INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CERRO AZUL.

ING. PERFORACIÓN DE Pozos.

Sistema de Rotación

Equipo II

Alejandre Ascencio Edgar.

Ascencio García Marco Antonio.

Blanco del Ángel Adriana Amairani.

Cantú Avendaño Neftali Yareth.

Pérez Mar Rodolfo III.

Sánchez Mares Mauricio.

Sosa Prado Axel Raí.

ÍNDICE DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN 3

SISTEMA DE ROTACIÓN 4

COMPONENTES DEL SISTEMA DE ROTACIÓN 5

ELEMENTOS DEL ENSAMBLAJE ROTATORIO 6

ENSAMBLAJE ROTATORIO TOP-DRIVE 10

SARTA DE PERFORACIÓN 12

TUBERÍA DE PERFORACIÓN 15

PORTA MECHAS O LASTRA BARRENAS 16

BARRENAS

CONCLUSIONES

FUENTES DE INFORMACIÓN.

INTRODUCCIÓN

En el siguiente trabajo se habla del sistema de rotación el cual es el sistema más importante de un equipo de perforación ya que es el encargado de perforar cualquier yacimiento geológico, con la finalidad de poder extraer hidrocarburos a grandes profundidades y de manera más económica y rápida posible.

El equipo de perforación es usado de manera intermitente, ya que el funcionamiento del mismo y las operaciones conexas para realzar las perforaciones requieren hacer pausas durante el curso de los trabajos.

El movimiento de rotación, movimiento de cambio de orientación de un cuerpo o un sistema de referencia de forma que una línea (llamada eje de rotación) o un punto permanece fijo.

El sistema de rotación se compone principalmente de ensamblaje rotatorio, sarta de perforación, barrenas y de algunas herramientas especiales.

SISTEMA DE ROTACIÓN.

El sistema de rotación del taladro tiene como primordial función hacer girar el elemento cortante situado en el extremo de la sarta, a fin de penetrar la corteza terrestre al sistema rotatorio es por esencial del taladro o equipo de perforación. Es aquel que hace girar la sarta de perforación y permite el avance de la mecha desde la superficie hasta la profundidad programada.

COMPONENTES DEL SISTEMA DE ROTACIÓN.

El sistema de rotación comprende los siguientes componentes:

1. Ensamble Rotatorio: Es el encargado de transmitir el movimiento a la sarta de perforación.

2. Sarta de Perforación: Es el enlace entre el ensamble rotatorio y la mecha.

3. Barrenas: Son las encargadas de romper las formaciones mediante la aplicación de peso y rotación sobre ella.

ELEMENTOS DEL ENSAMBLAJE ROTATORIO

Mesa Rotatoria

La rotaria es lo que le da el nombre a la perforación rotatoria. Es de acero y muy pesada, tiene generalmente forma rectangular Recibe la energía del malacate mediante la cadena de transmisión de la rotaria. Produce un movimiento que da vuelta para que la maquinaria la transfiera al a tubería y a la barrena. Un motor eléctrico y los trabajos del aparejo accionan el poder de esta. El equipo adicional transfiere el movimiento que da vuelta de la mesa rotaria a la tubería de perforación y a la barrena.

Tiene dos funciones principales: impartir el movimiento rotatorio a la sarta de perforación y sostener todo el peso de esta sarta mientras se le enrosca otro tubo para seguir ahondando el hoyo, o sostener el peso de la sarta cuando sea necesario para desenroscar toda la sarta en parejas o triples para sacarla toda del hoyo.

Las principales características para una mesa rotatoria son:

Diámetro libre.

Máxima velocidad de rotación.

Máxima carga estática.

Buje Maestro.

Es un mecanismo intercambiable que se introduce en la mesa rotatoria y tiene un espacio donde se introducen el buje cuadrante.

Hay dos tipos de buje maestro:

Buje Partido: se utiliza cuando se trabajan comúnmente con grandes diámetros e barrenas y revestimientos.

Buje Sólido: se utilizan en las operaciones rutinarias.

Buje de transmisión del Cuadrante.

Ensamblaje Rotatorio Top-Drive.

VENTAJAS.

o Menor tiempo de conexión.

o Tiempo de viajes.

o Menos riesgo de atascamiento direccional óptico.

o Repaso o rectificación del hoyo.

o Ampliación del hoyo.

o Disminución de accidentes.

o Cierre más rápido del pozo en caso de arremetidas.

DESVENTAJAS.

o Costo de adquisición

o Instalación.

o Experiencia del personal.

o Número de conexiones

o Riesgo de atascamiento durante las conexiones por longitud de elongación.

o Corrida de registros dentro de la tubería

o Ocupación del encuellador.

Sarta de Perforación.

Es una columna de tubos de acero, de fabricación y especificaciones especiales, en cuyo extremo inferior va enroscada la sarta de lastra barrena y en el extremo de ésta está enroscada la barrena, pieza también de fabricación y especificaciones especiales, que corta los estratos geológicos para hacer el hoyo que llegará al yacimiento petrolífero.

Unión Rotatoria (SWIVEL).

Sostiene el peso de la sarta de perforación. Es una herramienta que facilita la conexión hidráulica del lodo que viene desde las bombas hacia la sarta.

Provee sello hidráulico mientras permite que roten los tubulares, bombea el lodo por el interior de la sarta de perforación.

Cuadrante (KELLY).El cuadrante es la primera porción de la tubería por debajo de la unión giratoria. La sección transversal exterior puede ser cuadrada o hexagonal, para permitir un acople adecuado al buje y poder girar.

La Kelly cumple las siguientes funciones:

Es una unidad a través de la cual se bombea el lodo en su viaje hacia el hoyo.

Transfiere el movimiento giratorio de la mesa rotatoria a la sarta de perforación, entonces produce también la rotación de la broca y por tanto la perforación.

Tubería de Perforación.

La tubería de perforación se fabrica en los rangos de longitudes API siguientes:

RANGOS LONGITUDES (PIES)

Rango 1 18 pies a 22 pies

Rango 2 27 pies a 30 pies

Rango 3 38 pies a 45 pies

PORTAMECHAS O LASTRABARRENAS.Los lastrabarrenas son tubulares de acero pesados y rígidos. Se utilizan en el Ensamble de Fondo (BHA) para suministrar rigidez y peso sobre la barrena.

Existen lastrabarrenas lisos y también en espiral.

Lastrabarrenas Lisos: Este acabado es convencional, ya que trae la forma tal y como sale de la acería. Esencialmente cuenta con diámetros interiores y exteriores y tienen roscas de sello en la parte inferior del piñón y de la caja.

Lastrabarrenas en Espiral: Tiene una ranura en espiral a lo largo del cuerpo del lastrabarrena que tiene como función disminuir el área de contacto entre los lastrabarrenas y la pared del pozo, evitando con esto pegaduras por presión diferencial.

La tubería de perforación no está diseñada para este propósito por su tendencia al pandeo.

Dada la menor perforación entre las portamechas y la pared del pozo, ayudan a perforar pozos verticales.

Son cuerpos de acero más pesados que la tubería de perforación y se utilizan en la parte más profunda del hoyo para darle peso a la mecha y permitir que esta avance y se perfore un hoyo lo más vertical posible, bajo el principio del péndulo. El peso de los portamechas depende de su longitud, diámetro interno y externo; su longitud API es de 30’ aun cuando los hay más cortos o más largos.

Al diseñar la cantidad del portamechas a utilizar, debe conocerse el diámetro de la mecha y el diámetro interno debe ser lo suficientemente grande para evitar caídas altas de presión durante la circulación del lodo. Al igual que la tubería de perforación, poseen un extremo hembra (caja) y otro macho (pin).

HERRAMIENTAS PRINCIPALES.

Son aquellas herramientas y equipos que se colocan en la sarta de perforación con algún fin especifico.

Entre las herramientas especiales se tienen las siguientes:

Estabilizadores.

Martillos (Percusores).

Motores de fondo.

MWD (Measurement While Drilling).

LDW (Logging While Drilling)

Estabilizadores: Permiten darle estabilidad a la sarta, centralizando los portamechas para minimizar la tendencia a la desviación del pozo, por efecto del peso aplicado para perforar y por la rotación de la mecha en un sentido determinado.

Martillos (Percusores): Ayudan a la liberación de las sartas atascadas, mediante el movimiento brusco ascendente o descendente de la herramienta.

Motores de Fondo: permiten generar distancia directamente en la mecha.

MWD: Permite medir el tiempo real, la inclinación y dirección de la trayectoria de un pozo mientras se perfora.

LDW: Es una herramienta que permite realizar, mientras se perfora, los perfiles comúnmente corridos después de terminar la fase de perforación (resistividad, rayos gama, densidad, neutrón). Normalmente forma una unidad integral como el MWD y el motor de fondo.

PRINCIPIO DE OPERACIÓN.

Para realizar la perforación, las barrenas funcionan con base en dos principios esenciales para la roca venciendo sus esfuerzos de corte y de comprensión. El principio de ataque se realiza mediante la incrustación de sus dientes en la formación y posteriormente en el corte de la roca al desplazarse dentro de ella. La forma de ataque dependerá del tipo y características de la roca, principalmente su dureza.

Barrenas de Diamante Natural: tienen un cuerpo fijo cuyo material puede ser de matriz o de acero. Su tipo de corte es de diamante natural.

Barrenas de Diamantes Térmicamente Estables: las barrenas térmicamente estables (TSP), son utilizadas para perforar rocas duras.

Barrenas de Compacto de Diamante Policristalino: su diseño de cortadores sintético en forma de pastillas, montada en el cuerpo de los cortadores de la barrena

BARRENAS ESPECIALES.

Las barrenas especiales pueden ser de dos tipos:

Ampliadores o bicéntricas se utilizan para operaciones tales como la ampliación del diámetro del agujero, ya sea desde la boca del pozo (superficial)o desde una profundidad determinada.

Nucleadoras sirven para sacar muestras de nucleo de cualquier formación con la finalidad de saber cuales son las características de las rocas o bien para saber las profundidades petrofísicas de la formación.

CONCLUSIÓN.

El sistema de rotación constituye una parte fundamental de la perforación de yacimientos de hidrocarburos porque contiene la barrena que es la encargada de romper y triturar la roca. Ya que con ausencia de este sistema no se podría perforar a grandes profundidades. Este sistema trabaja en conjunto con otros, como lo es el sistema de levantamiento, el sistema de circulación, sistema de potencia y sistema de seguridad.

El funcionamiento de este sistema permite girar la sarta de perforación y que la barrena perfore un hoyo desde la superficie hasta la profundidad deseada. Esta localizado en el área central del sistema de perforación y es uno de los componentes más importantes del equipo de perforación,. Existen dos sistemas de rotación de superficie, rotatorio y Top-Drive.