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INVESTIGACION DEL SISTEMA CIRCULATORIO EN UNA INSTALACIÓN DE PERFORACIÓN. CARRERA: INGENIERÍA PETROLERA. SEMESTRE: QUINTO. GRUPO: “A” PERIODO: AGOSTO-DICIEMBRE PROFESOR: 1

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INVESTIGACION DEL SISTEMA CIRCULATORIO EN UNA INSTALACIÓN DE

PERFORACIÓN.

CARRERA: INGENIERÍA PETROLERA.

SEMESTRE: QUINTO.

GRUPO: “A”

PERIODO: AGOSTO-DICIEMBRE

PROFESOR:

ELABORADO POR:

TOSCANO ALVAREZ FRIDA MARISA

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Coatzacoalcos Veracruz, 2015.

ContenidoIntroducción......................................................................................................................................3

Objetivos...........................................................................................................................................4

Marco teórico...................................................................................................................................4

Conclusión......................................................................................................................................12

Glosario...........................................................................................................................................13

Bibliografía y fuentes....................................................................................................................14

Ilustración 1. Equipo superficial y sub superficial...............................................................................5

Ilustración 2. Partes de una bomba....................................................................................................6

Ilustración 3. Bomba dúplex...............................................................................................................7

Ilustración 4. Bomba Triplex...............................................................................................................7

Ilustración 5. Bomba centrifuga.........................................................................................................8

Ilustración 6. Ejemplificación donde se encuentran las presas..........................................................9

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Introducción La operación de perforación, puede ser definida tan simple como el proceso de

hacer un agujero, sin embargo, es una tarea bastante compleja y delicada, por lo que

debe ser planeada y ejecutada de tal manera que sea efectuada en forma segura,

eficiente y produzca un pozo económico y útil. Para todo esto se necesitan equipos

de perforación los cuales están clasificados por terrestres (auto transportables y

convencionales) y marinos (apoyados en el fondo como plataformas y flotantes como

plataformas semi sumergibles) todos estos equipos cuentan con sistemas que los

integran, cinco son los más importantes, en este proyecto se enfocara al sistema

circulatorio, también llamado sistema de circulación de los fluidos o simplemente

sistema de circulación.

El tipo de investigación utilizada será aplicada ya que se utilizaran los

conocimientos obtenidos en las investigaciones que se harán para desarrollar el

tema, igual será cuantitativa ya que es un tema donde se desarrollan modelos

matemáticos.

Usando métodos deductivos e inductivos en la investigación documental ya que se

sabemos que la ingeniería de la perforación de pozos, al igual que cualquier otra

ingeniería, se moderniza con el incremento y avance tecnológico, por lo que la

información debe a su vez ser actualizada en forma continua, ya que prácticas

convencionales dejan de serlo y tecnologías que en años anteriores eran innovación,

ahora se convierten en prácticas cotidianas.

El sistema circulatorio utilizado para el proceso de extracción del crudo es un

sistema complejo que consta de diversos componentes, ya sean superficiales o sub

superficiales, todos muy importantes para dicho fin.

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Objetivos Objetivo general:

Función que tiene el sistema en la instalación de perforación.

Describir las funciones de los componentes del sistema circulatorio.

Conceptualizar los equipos que intervienen.

Tener los conocimientos básicos de un equipo de perforación.

Objetivo específico:

Enriquecimiento de conocimientos ya existentes.

Conocer el comportamiento del fluido.

Conocer el funcionamiento de los equipos que compone el sistema

circulatorio.

Marco teórico La principal función del sistema de circulación es de hacer circular el fluido de

perforación hacia el interior y fuera del pozo con el propósito de remover los recortes

de roca del fondo del pozo a medida que se perfora, además de proveer un medio

para controlar el pozo y las presiones de formación mediante el fluido de perforación.

Los fluidos de perforación o lodo se lo asocian con la perforación rotaria, ya que no

se puede concebir la perforación de un pozo por rotación si no interviene un fluido. El

sistema de circulación esencialmente es un sistema cerrado donde el mismo lodo

circula una y otra vez durante la perforación (ciclo de perforación). El equipo

superficial está compuesto:

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Las bombas Las presas de lodo (descarga, de asentamiento y la de succión)

El stand Pipe, swivel y flecha

El equipo de control de sólidos

El desgasificador

Temblorina

Preventores

El equipo sub superficial

está compuesto:

Tubería de perforación

Herramientas

Barrena

El pozo mismo .

COMPONENTES DEL SISTEMA CIRCULATORIO

Bombas de lodo

Las bombas de desplazamiento positivo son generalmente usadas en taladros de

perforación para bombear a altas presiones y altos volúmenes de fluidos de

perforación. Existen varias razones por las que este tipo de bombas se usa en los

taladros:

Pueden trabajar con fluidos de alto contenido de sólidos. Poseen un amplio rango para presiones y tasas de flujo Son más seguras y capaces de bombear en duras condiciones. Son fáciles de operar y mantener.

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Ilustración 1. Equipo superficial y sub superficial

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El componente más importante en el sistema de circulación es la bomba de lodos

y la potencia hidráulica suministrada por ésta, ya que de esto dependerá el gasto y la

presión, requeridos para una buena limpieza del pozo. Estas bombas son el corazón

del sistema de circulación. Su función principal es el de mover grandes volúmenes de

lodo a bajas y a altas presiones, funcionan con energía mecánica o energía del

equipo de perforación. Además deben proveer suficiente potencia para superar la

fuerza de fricción y ejercer la fuerza en el trepano.

En la industria petrolera se utilizan dos tipos de bombas:

Bomba dúplex (doble acción) Bomba triplex (triple acción)

Tabla 1. Tipos y capacitadores de bombas de lodo

BOMBA CAPACIDAD DE DESPLAZAMIENTO

Duplex gal/ emb = 0.0068 ∗ L ( 2D2−d2¿

Triplex gal/ emb = 0.0102 ∗ D2∗L

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Ilustración 2. Partes de una bomba

BOMBAS DUPLEX: Son de doble acción se

caracterizan por que llevan dos pistones y

desplazan al lodo en dos sentidos o sea el

movimiento del fluido se lleva a cabo en ambos

lados del pistón de la bomba. A medida que el

fluido es succionado en un lado es descargado al

otro lado. Están definidas por el diámetro del

vástago, longitud y diámetro de la camisa. La

longitud de la camisa equivale a la longitud de la

embolada y el diámetro de la camisa equivale al

diámetro del pistón. Las bombas dúplex son generalmente de doble efecto, pues los

dos cilindros descargan tanto en el movimiento hacia delante de los pistones como

en el movimiento hacia atrás. La presión máxima recomendada de trabajo para estas

bombas es de 3,000 lb/pg2.

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Salida

Entrada

Válvulas

Pistón

Cámara de Pulsaciones

Vástago

Camisa

Ilustración 3. Bomba dúplex

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BOMBAS TRIPLEX: Son de triple acción y se caracterizan por que llevan tres

pistones y desplazan el lodo en un solo sentido o sea que el movimiento del fluido se

lleva a cabo en un solo lado del pistón de la

bomba. Estas bombas proporcionan altas

presiones a precio más barato (20 a 50% menos)

también son más livianas, lo que hace más fácil

su transportación. Este tipo de bomba está

definido por la longitud y el diámetro de la camisa.

Las bombas triplex son generalmente de efecto

único, ya que los tres cilindros descargan

solamente en el movimiento del pistón hacia

delante.

Las bombas triplex presentan algunas ventajas sobre las dúplex:

Pesan un 30% menos que las duplex.

Manejan alta presión y alto volumen.

Son de fácil mantenimiento.

Resultan menos costosas

Existe otro tipo de bombas en los equipos de perforación, comúnmente llamadas

centrifugas, estas bombas son mucho más pequeñas que las anteriores, la presión

de trabajo es de solo unas cuantas libras aunque el gasto puede llegar a los 100

gal/min. Estas bombas son utilizadas para:

Abasteciendo de agua en las

cementaciones.

Distribuir el agua en el

equipo.

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Ilustración 4. Bomba Triplex

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Como precarga de las bombas de lodo.

En la preparación de baches.

Preparar el lodo en el pozo

Para la limpieza del equipo.

Si las bombas no trabajan de forma eficiente proporcionando el gasto de lodo y la

presión adecuada se pueden presentar los siguientes problemas:

Limpieza inadecuada del pozo.

Disminución en la velocidad de penetración.

Atrapamiento de la sarta de perforación.

Incremento en el costo del pozo.

Presas de lodo

En la actualidad las presas de lodo son recipientes metálicos utilizados para el

almacenamiento y tratamiento del lodo de perforación. Generalmente se utilizan tres

presas conectadas entre sí, con la capacidad suficiente para almacenar cuando

menos 1.5 veces el volumen total del pozo.

Presa 1.- Es conocida como presa de descarga ya que en ella es donde descarga el

pozo, es aquí donde se instala la temblorina para eliminar los recortes de mayor

tamaño (40 micras).

Presa 2.- Es conocida como presa de asentamiento, es aquí donde se le da

tratamiento al lodo y se instala el equipo de control de sólidos para eliminar los

sólidos de menor

tamaño.

Presa 3.- Es

conocida como

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Presas

Ilustración 5. Bomba centrifuga

Ilustración 6. Ejemplificación donde se encuentran las presas

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presa de succión porque de aquí la bomba de lodos succiona el lodo para enviarlo al

pozo.

Además de las presas reglamentarias existen otras presas.

Presa de reserva.- Presa utilizada para almacenar lodo cuando se ha presentado una

pérdida de circulación y para mantener lodo de baja o alta densidad.

Presa de baches.- Como su nombre lo indica es una presa utilizada para preparar

pequeños volúmenes de baches como:

Bache despegador

Bache de lodo pesado

Bache de lodo viscoso

Bache testigo

Bache con obturante

Stand pipe (tubo vertical): Es una pieza tubular fijada a una pierna del mástil, en el

extremo inferior se conecta con la descarga de la bomba y en el extremo superior se

conecta a una manguera flexible de alta presión. Está ubicado paralelo a una de las

patas de la torre y conecta la línea de descarga de las bombas de lodo con la

manguera de lodo, la cual se conecta con la unión giratoria y permite el paso del lodo

a través de la misma. Tanto la manguera de lodo como la unión giratoria se pueden

mover verticalmente hacia arriba o hacia abajo cuando así se requiere.

Manguera de inyección: Es una manguera de goma reforzada, flexible y

extremadamente fuerte que conecta la tubería vertical con la unión giratoria. Es

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flexible porque permite a la unión giratoria moverse libremente en un sentido vertical.

Debe ser también extremadamente durable, ya que está sujeta a un trabajo físico

severo, transportando fluido de perforación extremadamente abrasivo bajo presión.

Cuello de ganso: Es un extremo de la manguera de inyección que tiene forma de

(S) como el cuello de un ganso está conectado a la unión giratoria. El cuello de

ganso es una pieza tubular que une a la manguera flexible con el swivel.

Swivel: El swivel se conecta en su parte inferior con la flecha o kelly y nos permite

girar la sarta de perforación mientras se circula.

Temblorina: La temblorina es el primer equipo utilizado para el control de los sólidos

producto de la perforación, se instala sobre la presa de descarga, consta de una

malla que es vibrada mediante un motor. El tamaño de las partículas retenidas

depende del tamaño de la mal la utilizada, generalmente retiene partículas mayores

de 40 micras. Para la eliminación de partículas más pequeñas se utilizan los

hidrociclones y centrifugadoras. Si los sólidos no son eliminados conectividad pueden

ocasionar los siguientes problemas:

Aumento en la densidad del lodo.

Reducción en la velocidad de penetración.

Daño al equipo superficial de circulación.

Pegaduras por presión diferencial.

Aumento de viscosidad.

Perdidas de circulación.

Para el control de sólidos existe una variedad de equipos que se clasifican en base al

tamaño de partícula que pueden eliminar o retener. Estos equipos son instalados

inmediatamente después de la presa de descarga o de la de asentamiento.

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DesgasificadorEl equipo desgasificador es de suma importancia, ya que a menudo se perforan

formaciones con algún contenido de gas, el cual al ser incorporado al lodo disminuye

la densidad del mismo ocasionando inestabilidad y reventones en el pozo. Hay dos

tipos de Desgasificadores:

Desgasificadores Atmosféricos: Aceptable en Fluidos sin peso y   baja

viscosidad.

Desgasificadores de Aspiración (Vacío): Son superiores a los Atmosféricos y

muy usados en Fluidos pesados y alta viscosidad.

Los problemas principales ocasionados por una ineficiente eliminación del gas en el

lodo son:

Disminución en la densidad del lodo de perforación.

Aportación de fluidos de la formación perforada.

Reventones.

Contaminación del lodo de perforación.

Conclusión.El sistema circulatorio es de suma importancia, al igual que los demás ya que

funcionan en conjunto, pero su importancia reside en que regula la presión que

pueda tener el pozo, al momento en que se está realizando el proceso de

perforación. De esta manera se evitan accidentes por medio de re-circular el fluido de

perforación, y remover los recortes de roca para evitar problemas o desperfectos de

la maquinaria durante el proceso. El fluido de perforación, comúnmente llamado lodo

de perforación, se almacena en tanques o piscinas, y desde allí el lodo puede ser

bombeado a través del standpipe a la swivel donde entra a la kelly o al Top Drive,

luego por toda la sarta de perforación hasta la broca, antes de regresar a la

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superficie a través del anular, (el espacio entre la sarta de perforación y las paredes

del hueco). Y al regresar a la superficie el lodo es pasado por varios elementos del

equipo de control de sólidos para que le sean retirados los cortes de la perforación,

antes de regresar a los tanques de lodo y completar el ciclo completo

Previo todo esfuerzo de revisión de investigaciones, se recomienda estudiar

detalladamente, mediante técnicas analíticas, los avances que se presentaran o se

tienen pensado para el mejoramiento del sistema de circulación de fluidos

específicamente en México, o bien, la revisión de toda la información existente de

ese mismo tema para asignar otra posible investigación.

Se recomienda que como alumnos autodidactas busquemos que otras

investigaciones se tienen del tema de otros autores realizar visita a la biblioteca de la

universidad, libros electrónicos etc. Para mejorar los conocimientos. Fue muy

importante realizar una encuesta que incluyo el aspecto de como la comunidad

estudiantil necesita apoyos de investigación. Esperando la investigación sea de total

ayuda.

Glosario Fluido de perforación: Cualquiera de una serie de fluidos líquidos y gaseosos y

mezclas de fluidos y sólidos (en forma de suspensiones de sólidos, mezclas y

emulsiones de líquidos, gases y sólidos) utilizados en operaciones de perforación de

pozos de sondeo en la tierra.

Hidrociclones: es un filtro diseñado para ser utilizado en cabezales de filtración,

tanto para aplicaciones agrícolas como industriales.

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Lodo: Un término que es generalmente sinónimo de fluido de perforación y que

abarca la mayoría de los fluidos utilizados en las operaciones de perforación de

hidrocarburos, en especial los fluidos que contienen cantidades significativas de

sólidos en suspensión, agua emulsionada o aceite. 

Obturante: atascante, taponante, ocluyente, estorbante, obstaculizante, taponante

Pozo: El agujero perforado o el pozo, incluyendo el tramo descubierto o no

entubado. El término pozo puede referirse al diámetro interno de la pared del pozo, la

pared de roca que limita el pozo perforado.

Trepano: dispositivo que se coloca en el final de una sarta de perforación para que

rompa, corte y muela las formaciones rocosas mientras se perfora un pozo.

Vástago: Barra o varilla metálica que sirve para unir o sostener otras piezas o

transmitir un movimiento a un mecanismo.

Bibliografía y fuentes Maricela Dzul Escamilla (2013),La justificación y antecedentes de la

investigación, sistema de universidad virtual, Recuperado de :

http://www.uaeh.edu.mx/docencia/VI_Lectura/licenciatura/documentos/

LECT98.pdf

Empresa shlumberguer (Abril 2004), Introducción a los equipos de

perforación, pag. 1-3, Recuperado de:

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http://es.slideshare.net/geronimoms/

schlumbergerintroduccionalequipodeperforacion

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