1SMITH

INTERNATIONAL, INC.

Motores de Fondo

Motor Liso Mejorar la perforacin

Puede adaptarse un bent sub para desviar

No se rota cuando tiene el bent sub

Puede ser ajustable (adjustable bent housing)

Motor Navegable (steerable) Teora de contacto ( 3 puntos )

Pequea deflexin de la broca

Dependiendo del grado de ajuste, el motor se puede rotar.

Tipos Generales

2 Motores Direccionales

Hacer kick-offs, correcciones, control de

ngulo, side tracking

Motores Lisos

Incrementar ROP, mantener ngulo, control

efectivo en formaciones difciles crooked hole

country

Aplicaciones especiales

Abrir ventanas, molinos, ampliar agujeros,

Impulsar Sistema Rotatorio RSS (motor assist) ,

Radio corto, etc.

Aplicaciones

Ensamble catch / o vlvula de alivio

Seccin de fuerza rotor/estator

Eje/f lecha impulsora

Ensamble de transmisin

Seccin de cojinetes/baleros

rea de ajuste del codo

Componentes del Motor

3Drive Sub

(Bit Box)

Cojinetes/

baleros

Varilla

flexible

Estator Vlvula

bypass

Eje/flecha Junta Universal Rotor

1 etapa a) Mono Lbulob) Multi Lbulos

Diseo del motor

Vlvula de bypass (estilo antiguo)

Metiendo tubera

Permite llenar la

tubera al bajar

Sacando tubera

Permite que el

fluido salga al

sacar la tubera

CerradaAbierta

Camisa

del

pistn

Camisa

del

Estator

Flujo del

lodo

4Catch Mandril

La funcin del

mandril catch es

minimizar la

posibilidad de perder

otros componentes

del motor en caso de

que alguna conexin

externa se soltara o

quebrara.

Falla en conexin

Condiciones normales de operacin:

-el catch rota con el rotor

Falla en conexin: -- Con el motor en fondo --- perdida de presin repentina

--al levantar fuera de fondo, la presin aumenta cientos de psi

5` `

`

Top Sub Top Sub

Catch Mandril

Seated

Catch Mandril

Unseated

Motor off BottomConnection Failure

Catch Mandril

Operacin Normal

Seccin de fuerza

Convierte la energa hidrulica en energa mecnica

Proporciona torque a la broca

Consiste de un rotor con forma helicoidal (sinusoide) y un estator en forma de espiral.

El rotor tiene un lbulo menos que el estator.

Eg. # Lbulos del estator = # Lbulos del rotor +1

6Trayectoria del lodo

Estator

(Elastmero)

Rotor

recubierto

Flujo

de lodo

Direccin

de

Rotacin

Junta

Universal

El estator tiene un lbulo mas que el rotor La interface entre rotor y el

estator crea un espacio o cmara (cavidad-tolerancia)

Cuando el rotor gira a la derecha, cada cmara se mueve hacia abajo.

La presin del fluido ejerce una fuerza en el rotor excntrico.

La fuerza excntrica produce torque y rotacin.

Trayectoria del lodo

El fluido hidrulico pasa por la pared del estator

presionando contra el rotor y as se crea la rotacin del

rotor

7Power Section OperationLa alta presin del fluido dentro de la

cavidad presiona contra las superficies del

rotor y del estator

Lnea de centro del

rotor

Lnea de centro

del estator

. Como resultado de la presin

diferencial , el rotor gira alrededor de

su lnea de centro

`

Configuracin de Lbulos

Motores de baja velocidad 5:6, 6:79:10

Utilizados en pozos direccionales y pozos horizontales.

Motores de velocidad media 3:4, 4:5

Utilizados en pozos verticales, y ER (extended reach)

Motores de alta velocidad 1:2, 2:3

Utilizados en sidetracks.

8Baja velocidad y alto torque

Alta velocidad y bajo torque

1/2

5/6 7/8

4/51/2

Configuracin de Motores

1/2

5/6 7/8

3/42/3

9/10

Configuracin de Lbulos

91/2 2/3 3/4 4/5 5/6 6/7 7/8 8/9 9/10

Efi

cie

nc

ia R

ela

tiva

co

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lujo

y c

ad

a d

e p

res

in

co

ns

tan

tes

RAZON ROTOR/ESTATOR

Eficiencia relativa de motores de igual tamao

Torque

Motor RPM

Razn rotor/estator vs. eficiencia

Rotor

El rotor es una flecha en espiral diseado

para entrar en el estator

Barra solida de acero inoxidable y

plateado con cromo o Carburo de

tungsteno para reducir la corrosin y

disminuir la friccin

10

Diseo del estator

Estator convencional

Moldeado alrededor del metal, el

elastmero es de un espesor no uniforme.

Diseo del estator

Estator de pared uniforme

El elastmero tiene un espesor uniforme;

esta contorneado alrededor de una camisa

metlica (magnum)

11

Motor Proyectos

Acer

o

Seccin de

poder de pared

uniforme

Seccin de

poder

convencional

Goma

Temperatura Swell of Elastmero

Ya que el espesor del elastmero

en un estator convencional varia,

la cantidad de expansin termal

varia alrededor internamente.

El perfil geomtrico interior

distorsionado degrada el

rendimiento de la seccin de

poder del motor e incrementa

aun mas la generacin de calor

por friccin incrementando la

distorsin.

Elastomer

Elastmero hinchado

12

Solucin de estator de pared uniforme

El reforzamiento de acero

del lbulo del estator

incrementa la resistencia del

lbulo a la flexin y

distorsin y minimiza la

perdida de rendimiento.

El reforzamiento de acero

del lbulo incrementa la

trasferencia de calor del

lbulo que ahora resiste la

degradacin termal del

elastmero.

Capas mas delgadas de

elastmero se hinchan

menos a temperaturas

elevadas y no distorsionan el

perfil interno como en un

estator convencional.

Convencional

Mayor variedad

Mayor disponibilidad

Mas Barato

Pared uniforme

Mayor torque

Velocidad mas

consistente

Menos sensible a la

temperatura

Mayor confiabilidad

Estatores: Convencional vs Pared Uniforme

13

Tolerancia fit

La tolerancia correcta de operacin es +0.02.

Elastmero se expande con la temperatura y la absorcin de fluido.

Elastmero se comprime con la presin hidrosttica.

Algunas generalidades

RPM es proporcional al flujo que pasa

por la seccin de fuerza.

El torque es proporcional a la presin

diferencial en la seccin de fuerza

El torque es independiente del flujo

14

Reglas generales sobre PDM

Mas lbulos = Mayor torque

Mas lbulos = Menos Revoluciones por minuto

Mas etapas = Mayor torque

Mas etapas = Mayor presin disponible

Tolerancia mas reducida = Mayor torque / Menor slip (desliz entre rotor y estator)

Exceso de presin = Reduccin en la vida del Elastmero

Exceso de flujo = El motor se atasca

Stall motor = Reduce vida del estator

`

`

Bent Housing Ajustable

15

Bent Housing Ajustable

3 Modalidades

0-2

0-3

0-4 utilizado en

perforacion de

pozos de radio

corto.

0-5 Fijos

Adjustable Bend Housing

`

Estator

Camisa

superior

Anillo de

ajuste

Camisa

inferior

Camisa

de

cojinetes

Upper Housing

Adjustment Ring

Lower Housing

Upper Housing

Adjustment Ring

Lower Housing

16

Transmisin- acoplamiento

El sistema de la junta universal transmite torque y empuje a la broca.

Convierte el movimiento excntrico a movimiento concntrico.

Hecho de materiales de alta resistencia, diseado para soportar fatiga.

Rotor

Rotor

Drive Sub

Flujo de lodoEnsamble de la

junta universal

U-Joint Housing

Junta Universal (Velocidad constante)

La flecha transmite el torque y empuje

Convierte el movimiento a concntrico

17

Rotor

Rotor Drive Sub

Flexible Shaft

Assembly (Titanio)

U-Joint Housing

Drilling Fluid

Flow Path

Eje, junta de torsin

Ensamble de cojinetes/baleros

Los cojinetes (thrust bearings)

suportan la fuerza que resulta de

el Peso sobre la broca (WOB) y el

empuje hidraulico.

Los baleros (Radial bearings)

soportan cargas radiales en la

flecha.

18

Fallas del motor

La mayora de las fallas en los motores

se deben al desgaste del estator.

Conforme el estator se desgasta, la

presin y la fuerza disminuyen.

Diagrama sobre la vida del estator

19

Falla Light Chunking

Falla Heavy Chunking

20

La flexin del lbulo del

estator causa una generacin

de calor por friccin que se

acumula en el elastmero.

Como los elastmeros son

aislantes el calor producido

por friccin en el centro de los

lbulos no pueden escapar al

fluido o al tubo de acero.

Esta temperatura elevada

eventualmente degrada al

elastmero en el centro de

los lbulos del estator.

Thermal Limitations of Conventional Stators

Pressure Limitations of Convencional Stators

Perfil original del

estator.

Elastmero de lbulo de

estator distorsionado o

flexionado por alta

presin de fluido lo que

permite perdidas.

Las perdidas de fluido

limitan el torque del

motor y causan un

decremento en la

velocidad del motor.

21

Failure Mode for Convencional Stators

Los centros de lbulo

degradados por temperatura

eventualmente alcanzan el

punto en que el lbulo de

estator entero falla o se

desintegra.

Pedazos del estator fallado

pueden causar dao colateral

en las porciones axiales

inferiores del estator y el motor.

Utilizando curvas de motores

La siguiente curva muestra que a 300 psi de presin diferencial y

un gasto de 200 GPM, la velocidad aproximada de este motor es

de 96 rpm y su torque es de 1560 ft-lbs.

22

Curva de la velocidad del motor

Curva fuerza del motor

23

Curva de torque

Tabla de especificaciones

Mud Motors

3 3/4" $71,668.00

4 3/4" $66,550.00

4 3/4" PF $93,170.00

4 3/4" HOTT $258,582.00

6 1/4" $94,402.00

6 1/4" PF $111,804.00

6 3/4" (includes 6 1/2") $111,804.00

6 3/4" PF (includes ESX) $173,030.00

6 3/4" HOTT $281,144.00

7 3/4" $139,755.00

7 3/4" PF $167,706.00

8" HOTT $328,677.00

9 5/8" $186,340.00

9 5/8" ComboPF $239,580.00

9 5/8" PF $239,580.00

11 1/2" $260,876.00

24

Tabla de especificaciones

25

MTBF

Pathfinder USA/ Motor MTBF Summary/ 2008

Motor Size/ Total Total Number YTD

OD Range/ Inches No. Runs D&C Hrs Failures MTBF

3 3/4 9 5/8 4,838 248,842 59 4,218

Preguntas y Respuestas