Este ácido es muy potente y reacciona rápidamente con los metales. El Ácido Clorhídrico, antes de ser bombeado en el pozo, es “inhibido”, es decir, su acción es retardada por un cierto periodo de tiempo. Verificar con el personal a cargo de la operación que efectivamente se haya realizado esta tarea antes de comenzar la operación de cable. Existen dos tipos de gases particularmente peligrosos y perjudiciales para el cable. Estos son el Gas Sulfhídrico (H2S) y el Dióxido de Carbono (CO2), que requieren equipo adecuado y personal entrenado para realizar operaciones en donde se sospeche la presencia de estos gases en una concentración importante. En particular, el ácido sulfhídrico (H2S) produce un incremento en la fragilidad de los metales, especialmente en aceros de alta resistencia, con un contenido alto de carbono. El resultado es una reducción en la ductilidad del acero, volviéndose frágil y quebradizo. En algunos casos esta acción es tan severa y enérgica, que las hebras de cable se rompen al pasar por las roldanas o triángulo de medida. Cuando la concentración de H2S o CO2 es escasa, este fenómeno de fragilidad puede ser reversible, siempre y cuando no se hayan producido grietas en el acero. Es decir, se debe actuar rápidamente, desenrollando el cable sobre el terreno apenas terminada la operación, y dejarlo expuesto al aire por un tiempo considerable (uno o dos días). El calor puede ayudar a este proceso de recuperación. Se construyen cables con aleaciones de Níquel-Cobalto, especialmente aptos para estas aplicaciones. Estos cables no son de uso habitual debido a su elevado precio. 16) Uso adecuado de Empaquetaduras Hidráulicas Cuando el cable se utiliza con un elemento empaquetador, la presión sobre este elemento debe ser lo suficientemente baja para facilitar el movimiento del cable. Una presión excesiva puede dañar el cable al no permitir la libre rotación del mismo y la consecuente formación de la “jaula de pájaro”. Otro daño inducido por excesiva presión sobre la empaquetadura se produce cuando una o mas hebras del cable se encuentran levemente “sueltas” o levantadas. Estas hebras, al tratar de pasar por el empaquetador son retenidas por este, y se van desplazando sobre el cable hasta llegar a un punto en donde se superponen con hebras vecinas, incrementando el diámetro exterior del cable y produciendo una zona de desgaste, que en poco tiempo resultará en el corte de esa hebra.


Asegurarse de mantener una buena comunicación entre unidad y personal operando la empaquetadura, y que los elementos internos utilizados (gomas y bronces) sean del tamaño adecuado al cable. Recordar que el empaquetador hidráulico es un elemento para controlar la presión del pozo. No es un limpia-cable, por lo tanto, no debe ser utilizado para ese propósito. Como regla general, la presión aplicada a la empaquetadura hidráulica debe ser tal que no produzca un incremento de más de 100 lbs sobre la tensión indicada. 17) Uso adecuado de Cabezales de Control de Presión (Inyector de Grasa) Además de las consideraciones comentadas en el párrafo anterior, se debe tener en cuenta el tamaño (diámetro interno) de los tubos de flujo instalados en el equipo inyector de grasa. Utilizar tubos adecuados para el cable en uso, considerando su desgaste y condición. Si se debe operar con tubos de flujo con un cable nuevo, o con un cable usado pero que nunca ha sido utilizado con tubos de flujo, se recomienda realizar una verificación en la base con el guinche de patio, haciendo pasar el cable por los tubos de flujo a utilizar. Este ejercicio puede revelar problemas de cable (hebras levantadas, hebras rotas, “jaula de pájaro”, etc.) que de ocurrir en el pozo resultarán en graves problemas operativos. En general no se recomienda la utilización de equipo inyector de grasa con cables nuevos, debido a: La mayor dificultad de sello entre las hebras nuevas, El cable no ha desarrollado aun su patrón de torque y acomodamiento a las tensiones

operativas.

18) Correcto mantenimiento Sin duda, un mantenimiento adecuado ayudará a incrementar la durabilidad y confiabilidad del cable. Ver en otra sección las técnicas de mantenimiento y conservación recomendadas. 19) Registros en Libro de Cable Registros u anotaciones precisas de las actividades desarrolladas con el cable serán de gran ayuda para monitorear su desempeño y rendimiento. El conocimiento exacto de su longitud y valores de resistencia del conductor serán de gran utilidad cuando llegue el momento de analizar fallas eléctricas (cortocircuitos, perdida de aislación). 20) Adecuada lubricación La adecuada lubricación del cable es uno de los factores que mas influyen en la duración del cable. La lubricación del cable reduce el desgaste, inhibe la corrosión, protege los alambres de acero y permite que la estructura helicoidal de las armaduras realice su función con mayor facilidad.


V. EFECTOS DEL USO NORMAL Abrasión Todos los cables, aun cuando han sido usados correctamente, sufren un proceso de desgaste normal, debido al rozamiento y fricción entre los distintos elementos por los cuales se desplaza. Este es un proceso natural como consecuencia del uso, que produce un adelgazamiento o disminución del diámetro original del cable.

Si bien es cierto que un cable usado tendrá mejores características de sello en las empaquetaduras, un desgaste excesivo, de aproximadamente 5% del diámetro, producirá un efecto negativo en las características de enrollado, hasta el extremo de hacer casi imposible el enrollado correcto del cable sobre el tambor.

Además, cables con excesivo desgaste causarán problemas en el corto plazo, por lo que se recomienda adecuar las técnicas operativas a su estado y realizar un monitoreo periódico sobre su condición, hasta su eventual reemplazo. Hebras levantadas o separadas con el uso Debido a las características de torque predominante de la armadura exterior, cuando se aplica un esfuerzo de tracción el cable tendrá una tendencia a rotar en una dirección que procura aumentar el paso del helicoide.

Esto resulta en una rotación en sentido contrario al de la helicoide, es decir, la armadura exterior tiende a “desenroscarse”. En otras palabras, una armadura exterior formada con rotación hacia la derecha, tenderá a girar hacia la izquierda.

Después de varios ciclos de tensión, la armadura exterior continuará con su tendencia a desenrollarse, dependiendo esto de las condiciones mecánicas originales del cable y de la severidad de utilización del mismo tales como:

El grado inicial de ajuste de las armaduras, incluyendo la firmeza en su construcción inicial y el preformado de las hebras durante el proceso de fabricación.

El tipo de mantenimiento implementado durante la operación del cable (lubricación, inhibidores de corrosión), para minimizar la fricción de las hebras.

La cantidad de material foráneo alojado entre las armaduras, que puedan limitar una libre rotación o acomodamiento del cable.

Velocidad de enrollado demasiado alta, no permitiendo que el cable se acomode a su modelo de torsión original.

Hebras de la armadura interior inmersas en la aislación del conductor, debido a la utilización del cable en pozos con mayor temperatura a las recomendadas para ese tipo de cable, o debido a la operación del cable con tensiones que se aproximaron o excedieron su límite elástico.

Alguno, o una combinación de estos factores pueden producir que una o mas hebras del cable pierdan su condición de torque original.

Una hebra levantada o floja es una situación potencialmente peligrosa y debe ser evitada con inspecciones periódicas y uso adecuado del cable. Las consecuencias son:

Un obstáculo que sobresale del cable con el riesgo de trabarse en la empaquetadura. Se desgastará mucho más rápido. El cable será más susceptible a la formación de “jaula de pájaro”, especialmente cuando se utilice con

una empaquetadura. Puede influir en las características de enrollado del cable.

Corrosión Otro de los factores que limitan la vida del cable es el fenómeno de corrosión. La corrosión reduce la resistencia mecánica con mayor o menor intensidad según las condiciones ambientales y las características del fluido en el pozo. Los dos tipos de corrosión comúnmente experimentados en cables de perfilaje son aquellos debido a la acción de agua salada, agua tratada y el ácido. Para disminuir la corrosión, los cables se fabrican con alambres de acero galvanizado, y se provee una protección adicional recubriendo los alambres de ambas armaduras con una capa de lubricante anticorrosivo. Pero este lubricante aplicado en fábrica tiene una vida limitada. La abrasión excesiva, ya sea sobre la armadura exterior, o en el área entre armaduras, rápidamente removerá el lubricante y luego el recubrimiento de zinc. Después de un cierto número de carreras en el pozo, esta protección desaparece y debe ser reemplazada con el uso periódico de lubricantes e inhibidores. Como valor orientativo del efecto producido por la acción corrosiva del agua salada, un trozo de acero sumergido en agua salada durante un año, sufre una reducción superficial de 0,005” (0.127 mm). Para un cable 1N32, con hebras de diámetro 0.0445” (1.12 mm), esto representaría una reducción del 22% en el diámetro total del cable.


VI. EFECTOS DEL MALTRATO y DE PRÁCTICAS OPERATIVAS INAPROPIADAS

Las condiciones de operación ideales para un cable serían:

• Pozo vertical, lleno de fluido liviano, y sin restricciones. • Una herramienta relativamente pesada conectada a la punta, que no posea centralizadores. • El movimiento del cable se realice a una velocidad muy lenta.

Por supuesto, consideraciones practicas y operativas no permiten cumplir con estas condiciones ideales, por lo tanto, durante la utilización del cable se deben evaluar las condiciones operativas y tratar de minimizar los efectos adversos producidos por las circunstancias reales.

La técnica de operación mas simple e importante es mantener una tensión adecuada sobre el cable (controlando la velocidad), para evitar que se produzcan lazos en el cable, o el fenómeno denominado “jaula de pájaro”, que consiste en una separación considerable de las hebras, y en condiciones extremas, estas pueden quedar superpuestas al volver el cable a su tensión normal.

Siempre iniciar el movimiento del cable de manera suave y controlada. Una variación de tensión de cable brusca puede resultar en un descarrilamiento del cable sobre la roldana, con el consiguiente daño permanente de la armadura.

Los factores que más afectan la vida útil del cable son:

La tensión utilizada durante la instalación del cable en el tambor del guinche La tensión a la que se lo somete durante las primeras operaciones. El tamaño y condición de las poleas / roldanas en relación al tipo de cable Las condiciones del pozo (temperatura, tipo de fluido o existencia de elementos corrosivos. La velocidad de movimiento del cable en el pozo, en relación a la mayor o menor posibilidad

de rotación.

En general, toda desviación de las prácticas de uso recomendadas en los capítulos anteriores tendrá, en mayor o menor grado, un efecto negativo sobre la vida útil del cable, y su confiabilidad en la operación.

A continuación se mencionan algunos casos especiales de daños producidos por el maltrato. Si bien estos casos son aparentemente excepcionales, ocurren con bastante frecuencia, y son para tener presente durante la operación del cable, Además, su conocimiento y análisis fortalecen la experiencia del usuario y contribuye a un mejor entendimiento de la mecánica del cable de perfilaje. Sobre-Tensión En general, los fabricantes de cable no especifican una tensión de operación máxima, pero advierten que no se recomienda someter el cable a una tensión superior al 50 % o 60% de la tensión de rotura. A estos valores de tensión, el cable se encuentra muy cerca de su límite elástico. Someter el cable a tensiones superiores al 50% de la Tensión de Rotura puede resultar en:

Deformación permanente de alguno de los componentes del cable. Estrujamiento de la aislación del conductor por las hebras interiores, reduciendo su espesor

efectivo. Aplastamiento o deformación del cable en los puntos en donde las vueltas de cable cruzan

sobre la camada inferior (puntos de cruce). Deformación permanente de algunas hebras de la armadura, cuando estas pasan por la

roldana, causando hebras levantadas y un posible daño al conductor. Z - Kinks Cuando un cable electromecánico es sometido a un esfuerzo de tracción, todos sus componentes (alambres de acero, aislación plástica, conductor de cobre) sufren un estiramiento. Si el Limite Elástico del cable no es excedido, cuando el esfuerzo de tracción desaparece el cable retorna a su condición anterior.

Sin embargo, hay un pequeño detalle a tener en cuenta, y es que el cobre tiene un Limite Elástico menor que el acero, y ese límite puede ser excedido con tensiones relativamente bajas para el cable. Si el cable es sometido a un estiramiento de más del 0,1% de su longitud libre, el conductor de cobre puede sufrir un estiramiento permanente.

La elongación permanente del conductor de cobre representa un problema cuando la tensión del cable es removida repentinamente, como ocurre cuando se corta el punto débil, o durante maniobras con el guinche para liberar una herramienta aprisionada. Cuando esto sucede, la armadura de acero absorbe el abrupto cambio de tensión pasando por un instante a un estado de compresión. El conductor de cobre y su aislación, siendo estos materiales más maleables que el acero, son forzados a seguir el movimiento de la armadura, y la longitud adicional del cobre no tiene lugar ni tiempo para acomodarse. En casos extremos, el conductor de cobre se comprime y se pliega sobre si mismo, llegando a perforar o debilitar la aislación. Este pliegue característico toma la forma de la letra “Z”, de ahí el nombre de “z - kink”.


Por lo general, el problema eléctrico no se evidencia inmediatamente. El “z-kink” reduce el espesor de la aislación, y el conductor se encuentra más cerca de la armadura interior. Es probable que se puedan realizar varias carreras de cable sin que se manifieste este problema, pero en algún momento, al operar en pozos profundos, o al someter el cable a tensiones y/o temperaturas elevadas el conductor traspasará la aislación, produciendo un cortocircuito.

Para evitar la formación de estos pliegues en el conductor, se deben tener presentes las siguientes técnicas operativas:

No someter el cable a tensiones superiores a su limite elástico (50% de la tensión de rotura) Si se somete el cable a grandes tensiones durante maniobras de pesca, no liberar la tensión

abruptamente.


VII. MANTENIMIENTO DE CABLES DE PERFILAJE

El principal elemento de un programa de mantenimiento de cable es la conservación actualizada y sincera de un Libro de Cable. Este libro debe mantenerse en la unidad de perfilaje y debe contener un registro completo del uso, mantenimiento y otras particularidades como:

Longitud inicial del cable y fecha de instalación. Numero de Cable. Profundidad, Presión y Temperatura de cada carrera. Longitud de cable cortado y el motivo del corte. Elaboración de Punta nueva. Problemas de cable que han ocurrido, y los pasos realizados para corregir esta situación. Operaciones de limpieza y lubricación de cable. Operaciones de reacondicionamiento de cable.

VII a. INSPECCIONES

Una buena oportunidad para inspeccionar el cable es cuando se baja un instrumento en el pozo. Aquí se pueden observar defectos en la armadura exterior, zonas de desgaste excesivo, torceduras, magulladura, golpes, etc.

Observar y registrar la profundidad de cualquier anomalía, para una inspección más cuidadosa en la base, o para permitir el control de este problema en las carreras sucesivas.

Periódicamente, al menos una vez por mes, la resistencia eléctrica y la capacitancia del cable debe ser medida y registrada en el Libro de Cable. En el mismo periodo, se aconseja realizar una medición del diámetro del cable en la zona de mayor uso, y registrarla, para permitir el monitoreo del desgaste y eventualmente prever su reemplazo.

Inspecciones de hebras flojas Las inspecciones periódicas deben incluir una revisión del estado de las hebras de la armadura. Tres métodos pueden ser empleados para este propósito:

a) Pick Test b) Catenary Test c) Loop Test

a) “Pick Test”: Es el mas sencillo pero también el mas cualitativo de los tres métodos, y requiere

una pequeña herramienta de punta. Un destornillador plano, con hoja de 1/8” (3.2 mm) a 3/16” (4.8 mm) resultará adecuado para este método. La técnica consiste en insertar el destornillador entre dos hebras de la armadura exterior y tratar de levantarla, como para observar el interior del cable. Si la armadura esta ajustada, la hebra puede ser levantada ligeramente y con mucha dificultad, en cambio, hebras flojas pueden ser fácilmente levantadas. La práctica con varios cables nuevos y usados permitirá desarrollar un criterio para este tipo de evaluación.

b) ”Catenary Test “: Una determinación mas

precisa de la presencia de hebras sueltas o levantadas es permitir que el cable forme una catenaria amplia, de aproximadamente 40 pies (12 mts), como se indica en la Figura siguiente. Cuando se realiza esto en un cable con desarrollo helicoidal izquierdo en la armadura exterior, una desviación de la catenaria hacia la derecha de la línea vertical indicaría la presencia de hebras sueltas. La magnitud de la desviación insinúa la severidad de este fenómeno.

c) Loop Test : Esta prueba, también ilustrada en

la Figura, consiste en formar un lazo o bucle con el cable. Esto se consigue tomando una sección del cable y rotando una de las manos en sentido horario 180º. Si el lazo no tiende a enderezarse, sino que tiende a cerrarse, es una indicación de hebras sueltas.


Rotura de hebra Si una hebra se rompe y se separa de la armadura, se debe cortar el trozo de hebra dañada o retorcida en un punto tal que el pedazo remanente calce naturalmente en el espacio que le corresponde entre hebras.

Los dos extremos de la hebra cortada deben ser inmovilizados en su lugar con una lámina de acero inoxidable de aprox. 0.08 mm de espesor (“shims”), dispuesta de acuerdo a lo indicado en la Figura. Este procedimiento puede requerir de algunas herramientas especiales.

Esta es una solución temporaria y se debe controlar el estado de las láminas en cada carrera de cable. Si el cable será utilizado con una empaquetadura, no se recomienda el uso de un cable reparado de esta manera. Obviamente, no podrá ser utilizado con tubos de flujos del inyector de grasa. Condición de los alambres No existe un método de prueba adecuado para determinar si las hebras se encuentran en un estado aceptable o inaceptable en un cable usado. La experiencia del personal en el manejo de cables es decisiva para establecer si un cable está excesivamente gastado, o presenta otros problemas que exijan su retiro del servicio.

Una de las pruebas que realiza el fabricante con los alambres nuevos recibidos para la manufactura del cable es probar si el cable es capaz de soportar 5 vueltas alrededor de su propio diámetro. Esta es una prueba demasiado exigente para cualquier alambre.

Durante su periodo de operación normal, los alambres no sufren deformaciones extremas. Tal vez la mayor deformación que debe soportar una hebra es dentro de la punta del cable, cuando es doblada para formar el punto débil. Si al realizar una punta nueva se observa una excesiva fragilidad, y el cable se rompe fácilmente, se debe considerar la posibilidad de descartar un trozo de cable, hasta encontrar un tramo en mejores condiciones.

VII b. MANTENIMIENTO PREVENTIVO

Lubricación

Un factor extremadamente importante en la mecánica del cable es que la armadura exterior e interior deben mantener una cierta libertad de movimiento entre ellas, para que sea posible una adecuada flexibilidad y rotación del cable.

Bajo carga, la fricción entre armaduras tiende a limitar ese movimiento, y la presencia de material foráneo en esa zona incrementa la fricción y consecuentemente las posibilidades de deterioro. Este material foráneo puede ser herrumbre, barro de perforación seco, u otros sólidos. El sonido peculiar de cable sucio y seco cuando es flexionado en las roldanas es una evidencia inequívoca de la excesiva fricción desarrollada entre las armaduras. La medida preventiva mas efectiva en contra de la degradación de la armadura es la utilización de inhibidores de corrosión y lubricantes en forma habitual, antes y durante las carreras de cable en el pozo.

La lubricación periódica de los cables extenderá su vida útil considerablemente. El uso de un inhibidor similar al utilizado durante el proceso de fabricación evitara el apresamiento de agua salada u otros fluidos corrosivos entre las armaduras.

Los beneficios de una buena lubricación periódica se advierte en áreas donde el fluido utilizado para la terminación del pozo es petróleo o diesel-oil. En estas zonas, los cables suelen tener una vida útil muy superior.

Dispositivos para aplicar lubricantes o inhibidores de corrosión durante la operación se suelen instalar en las unidades de perfilaje. También existen pequeños dispositivos, similares a un inyector de grasa, para forzar el lubricante entre las hebras del cable. Estos son generalmente utilizados en las bases operativas que disponen de equipamiento para la instalación de cables.


VII c. INVERSION DEL CABLE Para equilibrar el desgaste de un cable que solamente ha sido usado en una porción de su longitud total, es una practica común invertir el cable. Es decir, el lado de la punta se coloca en el interior del tambor. La experiencia indica que esta práctica no es recomendable, debido a las siguientes razones:

a) Potenciales problemas de enrollado de cable debido al menor diámetro de la sección gastada.

b) Superposición de un nuevo patrón de tensión/rotación con el de la sección de cable usado puede dar lugar a hebras sueltas o levantadas.

c) Efectos de la corrosión se aceleran en la parte usada del cable, debido a que esta permanece dentro del tambor y es raramente utilizada, no permitiendo su lubricación y/o flexión.

d) Formación de anomalías tales como “z-kinks” cuando la tensión del cable, durante el proceso de inversión, es disminuida desde su tensión operacional a otra menor para ser enrollado en otro carretel auxiliar.

e) La incertidumbre sobre la condición del tramo de cable gastado no se puede garantizar que la parte mas débil del cable sea el punto débil de la cabeza de cable.

Un cable gastado hace muy difícil el enrollado de las primeras camadas. Además, según la profundidad del pozo, la sección gastada del cable puede ser sometida a la máxima tensión. VII d. REACONDICIONAMIENTO DE CABLES Cuando una inspección del cable muestra un desgaste mayor al 5% del diámetro original, el tramo de cable con ese desgaste debe ser descartado. Cables que presentan menos desgaste, pero que muestran señales de corrosión, hebras sueltas u otros defectos estructurales pueden ser restaurados a una condición aceptable con algunos de los procedimientos que se mencionan a continuación: Cepillado del cable La superficie externa del cable debe ser cepillada periódicamente para permitir una mejor inspección, y permitir la remoción de partículas indeseables. Rodillos de desplazamiento Esta es una operación que se realiza generalmente durante el cepillado del cable. Consiste en hacer pasar el cable por unos rodillos para que éste sea flexionado en dos planos perpendiculares entre si. Este procedimiento produce una separación de las hebras del cable y facilita la expulsión de material foráneo alojado entre las armaduras del cable. Ajuste de la armadura exterior Una vez completada las operaciones de limpieza del cable, la armadura exterior puede ser reajustada. El procedimiento consiste en colocar el cable en un carretel que esta montado sobre una plataforma giratoria. Luego, se coloca una roldana en la vertical de ese tambor, y mientras se pasa el cable hacia otro carretel, se hace girar la plataforma en el sentido apropiado para ajustar las hebras de la armadura exterior. La rotación necesaria para el ajuste dependerá de la acción correctiva requerida, y los resultados pueden ser evaluados con alguno de los métodos mencionados anteriormente. Ante la duda, es preferible sobre-ajustar las hebras, para compensar la tendencia a desajustar que tiene el cable durante la operación. Lubricación Esta operación también se suele realizar conjuntamente con el reajuste de la armadura, y consiste en hacer pasar el cable por una cámara cilíndrica, la cual es presurizada con algún fluido inhibidor de corrosión o lubricante, para llenar los espacios vacíos entre armaduras.


VIII. CONCLUSIONES Un cable de perfilaje es un mecanismo complejo el cual proveerá un servicio adecuado y confiable siempre y cuando se respeten sus limitaciones mecánicas, eléctricas y normas de mantenimiento.

La aislación y las armaduras exterior e interior deben permanecer en un contacto íntimo entre si para una mejor operación. Este sólido contacto se mantiene a lo largo de la vida del cable si se han empleado las técnicas de instalación, operación y mantenimiento adecuadas.

Hemos visto que cada vez que usamos el cable, éste es afectado desfavorablemente por uno u otro motivo, (rozamientos, rotación, desequilibrio de torque, estiramiento, corrosión, etc.). Respetando las recomendaciones y técnicas de uso adecuado enunciadas anteriormente, es posible mantener esos efectos adversos dentro de límites aceptables, logrando extender la vida útil del cable y lo que es igualmente importante, poder realizar las operaciones de campo sin inconvenientes.

El cable de perfilaje es una herramienta muy importante que necesitamos para poder realizar nuestro trabajo, y como tal, debe ser tratado y cuidado apropiadamente, para que no se convierta en un problema más a resolver mientras operamos en el pozo.

En técnicas operativas del cable hemos visto que la Tensión y Velocidad de movimiento del cable son dos factores importantes a tener en cuenta. Afortunadamente, el operador del guinche tiene un control directo sobre estos parámetros. Por lo tanto, su esfuerzo en operar el cable a la Tensión y Velocidad recomendada será compensado con una operación libre de problemas.

ANEXO A

MECANICA DEL CABLE DE PERFILAJE Aunque no lo parezca, porque estamos acostumbrados a utilizarlo cotidianamente, el cable de perfilaje, tal como lo conocemos hoy, es un mecanismo relativamente complejo y que ha llevado muchos años de experimentación y desarrollo para conseguir las características de estabilidad mecánica y eficiencia observadas en la actualidad.

Sabemos que el cable de perfilaje consiste de dos armaduras concéntricas, construidas con alambres de acero conformados en forma helicoidal y enrolladas alrededor del conductor / aislador con sentido de giro opuestos. Estos alambres protegen el conductor eléctrico y soportan el peso del cable en el pozo y de las herramientas conectadas al mismo.

Para poder entender porqué los cables se construyen con alambres o hebras dispuestas en forma helicoidal, examinemos primero un cable construido con un conjunto de 6 alambres paralelos dispuestos alrededor de un núcleo de fibra, como indica la figura siguiente:

A modo de ejemplo, si levantamos un peso de 6 toneladas con este cable, cada hebra soportará un esfuerzo y deformación correspondiente a 1 tonelada.

¿Qué pasa con este cable cuando se dobla, por ejemplo, al pasar por una roldana?

En esta situación, el cable se dobla alrededor de su núcleo - eje central -. Las hebras ubicadas en la parte exterior se estiran y consecuentemente soportan un esfuerzo adicional, mientras que las hebras ubicadas en la parte interior se comprimen y (dependiendo del radio de curvatura) dejan de soportar parcial o totalmente el peso vinculado al cable.

Durante este proceso, enormes fuerzas de tracción y notables variaciones de esfuerzos ocurren en cada una de las hebras, que provocarán una falla o rotura prematura del cable.

Examinemos el mismo cable, pero con las hebras dispuestas en forma helicoidal alrededor del núcleo central.


Ahora, cuando el cable es doblado alrededor de una roldana, podemos observar que cada una de las hebras ocupa en un momento dado, una posición exterior, en donde se estira, y luego una posición interior, donde se comprime. Si analizamos la posición de una hebra individual, vemos que en un tramo de la curva ocupa una posición exterior y se estira, pero unos milímetros mas adelante está comprimida. Ambos efectos (compresión y estiramiento) no son tan severos como en el caso anterior (hebras paralelas), porque naturalmente la hebra comprimida tiende a transmitir esa compresión (exceso de material) hacia al zona de la hebra que no está comprimida, es decir, hacia la zona de la hebra estirada, reduciendo así el sobreesfuerzo momentáneo de cada hebra.

Por lo tanto, un cable con una disposición de hebras helicoidal estará sujeto a menores esfuerzos cuando es curvado al pasar por una roldana, o al enrollarse en un tambor, etc.

Sin embargo, esta mejora en las propiedades de curvatura del cable helicoidal tiene un precio.

Cuando levantamos un peso de 6 toneladas con este cable, (Fig. 3), generamos una fuerza Fa en coincidencia con el eje – inclinado - en cada una de las hebras. Esta fuerza, debido a la inclinación del eje, tiene un valor aproximado de 1,06 toneladas. Resultado: Un cable construido con una disposición helicoidal de hebras, cada una de ellas soportará una carga aproximadamente 6% mayor, que en caso de hebras paralelas. Nota: Este cálculo supone que el Angulo de la Helicoide es de aproximadamente 20º, de uso común en la industria.

Otra característica desfavorable de la disposición helicoidal, y tal vez mas grave, es que hay una componente de fuerza ( Fc ) en el sentido tangencial. Es decir, en sentido perpendicular al eje del cable.

Esta fuerza, conjuntamente con la distancia al centro del cable ( R ), crea un momento que tenderá a hacer rotar el cable alrededor de su eje.

Momento La suma total de los productos de la componente tangencial de fuerza ( Fc ) por su brazo de palanca ( R ) es igual al Momento del Cable. Para nuestro ejemplo de 6 hebras (Fig. 6):

M = 6 x Fc x R Los factores más importantes que influyen sobre el Momento de un cable se ilustran con los siguientes ejemplos:

Ejemplo 1:

Supongamos dos cables del mismo tipo de construcción, uno de 10 mm y otro de 20 mm de diámetro exterior respectivamente. Ambos cables están soportando una carga idéntica.

¿Cuál de los dos cables desarrollará un Momento mayor?

En principio, se podría pensar que el cable de 20 mm desarrollará un momento menor porque su tensión de rotura es cuatro veces superior al del cable de 10 mm, y por lo tanto su esfuerzo es considerablemente menor. En realidad, el cable de 20 mm ejercerá un Momento exactamente 2 veces mayor que el del cable de 10 mm.

La explicación es sencilla. Debido a la idéntica construcción de los cables, la componente horizontal (Fc) es idéntica en ambos cables, pero en el cable de 20 mm el brazo de palanca es el doble, por lo tanto el momento resultante es el doble.


Para cables de idénticas características constructivas, el Momento del Cable se incrementa proporcionalmente con el diámetro del cable.

En la práctica, esto significa que los efectos de rotación son menores en cables de menor diámetro.

Ejemplo 2:

Dos cables idénticos soportan cargas de 1 tonelada y 2 toneladas respectivamente.

¿Cuál de los dos cables desarrollará un Momento mayor?

La carga de 2 toneladas genera una componente tangencial (Fc) que es el doble en magnitud de la generada en el cable que soporta 1 tonelada.

Como el brazo de palanca ( R ) es el mismo, el Momento generado será exactamente el doble.

Para cables de idénticas características constructivas, el Momento del Cable se incrementa proporcionalmente con la carga aplicada.

Estos dos ejemplos muestran que:

El Momento del Cable es proporcionalmente dependiente del diámetro del cable y de la carga aplicada.

Además, el Momento del Cable depende también de las características constructivas del Cable, tales como:

• Numero de Hebras y su diseño

• Disposición de las hebras (Angulo y Paso de la helicoide)

La figura siguiente define algunos de estos parámetros constructivos:

Angulo de la Hélice: Es el ángulo al cual está dispuesta la hebra con respecto al eje longitudinal del cable

Paso de Hebra: Es la distancia medida a lo largo del eje longitudinal del cable, en la cual la hebra dispuesta en forma helicoidal, completa una revolución.

Por ejemplo, en un cable simple, la componente horizontal de la fuerza es Fc = Fa x sen α, y esta

fuerza Fc se incrementa con el Angulo (α), es decir, con la disminución del paso (“lay length”).

La influencia de estas características constructivas se puede sintetizar en un factor (k) denominado “Factor de Torque”, que resume las particularidades constructivas (geométricas) de un cable.

Por lo tanto, una ecuación mas genérica del Momento de un cable se puede escribir como:

Momento del Cable = k x Carga x Diámetro Nominal del Cable

Resumiendo, el Momento (o Torque) de un cable dependerá de la características constructivas (Factor k), y se incrementa proporcionalmente con la Carga que soporta, y con el Diámetro del Cable.


Cables resistentes a la rotación Hemos visto que un cable de acero bajo la acción de una carga tiende a girar sobre su propio eje. Este fenómeno se debe al arrollamiento en hélice de las hebras. El sentido de giro del cable es siempre opuesto al sentido de arrollamiento de las hebras, de modo que el cable siempre tiende siempre a desenrollarse.

El efecto de rotación de los cables puede ser reducido construyendo el cable con dos capas conformadas por hebras orientadas en direcciones opuestas. El momento generado por la capa exterior será de sentido opuesto al momento de la capa interior y, en un caso ideal, se compensarán totalmente.

La Figura a la derecha muestra la sección de un cable con dos capas dispuestas helicoidalmente, con 12 hebras exteriores y 6 hebras interiores. Para simplificar, la distancia radial del centro del cable al centro de las hebras interiores es ( R ) y a las hebras exteriores es ( 2R ).

A condición de que la carga total se distribuye uniformemente en cada una de las hebras, y por lo tanto la componente tangencial de fuerza (Fc) sea la misma, tenemos que:

Si la helicoide de las dos capas tiene el mismo sentido de giro (los momentos se suman):

(12 x Fc x 2R) + (6 x Fc x R) = 30 x Fc x R Si la helicoide de las dos capas tienen sentido de giro opuestos (los momentos se restan):

(12 x Fc x 2R) – (6 x Fc x R) = 18 x Fc x R Vemos que el hecho de orientar las capas en sentidos opuestos disminuye el Torque o Momento del cable a un 60% del valor anterior. Si bien aun estamos lejos de la condición ideal de un cable libre de rotación, esto es una mejora sustancial.

Todavía estamos lejos de lograr un cable libre de rotación, pero esto nos indica el camino correcto.

Hemos visto que la ecuación que determina el Momento de un Cable es:

Momento = k x Carga x Diámetro

El lado izquierdo de esta ecuación (el Momento) será cero solamente si alguno de los factores del lado derecho de la ecuación es cero. Esto significa que:

• El Momento es cero si la Carga es cero (es evidente).

• El Momento es cero si el diámetro del Cable es cero (mas evidente aun)

• El Momento es cero si el Factor (k) es cero.

Por lo tanto para fabricar un cable con un momento o torque mínimo, el objetivo debe ser reducir a casi cero el factor (k) mediante una geometría sofisticada y compleja de las armaduras del cable.

Los cables de perfilaje, a pesar de tener 2 armaduras dispuestas en sentido contrario, su geometría es relativamente simple y no logran la condición de rotación nula, pero existen cables de acero (utilizados en grúas generalmente), que con múltiples hebras dispuestas de manera compleja, logran el objetivo de torque cero para un rango de carga relativamente amplio.

Por lo tanto, debemos tener en cuenta que nuestros cables de perfilaje van a rotar un poco cuando se los somete a un esfuerzo de tracción, a pesar de su construcción con armaduras en sentidos opuestos.


Los fabricantes de cables de perfilaje a veces declaran en las especificaciones técnicas dos tensiones de rotura distintas, una denominada “ends fixed” (extremos fijos – el cable no puede rotar-) y otra llamada “ends free” (extremos libres –el cable puede girar libremente-). La tensión de rotura del cable cuando se lo permite girar libremente (“ends free” – con swivels en cada extremo-) es considerablemente menor que en el otro caso.

Por ejemplo, para un cable de 7/32” (1-R-224-PH) de WirelineWorks, tenemos:

Tension de Rotura con extremos fijos (Breaking Strength – Ends Fixed-) = 5.600 lbs Tension de Rotura con extremos libres (Breaking Strength – Ends Free-) = 3.900 lbs

O sea, cuando el cable puede girar libremente durante una prueba de tracción, la Tensión de Rotura es el 70% de la Tensión de Rotura con extremos fijos.

¿Por qué esta diferencia?

Esta diferencia existe porque el cable, a pesar de su construcción con dos armaduras dispuestas en sentido contrario, no logra la condición de torque nulo, y cuando puede rotar libremente (“ends free”) lo hace tratando de encontrar una condición de equilibrio.

Al someter el cable a un esfuerzo de tracción, el momento de la armadura externa prevalece sobre el momento de la armadura interna, y el cable comienza a girar en sentido opuesto al de la helicoide de la armadura externa. Visto el cable desde arriba, si las hebras de la armadura externa están dispuestas en sentido horario, el cable rotará en sentido anti-horario. Ahora, ese giro en sentido anti-horario es el mismo sentido de giro de la helicoide de la armadura interna, por lo tanto, la armadura interna comienza a “cerrarse” o “apretarse”.

Resumiendo, durante la rotación del cable la armadura externa aumenta su paso (se “estira”), disminuye el ángulo de la helicoide, descarga parte del esfuerzo y disminuye su momento. Mientras tanto, la helicoide de la armadura interna disminuye su paso, aumenta su ángulo, aumenta su momento y por consiguiente absorbe parte del esfuerzo que cede la armadura exterior. Pero durante este proceso se produce una redistribución de esfuerzos y momentos entre las armaduras, resultando que la armadura interna soporta, en proporción, la mayor parte de la carga.

Por lo tanto, durante una prueba de tracción en donde se permite girar libremente al cable (“Ends Free”) la armadura interna sufre un esfuerzo desproporcionado y falla prematuramente, resultando una tensión de rotura menor a la del caso con extremos fijos.

La condición de “extremos libres” se puede recrear en un laboratorio de ensayo. En la práctica, al menos unos de los extremos del cable está fijo (en el tambor, por ejemplo), y el otro extremo (herramienta – cañón) tiene una posibilidad de rotación limitada, así que para los fines prácticos, podemos asumir que el cable no rotará libremente, y la tensión de rotura a tener en cuenta será la especificada como “extremos fijos” (Ends Fixed).

Ahora que conocemos como se comporta en el cable, veamos lo que ocurre en la práctica.

Cuando se saca una herramienta del pozo, el esfuerzo en las hebras del cable dependerá del peso de la herramienta, de la cantidad de cable en el pozo, de la densidad y viscosidad del fluido en el pozo, del diámetro del pozo, y de la velocidad y aceleración del cable. Como hemos analizado anteriormente, estos esfuerzos producen un alargamiento del paso de la hélice de alambre, el diámetro del cable tiende a disminuir, y consecuentemente se producen esfuerzos tangenciales que generan un efecto de rotación o torque. Si el torque generado en cada armadura no es de la misma magnitud (tener presente que son de sentido opuesto), existirá un torque neto en uno u otro sentido, que actuará sobre el cable produciendo una rotación del mismo, tratándole cable de alcanzar una condición de equilibrio.

Si durante la operación se ha sacado el cable a una velocidad moderada, permitiendo la necesaria rotación del cable y herramienta, el torque de una y otra armadura estará más o menos balanceado.

Así, se termina la operación con el cable enrollado sobre el tambor, bajo una tensión considerable pero con un torque neto aproximadamente balanceado.

¿Que pasa durante la próxima carrera?

Supongamos que, como siempre, hay un gran apuro para bajar el instrumento en el pozo, y se procede a desenrollar en cable tan rápido como sea posible. Ahora, a medida que el cable sale del tambor la tensión es descargada, y por consiguiente, el torque de las armaduras cambia. El paso de la helicoide disminuye (se comprime), estas aumentan su diámetro y tratan de volver a una condición de equilibrio mediante la rotación. Pero la herramienta, sumergida en fluido y rozando las paredes del pozo no es capaz de girar a la velocidad requerida para compensar el desequilibrio de torque en las armaduras.

El resultado es que la tensión en la armadura exterior decrece mas rápidamente que la tensión en la armadura interior, llegando a un punto en que la armadura interior soporta todo el peso, los alambres externos se separan excesivamente permitiendo la inclusión de partículas entre las armaduras, y en casos severos, la formación de “jaulas de pájaro”.


Se puede calcular analíticamente a que tensión la armadura exterior deja de cumplir con su función de sostén, pero esta varia ligeramente para cada tipo de cable. En general, como valor de referencia, se puede decir que cuando la tensión disminuye a 1/3 de la tensión a la cual fue sometido el cable en la carrera previa, la armadura exterior pasa a una condición de carga nula, separándose de la armadura interior.

Por ejemplo, si a una cierta profundidad, la tensión de enrollado era de 1000 lbs., al bajar la próxima carrera la tensión no debe ser nunca menor de 350 lbs a esa profundidad. Si se permite que la tensión del cable sea menor que este valor (350 lbs. en este caso), es muy probable que la armadura exterior esté muy cerca de una condición de esfuerzo nulo, y toda la carga (peso del cable mas sondas) pasará a estar soportada por la armadura interior solamente. En casos extremos (herramientas muy pesadas, pozos muy profundos) esta situación puede provocar la rotura prematura del cable.

Nunca permitir que la tensión del cable al bajar, sea menor que el 50% de la tensión de cable al enrollar, a esa profundidad.

Otro caso en el que se produce un severo desequilibrio de torque es cuando, sacando la herramienta ésta se aprisiona. La herramienta, obviamente no puede girar más, y cuando se descarga violentamente la tensión sobre el cable durante las maniobras para intentar liberar la sonda, se produce un fuerte cambio en el patrón de torque, con la consecuente separación de las armaduras, la formación de “jaulas de pájaro” y/o torceduras de las hebras.

La mejor manera de evitar estos fenómenos adversos es controlar la tensión del cable por medio de la velocidad, para permitir la rotación del cable y que este trate de encontrar su punto de equilibrio natural.



ANEXO B

INSTALACION DE CABLES

Recepción y manipuleo

Generalmente, el cable nuevo se recibe en un tambor o bobina de madera, y enrollado con baja tensión. Es importante notar que las bobinas de transporte no están diseñadas para soportar grandes tensiones de cable, ni para soportar abusos, tales como caídas desde la caja de un camión.

Durante una caída o golpe, El peso del cable podría romper y/o colapsar la bobina. Recuperar un cable de una bobina colapsada puede ser una tarea muy dificultosa.

La bobina siempre se debe transportar y almacenar apoyada sobre sus flancos laterales en posición vertical, es decir, el eje de la bobina siempre en posición horizontal.

Sacado de cable del carrete original

La bobina de transporte debe ubicarse sobre caballetes e instalar un eje que permita la libre rotación de la bobina.

La instalación normal requiere que el bobinado se haga desde la parte superior del carretel original a la parte superior del tambor del guinche.

La primera capa de cable irá de derecha a izquierda o viceversa, dependiendo de la posición del colector.

Como se mencionó anteriormente, el cable está enrollado en la bobina de transporte con muy baja tensión, por lo tanto, deberá utilizarse un sistema (“capstan”) para aplicar tensión en el cable que va al tambor del guinche sin transferir esa tensión al carrete original dado que esto puede ocasionar que el cable se vaya introduciendo en las capas inferiores del carrete original. Este sistema no sólo previene contra posibles daños del cable en el carrete original sino que permite bobinar en el tambor del guinche con la tensión correcta bajo condiciones controladas.

Condición del tambor

Inspeccionar el tambor donde se instalará el cable. El tambor del guinche deberá estar en buenas condiciones mecánicas. La superficie del cilindro o núcleo debe estar limpia, lisa y recta, sin acanaladuras. Los laterales o flancos del tambor deben estar perpendiculares al núcleo y sin deformaciones.

Alineación adecuada

Para un bobinado correcto, el ángulo formado por el cable en una posición extrema del tambor del guinche y el cable en la posición central no deberá ser mayor de 1,25°. La distancia aproximada entre el tambor del guinche y la última roldana fija por donde pasa el cable deberá ser de 25 veces el ancho del tambor.

Si la roldana, u otro dispositivo de enrollado se encuentran demasiado cerca de tabor, la instalación no solo resultará mucho más dificultosa, sino que el cable sufre un daño importante (por rozamiento y rotación), como se observa en la figuras siguientes.


Calculo del número de vueltas

El próximo paso consiste en determinar cuantas vueltas de cable serán necesarias para cubrir el área entre los flancos. Para ello, se mide la distancia entre flancos del tambor y se divide por el diámetro del cable a enrollar.

La figura indica la manera correcta de medir el diámetro del cable. Es decir, se debe medir el mayor diámetro, a través de los límites externos de hebras opuestas. Realizar dos medidas a 90º una de otra y calcular el promedio.

Luego, dividir el ancho interno del tambor por el diámetro del cable a instalar. Esto nos dará el número de espiras que podremos colocar en la primera

Ejemplo: Sea la distancia entre flancos 763 mm. y el diámetro del cable 7,9 mm. La división resulta igual a 96,58. Por lo tanto el número entero inferior más próximo (96) será el número de vueltas a instalar. Se adopta el numero entero mas pequeño porque el cable se deforma (“aplasta”) ligeramente con la tensión de enrollado sobre el núcleo del tambor, aumentando su diámetro en sentido horizontal. En el caso de tambores muy anchos, tal vez sea necesario descontar una vuelta de cable, para tener en cuenta este “aplastamiento”, o deformación del cable cuando se enrolla con tensión.

Luego de haber determinado el número requerido de vueltas, pase el extremo del cable por el orificio del tambor y prepárelo para su conexión con el colector.

Instalación - Enrollado

La base de una óptima instalación es lograr distribuir sobre el núcleo del tambor la primera camada de cable en un patrón predeterminado que pueda ser fácilmente reproducido por las sucesivas camadas. Esto es fundamental y se deben hacer todos los intentos que sean necesarios para lograr ese patrón, porque una vez logrado ese paso, el resto del trabajo consiste en enrollar el cable en forma continua, controlando solamente la tensión de arrollamiento.

La distribución del cable en la primera camada debe ser uniforme y ajustada, es decir, sin ningún espacio entre las espiras, y debe cubrir toda la superficie del tambor, haciendo contacto con las alas del tambor en ambos lados.

Si la primera camada de cable no está bien distribuida, es inútil seguir enrollando, porque en algún momento el defecto se manifestará en las camadas siguientes, y será necesario sacar el cable del tambor y comenzar la instalación nuevamente.

Básicamente, existen dos métodos para enrollar el cable en un tambor. Uno es denominado “cruce simple” y el otro “cruce doble”. “Cruce” se refiere al desplazamiento lateral del cable en las distintas camadas que se van formando en el tambor durante la instalación.


Es decir, al completar la primera camada (o fila, o hilera) de cable sobre el tambor, la camada siguiente tiene que “calzar” en el valle que forman 2 vueltas de cable adyacentes, como se observa en las figuras siguientes.

• “Cruce Simple” significa que el “cruce” o desplazamiento lateral del cable ocurre una vez por revolución del tambor. El cable comienza a enrollarse en forma paralela al flanco y al completar una vuelta se desplaza lateralmente una distancia igual al diámetro del cable. Este es el método más simple y frecuentemente utilizado para cables de pequeño diámetro.

• “Cruce Doble”, significa que el desplazamiento lateral del cable se realiza dos veces por vuelta de tambor, el desplazamiento es de ½ del diámetro del cable, y el cruce ocurre a intervalos de 180º uno de otro. Este método es un poco mas complicado pero provee un mejor balanceo del tambor, y reduce el daño que inevitablemente sufre el cable en las zonas de cruce. Como se ha visto anteriormente, el cable está sujeto a una abrasión severa y deformación en la zona de cruce, por lo tanto, este forma de enrolado, que minimiza el cruce o desplazamiento lateral, se utiliza para cables menos flexibles y de mayor diámetro (pozo abierto).

La Figura siguiente trata de explicar en forma grafica lo enunciado anteriormente.

Para establecer la modalidad de instalación con doble cruce se deben utilizar elementos espaciadores de un diámetro igual a la mitad del diámetro de cable.

Establecer las zonas de cruce


Una vez decidido el tipo de cruce (simple o doble) a utilizar, el próximo paso es marcar las zonas de cruce sobre el interior del tambor. El tambor tendrá un orificio en donde uno de sus flancos que se une al núcleo. Este orificio será levemente mayor en diámetro al del cable y en un ángulo tal que no provoque un doblez del cable demasiado agudo. Detrás del cable habrá un dispositivo que mantenga el extremo del cable solidario al tambor.

La primera zona de cruce se desarrolla en el agujero de entrada. Usando tiza y escuadra trazar una línea desde el centro del orificio de entrada sobre el núcleo hasta el flanco opuesto. Esta línea deberá extenderse sobre ambos flancos:(Fig.4 y 5).

Si utilizamos el método de “doble cruce”, el segundo punto de cruce está ubicado a 180º del anterior y marcado en la misma forma. Este punto se puede determinar rápidamente enrollando un trozo de cable sin malla alrededor del tambor. Dividiendo esta longitud en dos, tome uno de los trozos enrollándolo a partir de la primera marca de tiza para ubicar el segundo punto de cruce. A veces resulta conveniente trazar (con tiza o similar) una línea paralela a cada una de las dos líneas de cruce para ubicar donde el cruce debe finalizar. Esta línea estará a 8 cm. de la anterior en cables de 7/16” y 15/32”, y a 6 cm. de la anterior en cables de 5/16". También es conveniente prolongar estas líneas sobre la parte interna de las alas del tabor, así podemos controlar que el cruce se realiza en la zona correcta, a medida que se va llenando el tambor.

Durante el bobinado, el cable debe estar siempre paralelo a los flancos, excepto en las dos zonas de cruce donde el cable es desplazado medio paso (medio diámetro de cable) para dar un paso completo por revolución del tambor. Tensión de Enrollado

La tensión de cable utilizada durante la instalación es muy importante, no solo para poder obtener una distribución uniforme del cable en el tambor y permitir su fácil enrollado. También es importante porque el cable bajo tensión tiende a “cerrar” o “ajustar” su armadura externa, ofreciendo de este modo una protección adicional contra esfuerzos que actúan en forma perpendicular al cable. La armadura exterior actúa como una “jaula” que protege el interior del cable. Cuando las hebras de la “jaula” están bajo tensión, es más difícil que sean desplazadas por fuerzas laterales. Alternativamente, se puede pensar que el cable se “endurece” cuando está bajo tensión, y que se “ablanda” cuando está en una condición de poco esfuerzo o tracción. Se ha verificado que cables instalados con tensiones menores a aquellas encontradas durante el trabajo en el pozo, se han dañado por “aplastamiento”. Es decir, la camada superior, al enrollarse con mayor tensión que la utilizada durante la instalación, “aplasta” al cable de la camada subyacente en las zonas de cruce, que es donde el cable “se monta” sobre la camada inferior. La presión en ese punto es el doble de la normal, y el aplastamiento o deformación del cable puede ser considerable. Esta es una zona donde se pueden generar problemas eléctricos (cortocircuitos o pérdidas de aislación) que eventualmente se manifestarán en alguna operación.

Si la tensión de instalación es muy baja, también puede ocurrir que durante la operación el cable, bajo una gran tensión, provoque la separación de las espiras de la camada inferior, alterando así el orden del devanado, hasta llegar a un punto en donde no es posible continuar enrollando cable, o como indica la figura siguiente, el cable pudo ser enrollado, pero al tratar de desenrollar, el cable se atascó entre espiras de la camada inferior, invirtiendo el movimiento del cable.


Idealmente, el patrón de tensiones utilizado para la instalación debe ser similar a las tensiones de cable estimadas durante los trabajos de perfilaje o punzado. Por lo tanto, estas tensiones dependerán de la profundidad de los pozos en el área de trabajo. La operación en pozos profundos, o pozos con alta desviación, requerirán tensiones de enrollado mayores.

La siguiente tabla indica el rango de tensiones (mínimas y máximas) sugeridas para la instalación de distintos tipos de cables, para profundidades medias.

C A B L E TENSIONES SUGERIDAS Tensión de

Rotura Diámetro 1º CAPA 2º CAPA 3º CAPA

5.600 lbs 7/32” 400 lbs.

600 lbs.

600 lbs.

1200 lbs

850 lbs.

1750 lbs

11.300 lbs 5/16” 900 lbs.

1.500 lbs.

1.700 lbs.

2.000 lbs.

2.200 lbs.

2.800 lbs

18.300 lbs 15/32” 2.500 lbs. 3.500 lbs. 4.500 lbs.

En general, la tensión de la 1º Capa o camada debe ser de aproximadamente 10% - 15% de la Tensión de Rotura del cable, para la 2º Capa del 20%, y de alrededor de un 25% para la 3º Capa.

Recordar que al instalar la 1º Capa o camada, un incremento de tensión produce un aplastamiento del cable contra el cilindro del tabor, que resulta en una Ovalización e incremento del diámetro horizontal del cable, por lo tanto, se puede variar la tensión de la 1º Capa para lograr el numero de espiras deseado en esa capa, pero siempre dentro del rango de tensiones especificados anteriormente.

Después de la tercera capa la tensión se mantendrá hasta que se haya bobinado la mitad del cable. Luego se irá reduciendo en la misma cantidad del peso del cable que se vaya introduciendo cada unos 300 metros aproximadamente. Esto se hace hasta alcanzar un mínimo de 300 lbs. para un cable de 7/32” y unas 800 lbs. - 1.000 lbs. en un cable de 5/16”. Este mínimo se mantiene hasta finalizar la instalación. La tabla siguiente resume los valores de reducción de tensión y valores mínimos:

Diámetro del Cable Reducción de Tensión / 300 mts. Tensión Mínima

7/32” 80 lbs. 300 lbs.

5/16” 160 lbs. 800 lbs. – 1.000 lbs

La figura siguiente muestra lo que sería un perfil de tensiones de instalación característico para un cable de 5/16”.


Otro aspecto a tener en cuenta durante la instalación del cable es la uniformidad en la distribución de tensiones de enrollado. ¿Qué pasa si durante la instalación del cable debemos corregir un problema de enrollado, para lo cual sacamos cable del tambor? En ese caso, el valor de la tensión decrece prácticamente a cero. Si corregimos el problema sin aplicar la tensión apropiada, dejaremos algunas vueltas de cable “blando”, sin tensión, las que luego serán “aplastadas” por las camadas subsiguientes. Esa será una zona de cable que puede ocasionar problemas eléctricos en el futuro, además de otros daños mecánicos. La figura siguiente representa esa situación:

Por lo tanto, cada vez que se interrumpe el enrollado del cable, se debe tener la precaución de aplicar la tensión de enrollado antes de continuar, aunque esto es mas fácil decirlo que hacerlo. Observar que la situación descripta anteriormente a veces ocurre en el pozo, durante una operación, por ejemplo, con una herramienta en pesca. Con el intención de librar la pesca, se afloja la tensión del cable hasta el mínimo (casi cero) y luego se tensiona el cable abruptamente hasta un valor considerable, dejando sobre el tambor algunas espiras “flojas”, que luego serán “aplastadas” por las espiras de la camada superior.


Comienzo de la Instalación

a. Cruce Simple

Veamos en detalle el proceso de instalación de un cable utilizando el método de “Cruce Simple”.

Se comienza por pasar el cable por el orificio de entrada al tambor, y utilizando un martillo de herrero y un cortafrío de unos 10 cm. de largo con punta roma, se golpea suavemente el cable para que permanezca junto al ala del tambor, mientras se gira lentamente el guinche. Al completar una vuelta de tambor, el cable se encuentra con el inicio de la espira anterior, y deberá ser desplazado lateralmente mientras se continúa girando el tambor, y golpeando suavemente para que no se separe de la espira ya instalada.

Se continúa con este proceso hasta completar la primera camada, manteniendo en todo momento la tensión de enrollado recomendada para la primera camada. Si los cálculos fueron correctos, si las espiras están ajustadas y sin espacios entre ellas, y si tuvimos un poco de suerte, al llegar al ultimo cruce la ultima espira debe “calzar” exactamente entre el flanco del tambor y la espira anterior.


Si esto no ocurre, lo mejor es sacar todo el cable y tratar nuevamente, variando la tensión de enrollado y/o el número de espiras para la primera camada. Por ejemplo, si el calculo del numero de espiras nos dio 96, podemos intentar con 95 espiras, incrementando ligeramente la tensión de enrollado para “ovalizar” un poco el cable y de esta forma “compensar” en cierta medida el espacio que nos deja la espira faltante. Tal vez sea necesario realizar varios intentos, con distintas tensiones, y trabajando con el martillo y cortafrío hasta conseguir la distribución casi perfecta de la primera camada. Recordar que el éxito de la instalación dependerá de la correcta distribución del cable en la primera camada. Si ésta no está bien, no vale la pena continuar. Otra recomendación es no forzar demasiado la distribución mediante un uso excesivo del martillo y cortafrío, porque después será muy difícil repetir esa distribución de cable en las camadas sucesivas. Segunda y Tercera Capa

Con el tambor aun girando lentamente, hacemos “calzar” la última espira de la primera camada, observamos que el cruce se realice en el lugar adecuado, e incrementamos la tensión de enrollado al valor determinado para la segunda capa. Luego incrementar la tensión a la requerida para la tercera capa.

Si la primera camada fue instalada correctamente, no será necesaria casi ninguna intervención por parte de la persona instalando el cable, y éste continuará enrollándose con los cruces en las zonas previamente marcadas con tiza. Aquí podríamos observar lo siguiente:

• Si en las camadas sucesivas vemos que el cruce “se atrasa”, es decir que ocurre antes de la zona prevista marcada con tiza, significa que tenemos demasiadas vueltas en la primera camada. En general, no es malo que la zona de cruce se mueva ligeramente hacia atrás entre capas sucesivas, y es deseable un pequeño corrimiento, pero éste no debe ser excesivo. Sí es importante que en cada una de las capas los puntos de cruce se mantengan alineados con el eje del tambor, y no en diagonal, como muestra la figura siguiente.

• Si el cruce de las camadas sucesivas comienza a desplazarse “hacia delante” significa que

tememos pocas vueltas en la primera camada. Esta situación no es buena porque en algún momento las espiras no se mantendrán adyacentes unas con otras, quedando un espacio entre ellas que puede ser ocupado por una espira de la camada superior, produciendo un grave problema operativo, además de un daño considerable al cable.

La figura siguiente muestra el enrollado con cruce simple para la 1º, 2º y 3º capa.


Luego se continúa enrollando el resto del cable de acuerdo al patrón de tensiones previamente determinado. b. Cruce Doble

Veamos ahora el proceso de instalación de un cable utilizando el método de “Cruce Doble”.

En primer termino, debemos marcar las zonas de cruce. La primera zona de cruce estará en el agujero de entrada, y con tiza y escuadra trazamos una línea desde el centro del orificio de entrada sobre el núcleo hasta el flanco opuesto, y extendemos la línea sobre el interior de los flancos del tambor. El segundo punto de cruce está ubicado a 180º del anterior y debe ser marcado con tiza de la misma forma.

Este punto se puede determinar rápidamente enrollando un trozo de cable sin malla (o una soga, o hilo) alrededor del tambor. Dividiendo esa longitud en dos, ubicamos una línea de cruce a 180º de la otra. Es conveniente trazar (con tiza o similar) una línea paralela a cada una de las dos líneas de cruce determinadas en el paso anterior, para saber donde el cruce debe finalizar. Esta línea estará a 8 cm. de la anterior en cables de 7/16” y 15/32”, y a 6 cm. de la anterior en cables de 5/16". Esto define la “zona de cruce”. También es conveniente prolongar estas líneas sobre la parte interna de las alas del tabor, así podemos controlar que el cruce se realiza en la zona correcta, a medida que se va llenando el tambor.

Como en el caso anterior, comenzamos por pasar el cable por el orificio de entrada al tambor, y mientras se gira lentamente el guinche, y utilizando un martillo de herrero y un cortafrío de unos 10 cm. de largo con punta roma, se golpea suavemente el cable para que permanezca junto al ala del tambor durante la primera ½ vuelta. (Segmento A B C, en la figura siguiente). Luego, con martillo y cortafrío se trata de separar el cable del flanco y se inserta material de relleno equivalente a ½ del diámetro de cable (segmento C D A). Nota: Generalmente, se utiliza un trozo de cable sin armadura como material de relleno.

Al completar una vuelta de tambor, el cable se encuentra con el inicio de la espira anterior, y deberá ser desplazado lateralmente mientras se continúa girando el tambor, y golpeando suavemente para que no se separe de la espira ya instalada. Aquí podemos observar que el desplazamiento lateral del cable es menor que en el caso de Cruce Simple (exactamente la mitad).


Continuamos enrollando hasta completar la primera camada. Si todo va bien, debemos llegar al otro flanco con el cable separado ½ del diámetro en alguna de las mitades del tambor. (segmento ABC o segmento CDA), en donde debemos colocar otra ½ vuelta de material de relleno. La figura siguiente muestra los dos casos posibles. En la figura de la izquierda el material de relleno final queda en el mismo sector que el material de relleno colocado al inicio. La figura de la derecha muestra el caso opuesto.


Segunda y Tercera Capa

Luego incrementamos la tensión al valor requerido para la segunda capa, y continuamos enrollando lentamente, verificando que los cruces de cable ocurran dentro de las zonas de cruce marcadas. Pequeños ajustes con martillo y cortafrío pueden ser necesarios para que los cruces se realicen en la zona correcta.

De la misma manera enrollamos la tercera capa, con su correspondiente tensión de enrollado y continuamos verificando los cruces.

Y así continuamos hasta completar las sucesivas camadas, cada una con su tensión de enrollado correcta.

Terminación

Recordar que un desplazamiento “hacia atrás” de la zona de cruce es preferible, siempre y cuando no sea excesivo. Si los cruces comienzan a desplazarse “hacia adelante”, significa que no hay suficientes espiras en la primera capa. Esto también causa espacios entre espiras, que provocarán zonas de cable “hundidas”.

Si el diámetro del cable varía (cables usados), deberá compensarse agregando o sacando vueltas de la primera camada.

Resumiendo, los pasos principales para la instalación son:

• Inspeccionar / Limpiar el Tambor.

• Medir con precisión el espacio interior entre flancos.

• Calcular el número de vueltas para la 1º capa.

• Decidir que tensión de enrollado se usará.

• Decidir si se utilizará Cruce Simple o Cruce Doble.

• Iniciar el enrollado de la 1º capa.

• Si no se logra la distribución de espiras deseada, repetir el enrollado de la 1º capa las veces que sea necesario. (Este es un trabajo que requiere mucha paciencia).


INSTALACION DE NUEVO CABLE

FECHA: _____________________ UNIDAD: _______________

DATOS DEL CABLE:

MARCA: _________________________ DIAM. / TIPO: _____________________

NUMERO: _________________________ LONGITUD: _____________________ DATOS DE INSTALACION:

VUELTAS POR CAMADA: ____________ CANT. DE CAMADAS: _______________

Resistencia del Conductor: ________ ohm. Aislación: OK ¿ □

CABLE RETIRADO

DATOS DEL CABLE:

MARCA: _________________________ DIAM. / TIPO: _____________________

NUMERO: _________________________ LONGITUD: _____________________

ESTADO o CONDICION: ___________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________

DISPOSICION: ____________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

DIMENSIONES DEL CARRETEL

INSTALADO POR: ___________________________________

ANEXO C

PERIODO DE ASENTAMIENTO DE UN CABLE NUEVO

A pesar de que las nuevas técnicas de fabricación y materiales permiten la manufactura de cables muy estables en cuanto a deformación y elongación, todo cable nuevo necesita de un corto periodo de asentamiento o “curado”, durante el cual las hebras “se acomodan” y el cable busca su equilibrio natural.

Además, durante el proceso de instalación una considerable cantidad de tensión se ha aplicado al cable, sin permitir su libre rotación, y esta condición debe ser corregida durante las primeras carreras.

Las 10 o 15 primeras carreras serán determinantes para la vida útil del cable. Durante estas primeras carreras el cable desarrollará su patrón de torque conforme al tipo de operación, las hebras se asentarán en su posición correcta, y el estiramiento del cable se estabilizará en un valor que no muestra variación en sucesivos trabajos.

En los primeros trabajos es fundamental mantener el cable con tensión en todo momento, controlando su velocidad. Se recomienda utilizar la regla denominada “ 80 / 120 “. Esta regla indica que la tensión del cable en movimiento no debe variar en más del 20% del valor de la tensión estática (cable sin movimiento).

Por ejemplo: si a una cierta profundidad el peso indicado, con la herramienta estacionaria, es de 1000 lbs, la velocidad de descenso debe ser ajustada de modo que la tensión indicada no sea menor del 20% de ese valor, o sea 800 lbs.

Del mismo modo, la velocidad de ascenso debe ser tal que la tensión no exceda el 20 % de la tensión estática, es decir, 1200 lbs.

Además, durante el descenso se debe parar el guinche cada 400 o 600 metros, esperar unos pocos segundos para permitir la rotación, y luego mover la herramienta lentamente hacia arriba unos 50 o 60 metros. Este procedimiento permite la ecualización del torque en el cable.

Los cables que han sido tratados correctamente durante su periodo de ablande y utilizados por un cierto tiempo, también pueden perder su característica de torque con el tiempo. Esto se debe a que la armadura interior se ha ido incrustando progresivamente en la aislación, perdiendo su capacidad de rotación, mientras que la armadura exterior puede todavía girar libremente. Como, debido a la construcción característica del cable las dos armaduras (exterior e interior) deben trabajar simultáneamente, una de ellas forzará a la otra a alcanzar la condición de equilibrio, produciendo una distribución atípica del torque total. Uso de Equipos de Control de Presión con cables nuevos

La utilización de cables nuevos dentro de equipos inyectores de grasa debe ser evitada durante las primeras 20 o 25 carreras. El motivo, además del excesivo consumo de grasa necesario para controlar la presión, es que en las proximidades de los tubos de flujo el cable experimentará dos cambios abruptos de tensión:

- En la parte inferior de equipo de presión, la tensión decrecerá abruptamente, debido a la fuerza de empuje producida por la presión del pozo, y a la restricción que representa el tubo de flujo.

- En la parte superior del equipo de presión, la tensión del cable será distinta, dependiendo del uso del pack-off, velocidad de cable, etc.

Esto resulta en una distribución irregular del patrón de torsión / tensión en la zona próxima a los tubos de flujo, donde puede ocurrir una distorsión permanente de la armadura exterior. Este fenómeno es más evidente cuando se opera en pozos poco profundos, con gran presión, velocidades de cable excesivas, y herramientas livianas. Nota: Tener en cuenta que el cable que está dentro del tambor y nunca fue usado también es un “Cable nuevo”, y debe ser tratado como tal. Por lo tanto, si se ha cortado una gran longitud de cable, o si vamos a un pozo inusualmente profundo, y comenzamos a utilizar una parte del cable que nunca ha estado en el pozo, o si se ha invertido un cable en el tambor, deberemos aplicar las técnicas de asentamiento durante las primeras carreras.


ANEXO D

ALGUNAS CAUSAS DE FALLA EN CABLES ELECTROMECÁNICOS

Efecto Causa 1.a Descarrilamiento

1.b Compresión en el punto de cruce del carretel por sobretensionar sobre el 50% de la tensión.

1.c Daño físico por equipo externo (uñas de un elevador, eslinga, etc).

1.d Armadura floja.

1 Distorsión localizada de las hebras por presión (aplastamiento)

2.a Liberación brusca de un esfuerzo de alta tensión.

2.b Tirar directamente en un lazo del cable sin permitir rotación para eliminar el lazo.

2 Cable retorcido

3.a Liberación brusca de un esfuerzo de alta tensión.

3.b Cable con armadura externa floja pasando a través de un empaquetador muy apretado.

3 “Jaula de Pájaro”

4.a Roldana con canal más pequeña de lo recomendado.

4.b Roldanas mal alineadas o impedidas de rotar.

4.c Deslizamiento sobre superficies estacionarias.

4.d Cable sobredimensionado por presencia de material solidificado entre las armaduras.

4 Desgaste rápido de la superficie exterior de la armadura externa

5.a Falta de lubricación.

5.b Presencia de abrasivos.

5.c Corrosión por agua salada o H2S.

5.d Diámetro de roldana muy pequeño.

5 Desgaste rápido de las

superficies entre las armaduras

6.a Elevadas fuerzas de compresión sobre la armadura causando desplazamiento de la aislación.

6.b Pérdida de aislamiento por operación en excesiva temperatura.

6.c Ataque químico a la aislación.

6 Conductor en cortocircuito a armadura

7.a Conductor sobretensionado debido a sobretensión sobre el cable.

7.b Tambor o roldanas con diámetro excesivamente pequeño.

7 Conductor en circuito abierto



ANEXO E

LOCALIZACION DE FALLAS ELECTRICAS EN CABLES DE PERFILAJE A continuación se describen algunas técnicas y sugerencias para la detección y evaluación de problemas eléctricos en el cable de perfilaje. La intención de estas recomendaciones es asistir al operador en localizar la falla en el campo, y que este, luego de analizar la situación, pueda decidir si es posible solucionar el problema y continuar con el trabajo, o si es necesario solicitar otra unidad para completar la operación. Por lo tanto, se describirán solamente aquellos métodos que no requieran de instrumental específico para la detección de la falla.

Los problemas eléctricos básicos que pueden manifestarse en un cable monoconductor son:

- Cortocircuito a armadura

- Perdida de aislación

- Circuito abierto

Antes de comenzar con las mediciones propiamente dichas, se recomienda tener en cuenta ciertas cuestiones prácticas:

a) Aislar el problema. Si se sospecha un problema en el cable, desconectar colector y punta, y realizar las mediciones directamente sobre el cable.

b) Llevar el extremo de la punta del cable hacia la unidad, cerca del tambor, para facilitar las mediciones entre extremos del conductor.

c) Realizar las mediciones de una manera ordenada y metódica. Tomar nota de las lecturas obtenidas antes de continuar con otras. Se recomienda realizar un croquis e indicar como se han realizado esas mediciones.

d) Si los cálculos indican que el problema puede estar cerca de la punta, inspeccionar cuidadosamente el cable en esa zona. Generalmente, los problemas eléctricos son consecuencia de algún daño mecánico visible.

e) En ciertos casos, una perdida de aislación puede convertirse en un cortocircuito franco al aplicar voltaje. Un cortocircuito es mas fácil de localizar que una perdida de aislación.

Las mediciones de resistencia eléctrica sobre un conductor para determinar el lugar preciso de un problema eléctrico, se fundamentan en el conocimiento previo de la resistencia total del conductor. Una vez manifestada la falla, es difícil medir este valor de resistencia con exactitud. Por este motivo, la resistencia total del conductor debe ser medida periódicamente, y su valor anotado en el Libro de Cable del la unidad de perfilaje.

Si al momento de realizar las mediciones este valor se desconoce (como es usual), se deberá calcular el valor nominal de resistencia, a partir de la hoja de datos técnicos del fabricante. Se recomienda adjuntar una copia de la hoja de datos del fabricante al Libro de Cable del camión.


Corto circuito a armadura

Esto es cuando el conductor de cobre está en contacto directo con la armadura del cable.

Un cortocircuito directo del conductor a la armadura del cable es un caso relativamente simple de localizar. Los elementos necesarios para una efectiva localización de la falla son:

- Conocimiento exacto de la resistencia del conductor.

- Multimetro para medir resistencia eléctrica (preferentemente Multimetro Digital).

Procedimiento:

• Medir la resistencia del conductor desde los dos extremos del cable.

• Si la suma de los dos valores de resistencia medidos es igual a la resistencia total del conductor, esto significa que existe un cortocircuito franco entre conductor y armadura. Por lo tanto, el cortocircuito se encuentra a una distancia proporcional a la resistencia medida desde uno de los extremos.

Ejemplo: Cable monoconductor de 5/16”.

Del Libro de Cable: Longitud Total del Cable: 5.750 mts. (L) Resistencia del Conductor: 56 ohm. (Rc)

Rp = Resistencia eléctrica medida desde el extremo de la Punta de Cable. Rt. = Resistencia eléctrica medida desde el extremo del Tambor / Colector. Rc = Resistencia eléctrica del conductor. L = Longitud Total del Cable D = Distancia al cortocircuito, desde la punta del cable. Rp + Rt = 9 + 47 = 56 ohm = Rc Por lo tanto:

.9245750569 mmL

RcRpD =×

ΩΩ

=×=

En este ejemplo, el cortocircuito se encuentra a aproximadamente 924 metros desde el extremo de la punta de cable.

Como se puede observar, la precisión de este método depende de la exactitud con que se conozcan los valores de Longitud Total del Cable, Resistencia Total del Conductor, y de la medición de resistencias realizadas.


Pérdida de Aislación

El problema eléctrico más usual en cables de perfilaje es una perdida de aislación entre conductor y armadura. Este caso se reconoce cuando al medir resistencia eléctrica desde ambos extremos del cable, la suma de estos dos valores resulta mayor que la resistencia total del conductor.

La ubicación del lugar exacto de la perdida de aislación es un poco más difícil que en el caso de un cortocircuito franco, porque existe entre conductor y armadura una resistencia eléctrica (resistencia de perdida) cuyo valor es desconocido, y además este valor puede variar con el movimiento del cable, condiciones de humedad, etc. El siguiente circuito representa el cable con una perdida de aislacion, representada por la resistencia de perdida “Rx”,a una distancia “D” de la Punta.

Donde: D = Distancia desde la punta del cable a la perdida de aislación. L = Longitud total del cable (del Libro de Cable) Rp = Resistencia medida entre conductor y armadura desde el extremo punta de cable Rt = Resistencia medida entre conductor y armadura desde el extremo colector Rc = Resistencia total del conductor (del Libro de Cable) Rx = Resistencia de perdida (desconocida)

El valor de la resistencia del conductor a cada lado de la resistencia de perdida “Rx” será proporcional a la longitud de cable. Esto se puede representar como:

R(d) = Rc x D/L R(d-l) = Rc – (Rc x D/L)

Método 1 :

Rp = Rd + Rx = (Rc x D/L) + Rx Rt = R(d-l) + Rx = [Rc – (Rc x D/L)] + Rx Restando estas expresiones: Rp - Rt = Rc x D/L + Rx – Rc + Rc x D/L - Rx

Rp - Rt = 2 Rc x D/L - Rc

Por lo tanto:

LRc

RcRtRpD ××

+−=

2

Para ilustrar el procedimiento, se formula el siguiente ejemplo: Del Libro de Cable: Tipo de Cable: 1N32PP Longitud total: 5000 metros = L Resistencia total: 50 ohm = Rc Medidas realizadas: Desde el extremo de la punta: Rp = 205 ohm Desde el extremo del colector: Rt = 245 ohm Calculo: Rp - Rt + Rc 205 - 245 + 50 D = --------------------- x L = ----------------------- x 5000 = 500 metros 2 Rc 2 x 50 Es decir, la perdida de aislación se encuentra a aproximadamente 500 metros de la punta del cable.


Método 2 La siguiente técnica puede ser utilizada para localizar perdidas de aislación en el cable. El equipo requerido es el siguiente: - Batería o Fuente de Corriente Continua. - Voltímetro Digital.

Procedimiento:

• Conectar el terminal positivo de la batería a un extremo del conductor. • Conectar el terminal negativo al otro extremo del conductor. • Medir con un voltímetro digital el voltaje de la batería conectada a los extremos del conductor.

Denominar a este voltaje Vbat. • Medir con un voltímetro digital el voltaje entre el terminal ( + ) de la batería y la armadura del

cable. Denominar a este voltaje V1.

La distancia “D” desde el extremo del cable conectado al terminal positivo de la batería, al punto de la falla eléctrica es:

VbatVLD 1

×=

La principal ventaja de este método es su simplicidad, y no es necesario conocer la resistencia eléctrica del cable, pero la precisión dependerá de la exactitud de las mediciones realizadas y del conocimiento de la longitud total del cable. En general, la falla se puede localizar con un error de +/- 50 metros.

Una vez localizado el punto aproximado de perdida de aislación, se puede cortar el cable en ese punto, y medir las dos secciones de cable para determinar en cual de estas secciones permanece la perdida. Luego se continúa realizando cortes hasta eliminar completamente el problema.

Si las mediciones realizadas indican que la perdida de aislación está a una distancia considerable de los extremos, sería conveniente asegurarse de la localización exacta, antes de proceder a cortar una gran longitud de cable. La localización exacta de la perdida se debe realizar en la base, utilizando el guinche de patio. El procedimiento es el siguiente:


Método 3:

Equipo necesario:

• Guinche de Patio • Batería, o Fuente de C.C. (6 o 12 Volts) • Voltímetro (preferentemente analógico, con cero central) • Cables de suficiente longitud para efectuar conexiones entre el Camión / Guinche de Patio / Voltímetro.

Procedimiento:

• Después de localizar el punto aproximado de perdida con el método descripto anteriormente, pasar el cable a otro carretel, hasta la zona donde se presume se encuentra el problema.

• Conectar un terminal de la batería a la armadura del cable en uno de los carreteles (p. Ej.: Camión) • Conectar el otro terminal de la batería a la armadura del cable en el otro carretel (Guinche Patio). • Conectar una punta del Voltímetro a un extremo del conductor. • Deslizar la otra punta del Voltímetro sobre la armadura del cable, en la zona donde se sospecha la perdida de

aislación. En el lugar de la perdida, el Voltímetro indicará un cambio de polaridad. Deslizar lentamente la punta hasta que el voltímetro indique cero. Ese será el punto exacto de la perdida de aislación.

Posición A.: El Voltímetro registra un voltaje Positivo.

Posición B.: El Voltímetro registra “0” (Lugar exacto de la perdida de aislación).

Posición C.: El Voltímetro registra un Voltaje Negativo.


Circuito Abierto

Un circuito abierto (falta de continuidad eléctrica) en el cable, es decir una ruptura o separación del conductor dentro de su aislación, es un caso poco común. La localización de este tipo de falla es mas dificultosa que en el caso de perdida de aislación. Los métodos descritos anteriormente se fundamentan en la circulación de corriente continua en conductor / armadura. Si el conductor está abierto, la corriente no puede circular y se deben emplear otras técnicas.

Con los instrumentos normalmente disponibles en la unidad de perfilaje o en la Base, no es posible determinar con exactitud el lugar del circuito abierto.

Si se dispone de un Multimetro Analógico (“Simpson” o similar) se podría aproximar en que sector del cable se encuentra el problema.

Al conectar un Multimetro analógico al cable, ajustado como para medir aislacion, la batería interna de éste tiende a “cargar” la capacitancia distribuida del cable. Se observa que la aguja indicadora parte de un valor de resistencia bajo y lentamente se mueve hacia un valor alto, hasta que se estabiliza. Al invertir la polaridad del Multimetro (invirtiendo las puntas de medición), se vuelve a observar el fenómeno, pero con mayor intensidad.

La velocidad de movimiento de la aguja hacia valores altos de resistencia nos da una indicación relativa del largo del cable. Es decir, en un cable largo (mayor capacitancia distribuida) el movimiento ascendente de la aguja será mas lento que en el caso de un cable mas corto, de las mismas características...

Por lo tanto, si al realizar estas mediciones en ambos extremos de un cable con el conductor abierto, se observa que en uno de los extremos la “carga” capacitiva es mas rápida que en el otro extremo, el circuito abierto se encuentra mas cerca de este extremo.

Por ejemplo, si al realizar esta medición desde la punta del cable no se observa el lento movimiento de la aguja del Multimetro hacia altos valores de resistencia, el conductor esta abierto en la punta del cable, o muy cerca de ella.

En cables monoconductores la separación del conductor a distancias considerables de los extremos es un problema infrecuente. Por lo general, el circuito abierto se encuentra muy cerca de los extremos del cable, por lo tanto, este sencillo método puede ayudar a localizar el problema rápidamente.

Si las mediciones con un voltímetro indican un circuito abierto a distancias considerables de los extremos, (posiblemente originado por defectos de fabricación, maltrato, etc.), se deberán emplear otros métodos para tratar de localizar el lugar del circuito abierto con mayor exactitud.

Estos pueden ser:

- Bajar el cable a un pozo con fluido conductor, mientras se aplica corriente al conductor. Es muy probable que al entrar en contacto el conductor con el fluido del pozo, se manifieste un aumento de corriente.

- Medir la capacitancia eléctrica del cable desde ambos extremos, con un instrumento adecuado a ese propósito. Este método no es muy preciso. El conocimiento previo de la capacitancia total del cable (enrollado) puede ayudar.

Otro método se fundamenta en el conocimiento previo de la corriente alterna presente en el cable cuando se aplica un cierto voltaje alternado. Debido a las características eléctricas del cable, al aplicar una tensión alternada en uno de sus extremos, mientras se mantiene el otro extremo abierto, se observara una pequeña corriente alternada, del orden de algunos mA. Por ejemplo: Al aplicar 300 Vac a un cable determinado, se observa una corriente de 120 mA. Este valor debe ser medido y registrado en el Libro de Cable de la unidad. Luego, cuando se manifieste un problema de circuito abierto, se puede localizar aplicando la misma tensión alternada y midiendo la corriente, la cual será proporcional a la distancia desde el extremo al punto donde se encuentra abierto el conductor.


ANEXO F

PUNTO DÉBIL

Es una practica común crear un “punto débil” en el extremo del cable utilizando una fracción de la cantidad total de alambres que conforman la armadura. El dilema es cuantos alambres se deben utilizar para este punto débil. Es decir, debemos determinar a que tensión se desea que el punto débil actúe y libere el cable de la herramienta atascada. El valor de la tensión de corte se define considerando los siguientes preceptos:

a) Que la tensión de rotura del punto débil sea lo mas grande posible para intentar recuperar herramientas aprisionadas con mayor posibilidad de éxito.

b) Que la tensión de rotura del punto débil sea lo suficientemente pequeña como para actuar antes de que se produzcan daños irreversibles al cable.

En otras palabras, la tensión de ruptura del punto débil debe ser tal que permita operar los instrumentos con seguridad de acuerdo a los pautas operativas definidas, y a la vez permita separar (cuando sea necesario) el cable de la herramienta sin causar daños permanentes al cable. Para calcular el valor adecuado de punto débil, es vital conocer:

Tensión de Rotura del cable Los valores de tensión de rotura de los alambres individuales que conforman la armadura. El Limite Elástico del cable El peso del cable en fluido El peso promedio de las herramientas normalmente conectadas al cable La profundidad del pozo, o el rango de profundidades de las operaciones habituales en el

área.

Los valores de tensión de rotura de un cable suministrados por el fabricante se refieren a “valores mínimos”. No son valores promedios o nominales. Por lo tanto, los valores publicados son un poco conservadores. Es decir, si el fabricante especifica que un determinado tipo de cable (nuevo) tiene una tensión de rotura de 11.000 lbs, esto significa que ningún cable de ese tipo se cortará a una tensión menor a 11,000 lbs. Un ensayo puede demostrar que en realidad ese cable se rompe a 11.600 lbs. o 11.800 lbs. Lo mismo ocurre con los valores de rotura especificados para los alambres que componen la armadura del cable. Los valores publicados son mínimos garantizados. En general, estos alambres se rompen a un a tensión ligeramente mayor. Pero aquí hay un factor a tener en cuenta. La tensión de rotura de los alambres se determina a partir de la resistencia a la tracción de estos antes de ser preformado para su instalación en forma helicoidal. Este proceso de preformado reduce la resistencia de los alambres en aproximadamente un 5%.

El siguiente ejemplo, realizado con los parámetros de un cable monoconductor de 5/16”, servirá para ilustrar el proceso de cálculo, y los motivos por el cual una apropiada elección del valor del punto débil puede ser muy importante en ciertos casos. Parámetros del Cable Tipo de Cable: 1N32PP (CAMESA 5/16” - Polipropileno) Tensión de Rotura 11000 lbs. (48.9 KN) (Cable nuevo) Limite Elástico (60% Tensión de Rotura) 6600 lbs. (29.3 KN) (Cable nuevo) Tensión de rotura de cada alambre 434 lbs (1.93 KN) (Cable nuevo) Peso del Cable (en agua) 520 lbs / 1000 mts Parámetros del Pozo Profundidad máxima 3000 mts. Peso Herramienta (en agua) 400 lbs. Calculo del Peso Total Peso de cable a Profundidad máxima: 3000 x 520 /1000 = 1560 lbs (mas) Peso de la Herramienta: 400 lbs Peso total estático en el fondo: 1960 lbs Calculo de la Tensión disponible para el punto débil Limite Elástico: 6600 lbs (menos) Peso total en fondo del pozo: 1960 lbs Tensión disponible para el punto débil: 4640 lbs Calculo del número de alambres necesarios Tensión disponible para el punto débil: 4640 lbs (dividido) Tensión de rotura de cada alambre 434 lbs Numero de alambres a utilizar en el punto débil: 10.7 --> 11 alambres (total)


Para este ejemplo, una punta de cable armada con 11 hebras, nos asegurará un corte del punto débil sin sobrepasar el Limite Elástico del Cable.

Nota: Cuando se opera en pozos altamente desviados, se recomienda hacer el punto débil con una hebra menos del número calculado, para compensar por el incremento de tensión de cable debido al rozamiento.

Si se observa detalladamente el proceso de cálculo descripto anteriormente, se puede advertir que:

Pozos más profundos requieren un menor valor de tensión de rotura en el punto débil. Pozos con fluidos más livianos (petróleo, gas) requieren un menor valor de rotura de punto

débil. Cables muy usados o con gran desgaste pueden requerir un mayor número de alambres.

Nota : En este ejemplo se ha considerado el Limite Elástico del cable como 60 % de la Tensión de Rotura. Alguna Bibliografía recomiendan utilizar como Limite Elástico 50% de la tensión de Rotura. En general, se puede utilizar uno u otro valor, siempre y cuando los incrementos y decrementos de tensión se realicen a una velocidad razonablemente lenta. Los cambios abruptos de tensión producen más daños que el esfuerzo absoluto al cual es sometido el cable.

El cálculo descripto anteriormente se puede resumir en la siguiente expresión matemática:

Tensión Disponible para el Punto Débil = [ Tensión de Rotura del Cable x 0.6 ] – [ Peso del Cable c/ 1000 m. x Profundidad Máxima ] – [ Peso Herramienta ]

Luego:

Cantidad de Hebras para el Punto Débil = [ Tensión Disponible p/ Punto Débil ] / [ Tensión de Rotura de Cada Hebra ]

Nota: Las unidades de medida deben ser compatibles. Por ejemplo, tensión y peso en (lbs) y profundidades en (metros) Ejercicio: ¿Que pasaría si se debe cortar el punto débil a 5000 metros de profundidad, con una punta de cable armada con 12 hebras? Tensión de corte de Punto Débil: 12 alambres x 434 lbs = 5200 lbs Peso de Cable + herramienta a 5000 m.: 5000 x 520 lbs/1000 + 400 lbs = 3000 lbs. Indicación de Peso Total para cortar Punto Débil: 8200 lbs. Es decir, para cortar el punto débil en estas condiciones debemos someter el cable a una tensión total de 8200 lbs (en superficie). Es decir, estamos sometiendo el cable a una tensión de aproximadamente 75% de su tensión de rotura, y muy por encima de su límite elástico, lo cual resultará en un daño permanente al cable.

Además, todo ese tremendo esfuerzo está siendo aplicado a través de las roldanas. En el mejor de los casos, el cable resultará aplastado dentro de las roldanas, y si este no es un cable nuevo, probablemente se parta en la roldana superior, con el consiguiente peligro para el personal involucrado en la operación. (Recordar que los valores de tensión de rotura son especificados a partir de cálculos y ensayos de tracción realizados en laboratorio, en donde los esfuerzos de tracción se aplican en forma paralela y coincidente con el eje del cable)

RECOMENDACIONES

• NUNCA realice una operación con una punta de cable de la cual que no conoce el valor de corte del punto débil, o el número de carreras que ha realizado.

• SIEMPRE haga una punta nueva:

o Antes de utilizar una punta de la cual no conoce la tensión de corte del punto débil.

o Antes de operar en ambientes hostiles (Alta Temperatura, Pozos Profundos, Fluidos Corrosivos, etc.)

o Antes de levantar herramientas pesadas (Cañones largos, Packers de producción, etc.)

o Antes de realizar una operación de varias carreras.

o Después de haber sometido el cable a un esfuerzo del 50% de su Tensión de Rotura.

o Después de haber sometido el Punto Débil al 75% de su tensión de corte.

o Después de haber trabajado con el cable para pasar una obstrucción, o liberar una herramienta aprisionada.


RECOMENDACIONES SOBRE LA CONSTRUCCION DE LA PUNTA y DEL PUNTO DÉBIL Las figuras siguientes recuerdan la manera correcta de atar la “Bota Aislante”, y otros aspectos a tener en cuenta con las hebras que se utilizan para la construcción del Punto Débil.

ANEXO G

PROCEDIMIENTO A SEGUIR ANTE HERRAMIENTAS APRISIONADAS

Ante un caso de herramienta aprisionada se procederá de la siguiente manera:

• Comunicar el incidente de Herramienta Aprisionada en forma inmediata al Jefe de Operaciones y/o al Jefe de Base pidiendo instrucciones, ANTES DE COMENZAR A MANIOBRAR PARA LIBRARLA.-

• ESTÁ TERMINANTEMENTE PROHIBIDO CORTAR EL PUNTO DÉBIL DEL CABLE SIN AUTORIZACIÓN, del Jefe de Operaciones, el Jefe de Base y el Cliente, los que fijarán los parámetros dentro de los cuales se desarrollará la maniobra.-

• Durante las maniobras a ejecutar para intentar librar la herramienta EN NINGÚN MOMENTO SE DEBERÁ SUPERAR EL 60% DE LA TENSIÓN DE CORTE DEL PUNTO DÉBIL DEL CABLE.-

Tensión de Corte del Punto Débil del Cable 5/16” Nuevo: 3.400 libras = 1540 Kg.

Tensión Autorizada de Maniobra para Cable 5/16” Nuevo: 2.000 libras = 918 Kg.

Tensión de Corte del Punto Débil del Cable 7/32” Nuevo: 1.700 libras = 770 Kg.

Tensión Autorizada de Maniobra para Cable 7/32” Nuevo: 1.000 libras = 453 Kg.

Se entiende que este valor del 60% de la tensión de corte ES LA MÁXIMA TENSIÓN PERMITIDA EN MANIOBRAS CON CABLE NUEVO, debiendo aplicar factores de corrección teniendo en cuenta el desgaste y estado general del cable en uso, tampoco significa que debe aplicarse desde el principio esta tensión, sino que debe llegar a estos valores en forma gradual y progresiva, tratando de evitar la fatiga prematura innecesaria del punto débil.

• No se debe cortar el Punto Débil en forma repentina ó sin intención, por el contrario es fundamental mantener el control de la situación en todo momento, y CORTAR EL PUNTO DÉBIL SÓLO CUANDO PREVIAMENTE ESTO SE HA DECIDIDO Y AUTORIZADO POR EL CLIENTE Y EL JEFE DE OPERACIONES Y/O EL JEFE DE BASE.-

• Deberá tener en cuenta que a estas tensiones indicadas se le adicionará el peso del cable con el que se está maniobrando, esto es:

Peso de Cable para distintos medios

Cable 5/16" Nuevo en:

Aire: 0.601 lbs x metro = 0.270 kg x metro

Petróleo: 0.519 lbs x metro = 0.235 kg x metro

Agua: 0.499 lbs x metro = 0.226 kg x metro

Cable 7/32" Nuevo en:

Aire: 0,303 lbs x metro = 0.137 kg x metro

Petróleo: 0.262 lbs x metro = 0.119 kg x metro

Agua: 0.254 lbs x metro = 0.115 kg x metro

Multiplique estos valores por la profundidad en que se encuentra la herramienta de acuerdo al tipo de fluido presente en el pozo.

Debe extremarse el cuidado cuando se utiliza el guinche en general y particularmente en maniobras con herramientas aprisionadas, para ello es imprescindible utilizar la Válvula de Torque del Circuito Hidráulico del guinche del siguiente modo:

• AJUSTE SIEMPRE LA VÁLVULA DE TORQUE MEDIA VUELTA MÁS POR ARRIBA DEL PUNTO DE DETENCIÓN TOTAL DEL TAMBOR DE .CABLE, para que el guinche se detenga automáticamente en casos de aprisionamiento súbito cuando está recogiendo cable normalmente.-

• Un modo efectivo de verificar si el guinche se detendrá es aplicar el freno del tambor mientras este esta recogiendo cable, si el torque es el correcto el tambor se detendrá suavemente, si es excesivo, continuará girando y comenzará a vibrar.

• Otro factor a tener en cuenta es la disminución del peso suspendido a medida que se recoge cable, lo que se manifiesta con un aumento de la velocidad, por lo que se debe disminuir el torque periódicamente a medida que saca la herramienta manteniendo la velocidad constante, y cada vez que lo hace repetir la prueba del freno para comprobar que es correcto. -

Las velocidades máximas permitidas en condiciones de cañería, fluido y cable óptimas son:

Cañones 100 mts/minuto Ristras 50 mts/minuto Sondas de Perfil 50 mts/minuto

Htas Fijadoras/Canastas 40 mts/minuto


Recuerden que no se gana tiempo excediendo estas velocidades, el tiempo se gana evitando los incidentes, las fallas y las roturas.-

El Operador deberá instruir y recordar a los Choferes Guincheros previo a cualquier tipo de Operación acerca de los cuidados que se deben observar y los rangos de tensión esperados fijando de antemano la tensión máxima considerada normal.

El Chofer Guinchero sólo está autorizado a sobre tensionar el cable en

200 libras por sobre el peso normal con cable 5/16"

100 libras (45 kgs) por sobre el peso normal con cable 7/32"

Entendiendo que siempre deberá detenerse al alcanzar este sobre peso bajo cualquier circunstancia, ya sea sacando normal, perfilando, etc...

PROCEDIMIENTO DE CORTE DEL PUNTO DÉBIL 1. Calcule el peso de cable suspendido y verifique con lo que indica la balanza. 2. Sume al cálculo la tensión máxima que va a ejercer sobre el Punto Débil. 3. Disminuya el torque de modo que el guinche esté detenido con la palanca Arriba - Abajo en posición

Arriba. 4. Comience lenta y progresivamente a incrementar el torque observando cuidadosamente el aumento de

tensión en la balanza. 5. Deténgase cuando llegue a la tensión preseleccionada en el punto 2. 6. Con el torque ajustado en ese valor comience a maniobrar con el comando Arriba - Abajo del guinche

para tratar de librar la herramienta, no modifique el ajuste de la Válvula de Torque mientras maniobra en estas condiciones, de este modo Ud. habrá fijado la tensión máxima de tracción y minimiza el riesgo de cortar el Punto Débil accidentalmente.

7. Tome como norma el uso constante de la Válvula de Torque, es un recurso muy valioso que aumenta el grado de seguridad en el manejo del guinche.

8. Sí la Herramienta continúa aprisionada, comunicar nuevamente al Jefe de Operaciones quien decidirá junto con el Cliente la conveniencia o no de cortar el Punto Débil.

9. Una vez decidido y autorizado el Operador a cortar el Punto Débil, éste verificará en Boca de Pozo el estado y condición de cadenas, anclas, grilletes, calzas del camión, etc., luego de lo que se dispondrá lo necesario para realizar la maniobra, comunicándole la decisión al Jefe del equipo de Workover.

10. Para cortar el Punto débil utilice el guinche del camión, la balanza de nuestros equipos es más sensible y se puede tener en todo momento el control muy fino del movimiento del cable. Utilizar el aparejo del equipo además de tener un control de tensión más grueso implica otros riesgos, como por ejemplo que se le debe quitar el freno a éste, (un aparejo en movimiento con nuestro cable suspendido de él siempre es peligroso) y estamos dando intervención a terceros ajenos a la Compañía que tienen poca ó ninguna noción de la delicada importancia que el incidente tiene para nosotros. Debemos recordar que se debe proteger la integridad del cable en todo momento, para esto es necesario que la maniobra sea suave y controlada con precisión en todo momento.-

11. Deberá aumentar la tensión del cable desde su peso normal para la profundidad en modo lento y suave en maniobras sucesivas, es decir incrementar de a 200 libras (90 kgs) para cable 5/16" y de a 100 libras (45 kgs) para cable 7/32", repitiendo como mínimo cinco ó seis veces con una misma tensión antes de volver a incrementar y así sucesivamente. Esto es así a fin de cortar el Punto Débil por fatiga y no por impulso violento. Evitará someter al cable a tensiones peligrosas en Boca de Pozo y disminuirá el riesgo de dañarlo por sobre estiramiento y la violenta contracción que se produce en el instante mismo del corte.-

12. En estas circunstancias el Operador debe ejecutar personalmente la maniobra puesto que es el responsable directo del incidente y sus consecuencias.

Conclusión. Es imprescindible comprender la importancia de seguir estrictamente este procedimiento tanto como el control del estado de los elementos y sistemas de trabajo involucrados en las Operaciones de Cable, y las graves consecuencias que acarrea cometer un error y cortar el Punto Débil en forma inadvertida, lo que significa un serio perjuicio para el Cliente y para nosotros mismos.-


ANEXO H

CAPACIDAD DEL TAMBOR Antes de instalar un cable, es aconsejable realizar un cálculo muy simple para asegurarse de que el cable entrará en el tambor.

La capacidad del Tambor puede ser determinada con la siguiente formula:

( )DH +HWKL ••=

Donde:

W = Ancho (interior) del Tambor.

H = Altura del Ala (interior) del Tambor.

D = Diámetro (interior) del Tambor.

L = Longitud de cable que entra en el Tambor.

K = Factor que depende del diámetro del cable a instalar.

Si todas las dimensiones se expresan en centímetros (cm), el Factor K resulta:

Para un Cable de: K

7/32” (5.56 mm) 11,73

5/16” (7.94 mm) 5,75

7/16” (11.12 mm) 2,91

15/32” (11.91 mm) 2,55

Nota: Este es un cálculo teórico e idealista, que no tiene en cuenta los cruces y otras imperfecciones que ocurren durante la instalación. El resultado obtenido con esta formula puede ser un poco optimista. La verdadera capacidad del tambor puede ser un 3% a 5% menor que la calculada.


A continuación se describe brevemente el desarrollo de esta formula:

Donde:

W = Ancho (interior) del Tambor.

H = Altura del (interior) del Tambor.

D = Diámetro (interior) del Tambor.

d = Diámetro del Cable a instalar

La distancia vertical entre una capa y otra es, como indica

la figura: d•23

Por lo tanto:

Numero de vueltas por capa: dWn =

Numero de capas: d

HN3

2=

Longitud de la capa 1: ( )dDnL += π1

Longitud de la capa 2: )3(2 ddDnL ++= π

Longitud de la capa 3: )32(3 ddDnL ++= π

Longitud de la capa i: [ ]didDnLi 3)1( −++= π

( )[ didDnLTotalLongirudN

ii

N

i31

11−++Σ=Σ=

==π ]


( ) ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ Σ+−+=Σ=

=idddDN

dWLTotalLongitud

N

i

N

i 1133π

; 2

2

1

NNiN

i

+=Σ

=

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−++=

231

32

2 dDHd

HWTotalLongitud π Si: d << (H + D)

Esto nos queda:

( )DHd

HWTotalLongitud += 232π

Ahora podemos resumir aun mas la formula, calculando un Factor “K” para los diámetros de cables más comunes:

Si se expresan todas las medidas en cm:

Para un Cable de: (valores nominales) 2

13

2d

K •=π

7/32” (5.56 mm) 11,7346

5/16” (7.94 mm) 5,7541

7/16” (11.12 mm) 2,9101

15/32” (11.91 mm) 2,5573

-

( )DHHWKL +••=


ANEXO I

Especificaciones de Cables Electromecánicos


ANEXO J

AJUSTE DE LA RUEDA DE MEDIDA S.I.E.

La circunferencia de la rueda de medida tipo SIE es ajustable, es decir, su tamaño (diámetro) puede ser ajustado para que una revolución de la rueda corresponda exactamente a 1 (uno) metro. Procedimiento:

Aflojar los tornillos Allen a cada lado del anillo de medida.

Atornillar un pequeño bulón de 5/16” en el cono interior, o utilizar una varilla de 3/8”. Esto es para facilitar la rotación de la parte cónica de la rueda.

Rotar el cono en sentido horario con respecto al cubo de la rueda y al aro de medida para

corregir mediciones de profundidad mayores a la real. Rotar el cono en sentido anti-horario para corregir mediciones de profundad menores a la real. En otras palabras, un incremento en el diámetro de la rueda, produce una disminución en el cómputo de profundidad, y viceversa.

• Una revolución completa del cono corrige 6 metros cada 1000 metros. Como la rueda tiene

seis rayos, cada rayo, o segmento correspondiente, corrige 1 metro cada 1000. Estos valores son validos para una rueda nueva (sin desgaste), pero sirven como referencia.

• Después de realizar los ajustes correspondientes, sacar el tornillo o varilla de acero que se

utilizó para hacer girar el cono. Ajustar los tornillos Allen ubicados a cada lado del aro de medida.

Nota: Copgo Wood Group no utiliza más ruedas de medida de este diseño, pero puede existir aun alguna unidad con un sistema de medida de profundidad similar al SIE.

La situación normal es que una rueda de medida se desgaste con el uso, es decir, que disminuya su diámetro. Por consiguiente, las mediciones de profundidad obtenidas comienzan a ser excesivas, es decir, medimos una mayor profundidad que la real. (¿Porqué?).


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