Post on 25-Nov-2015
SISTEMA DE ELEVACIN O IZAJE
definicin
El sistema de elevacin o sistema de izaje es una parte de la torre de perforacin. Su finalidad es proveer un medio para
bajar o levantar sartas de perforacin o de revestimiento y otros equipos de subsuelo.
El sistema de izare es un componente vital del equipo de perforacin. Este sistema suministra un medio por el cual se da
movimiento vertical a la tubera que est dentro del pozo; esto es, bajar y sacar la sarta de perforacin.
Aporta los medios para levantar y bajar la sarta de perforacin, la tubera de revestimiento y otros equipos sub
superficiales, para realizar conexiones y viajes.
El sistema de elevacin o sistema de izaje es una parte de la torre de perforacin
FUNCIONES: su finalidad es proveer un medio para bajar o levantar sartas de perforacin o de revestimiento y otros
equipos de subsuelo. soportar el peso de la sarta de perforacin, posiblemente varios cientos de toneladas. llevar hacia adentro y hacia afuera, segn el caso, la sarta de perforacin. mantener el peso aplicado sobre la broca durante la perforacin y el rimado.
suministra un medio por el cual se da movimiento vertical a la tubera que est dentro del pozo; esto es,
bajar y sacar la sarta de perforacin.
aporta los medios para levantar y bajar la sarta de perforacin, la tubera de revestimiento y otros equipos
sub superficiales, para realizar conexiones y viajes.
COMPONENTES DEL SISTEMA DE ELEVACIN.
Los principales componentes son:
1.-Malacate o cuadro de maniobras
2.-Tambor de reserva
3.-Cable o Lnea de Perforacin
4.-ancla de la lnea muerta
5.-Bloque de Corona o polea fija
6.-Bloque mvil o polea mvil
7.-Gancho
COMPONENTES DEL SISTEMA DE ELEVACIN.
1.-MALACATE
Definicin. Es el elemento que utiliza la energa del sistema de potencia para aplicarle una fuerza al cable de perforacin.
est provisto de un sistema de frenos para controlar las altas cargas y un sistema de enfriamiento para disipar el
calor generado por una friccin en las balatas. el tambor del malacate tiene un ranurado (lebus) para acomodar
el cable de perforacin.
El malacate es la pieza principal del equipo, es grande y pesado, consiste de un tambor que gira sobre un eje alrededor del cual se enrolla un cable de acero, llamado cable de perforacin. tambin tiene un eje que atraviesa el malacate y que tiene 2 tambores que giran en cada extremo de este eje varios ejes, embragues y transmisiones de cadena, facilitan los cambios de direccin y velocidad.
Es un conjunto de componentes de propulsin mecnica. es la parte principal en el sistema de izaje en un
equipo de perforacin, por lo tanto se tiene que tener bastante cuidado en su mantenimiento, ya que esta
unidad se somete a trabajo constante y pesado durante la perforacin de un pozo, pues con este conjunto se da
movimiento a la sarta de perforacin, se introduce tubera de revestimiento y se ocupa para todas las maniobras
que se requieren en la perforacin de un pozo petrolero
funciones. proporciona fuerza de transmisin de caractersticas apropiadas, para permitir que se levanten cargas
de tubera de perforacin y de revestimientos con las unidades motrices del equipo. transmite movimientos a la rotaria, en la mayora de los equipos.
Transmite fuerza a los cabrestantes, para las maniobras de armar y desarmar la tubera de perforacin y de revestimiento.
Izar e introducir la tubera al agujero Transmite la potencia para hacer girar la mesa rotatoria, los carretes auxiliares y sistemas de enrosque
y desenrosque de tubera Es la parte principal en el sistema de izaje en un equipo de perforacin, por lo tanto se tiene que tener bastante cuidado en su mantenimiento, ya que esta unidad se somete a trabajo constante y pesado durante la perforacin de un pozo, pues con este conjunto se da movimiento a la sarta de perforacin, se introduce tubera de revestimiento y se ocupa para todas las maniobras que se requieren en la perforacin de un pozo petrolero.
accesorios del malacate: Dentro de los accesorios encontrados en el malacate estn: a) EL SISTEMA DE FRENOS.-el sistema de frenos en un malacate tiene como funcin detener el deslizamiento de la tubera al interior de un pozo y esto se hace al accionar dos bandas que van montadas en dos tambores acondicionados en el carrete principal para servir de pista de contacto. Constituido por un freno principal cuya funcin es parar el carrete; adems, se tiene el freno auxiliar que sirve de soporte al freno principal en casos de emergencia. La mayora de las instalaciones tienen por lo menos dos sistemas de frenos. Un freno mecnico que puede parar la carga inmediatamente .el otro freno, generalmente hidrulico (hidromtico) o elctrico, controla la velocidad de descenso de una carga que a su vez ayuda a no gastar las pastas del freno mecnico en el bloque del aparejo, pero este segundo freno no detiene el descenso completamente.
b) SISTEMA DE TRANSMISIN que provee un sistema de cambios de velocidad que el perforador puede utilizar para levantar la tubera ambos lados del malacate se extiende un eje en cuyos extremos se encuentran dos tipos de cabezales: el de friccin, que utiliza una soga que se enrosca varias veces alrededor del carrete para levantar el equipo que tiene que moverse en el piso de la torre.
FACTORES PARA EL BUEN FUNCIONAMIENTO
imgenes de los diferentes tipos de malacate:
2.-TAMBOR DE RESERVA
Definicin.- Es un componente del cuadro de maniobras. Es el encargado de enrollar o soltar el cable que va hacia la corona (fast line), para sostener el aparejo. Puede ser liso o con camisas.
FUNCIN: Es el encargado de enrollar o soltar el cable que va
hacia la corona (fast line), para
sostener el aparejo
3.-EL CABLE DE PERFORACIN
Definicin.
El cable de perforacin une al malacate con el ancla del cable y est guarnido a travs de la corona y la polea viajera con objeto de darle movimientos verticales a esta.
Son los cables o guayas de acero que se utilizan para suspender y sostener las cargas manejadas en la torre. las
lneas de perforacin pasan por el bloque viajero y por la corona. este cable viene en un gran carrete. las lneas
de perforacin constan de seis ramales torcidos de acero y cada ramal consta de 9 hebras externas tambin
torcidas que envuelven el ncleo o centro.
El cable de perforacin une al malacate con el ancla del cable y est guarnido a travs de la corona y la
polea viajera con objeto de darle movimientos verticales a esta. El cable de perforacin esta generalmente construido con cable de acero de 1 1/8 a 1 pulgadas (2.86 a 3.81 cm)
de dimetro. el cable de acero, se fabrica a sus ves de alambres de acero, este tambin requiere lubricacin
debido al movimiento constante de los alambres dentro del cable de acero, ya que unos van rozando contra
otros mientras el cable viaja a travs de las poleas en el bloque de la corona y de la polea viajera. ya que es un
artculo que se desgasta y se tiene que reponer, puede ser un gasto apreciable en cualquier instalacin.
PARTES DEL CABLE DE PERFORACION
funciones: la principal funcin de un cable de perforacin conjuntamente con otros componentes (poleas) del
sistema de izaje es la de dar una ventaja mecnica (vm) para levantar o bajar la sarta de perforacin.
transmiten fuerzas, movimientos y energa entre dos puntos. une al malacate con el ancla del cable
soportar el peso de los bloques, esto a la vez con todos sus accesorios.
viajes para cambio de barrena. introduccin de tuberas de revestimiento.
seleccin y cuidado del cable de
perforacin:
El cable debe ser seleccionado de acuerdo con el peso que tendr que soportar y con el diseo de las rondanas
del bloque de la corona y del bloque del aparejo a travs de las cuales el cable tendr que pasar.
El cable debe ser movido peridicamente para que se desgaste igualmente por todos lados, el procedimiento para cortar el cable desgastado debe tomar en cuenta el uso o trabajo rendido por el cable, ste desgaste es determinado por el peso, distancia y movimiento de un cable viajando sobre un punto dado.
El diseo de las poleas del bloque corona a travs de las cuales tendr que pasar el cable de
perforacin es de suma importancia. debe ser inspeccionado con frecuencia para asegurar que este en
buenas condiciones
Se debe tomar en cuenta el tiempo de trabajo y uso rendido por el mismo para proceder a cambiarlo. el desgaste del cable es determinado por el peso, distancia y movimiento.
Para poder utilizar el cable de acero como cable de perforacin, debe ser enhebrado, ya que llega a la
instalacin enrollado sobre un tambor alimentador de madera. El primer paso que se lleva a cabo para enhebrar el cable es tomar el extremo del cable y subirlo hasta la cima del mstil o la torre en la corona. El cable de perforacin se enhebra por una de las poleas y se baja hasta el piso de la instalacin. Temporalmente descansando sobre el piso de la instalacin se encuentra otro juego enorme de poleas llamado el bloque viajero o polea viajera. El extremo del cable se enhebra por una de las poleas de ste y se sube nuevamente hacia el bloque de la corona. Ah el cable se enhebra nuevamente por otra polea de la corona, se vuelve a bajar y se le desliza nuevamente hasta la polea viajera donde se vuelve a enhebrar. Esta operacin se lleva a cabo varias veces hasta que se logra el nmero correcto de enhebradas o lneas de cable. La operacin de enhebrar casi siempre se lleva a cabo antes de elevar el mstil.
El nmero de cables es solamente uno, pero como el cable de perforacin sube y baja tantas veces, da el efecto de muchos cables. El nmero de lneas de cable depende del peso que se va a soportar con los bloques. Mientras ms peso se va a soportar con los bloques., ms enhebradas son necesarias. Una vez que la ltima enhebrada se ha llevado a cabo, el extremo del cable se baja hasta el piso de la instalacin y se conecta al tambor del malacate. La parte del cable que sale del malacate hacia el bloque de la corona se llama lnea viva, porque se mueve mientras se sube o se baja el bloque del aparejo en la instalacin. el extremo del cable que corre del bloque de la corona al tambor alimentador se asegura, llamndose a esta parte del cable lnea muerta, porque no se mueve una vez que se ha asegurado.
MANEJO DEL CABLE DE PERFORACIN
4.-ANCLA DE LA LNEA MUERTA
Definicin.- Es el elemento que fija la lnea muerta que viene desde la corona al suelo. tiene un dispositivo que permite medir la carga que sostiene el aparejo, a travs de la tensin del cable, para tener una lectura en los indicadores de peso.
El cable de perforacin une al malacate con el ancla del cable y est guarnido a travs de la corona y la polea viajera con objeto de darle movimientos verticales a esta
Montado sobre la subestructura de la instalacin se encuentra un aparato que se llama el ancla de cable muerto la cual sostiene al cable fijo, por lo que el bloque del aparejo puede ser elevado del piso de la instalacin hacia arriba enrollando el cable con el tambor del malacate y para bajar el bloque el cable solamente se suelta
5.-BLOQUE CORONA
definicin El bloque corona est ubicado en la parte superior de la torre, constituido por una serie de poleas. el
cable de perforacin pasa a travs de estas poleas y llega al bloque viajero, el cual est compuesto de un conjunto de poleas mltiples por dentro de las cuales pasa el cable de perforacin y sube nuevamente hasta el bloque corona.
La corona es un sistema de poleas fijas colocadas en la parte superior del mstil.
FUNCIN.-la funcin principal es
sostener y da movilidad al bloque viajero.
6.-BLOQUE VIAJERO
Definicin. El conjunto de roldanas que ascienden y descienden en la torre. el cable enroscado a travs de las
roldanas se vuelve a enroscar (o a "pasar") por los bloques de corona fijos localizados en el extremo superior de la torre. este sistema de poleas crea una gran ventaja mecnica para la accin del cable de perforacin metlico, permitiendo la subida o la bajada de cargas pesadas (sarta de perforacin, tubera de revestimiento y tuberas de revestimiento cortas) en el pozo.
El sistema de poleas es el que une mediante el cable de perforacin al malacate con tubera de perforacin o revestimiento y proporciona un medio mecnico para bajar o levantar dichas tuberas
FUNCIN.-la funcin principal es el sistema de poleas nos permite reducir la fuerza requerida para sacar o meter la tubera.
roldana
Una polea. En el uso petrolero, el trmino se refiere generalmente a las poleas instaladas en forma permanente en el extremo superior del equipo de perforacin (los bloques de corona), o a las poleas utilizadas para bajar las herramientas operadas con cable en el pozo. En el caso de los bloques de corona, el cable de perforacin, un cable pesado, se enrosca entre los bloques de corona y los bloque viajeros en un arreglo de tipo aparejo de roldana para crear una ventaja mecnica. Un cable de perforacin relativamente dbil, con una resistencia a la rotura de unos 45 400 kg [100 000 libras], puede utilizarse para levantar cargas mucho ms grandes, probablemente de ms de 454 000 kg [un milln de libras]. Durante las operaciones con cable, en la torre de perforacin se cuelgan provisoriamente dos roldanas, y el cable se baja desde el camin de adquisicin de registros, pasando por las roldanas, hasta la herramienta de adquisicin de registros que se encuentra en el pozo.
imgenes DE LA CORONA Y DEL BLOQUE MVIL
7.-EL GANCHO
definicin El equipo de gran capacidad en forma de "j" utilizado para colgar varios otros equipos, en
especial la unin giratoria y el vstago de perforacin, los brazos del elevador o las unidades de
mando superior. el gancho se fija a la parte inferior del bloque viajero (aparejo mvil) y permite
levantar cargas pesadas con el bloque viajero. el gancho se encuentra trabado (el estado
normal) o bien rota libremente, de modo que puede acoplarse o desacoplarse con los
elementos posicionados en el piso de perforacin, sin limitarse a una sola direccin.
Es una herramienta localizada debajo del bloque viajero al cual se conectan equipos para
soportar la sarta de perforacin, se conecta a una barra cilndrica llamada asa que soporta la
unin giratoria. los elevadores constituyen un juego de abrazaderas que agarran la sarta de
perforacin para permitirle al perforador bajar o subir la sarta hacia y desde el hoyo.
FUNCION.- la funcin principal es que permite levantar cargas pesadas con el bloque viajero
FACTORES DE SEGURIDAD
a) EN EL malacate
El sistema de frenos de friccin del carrete del malacate es importante para la correcta operacin. Sus requerimientos generales son:
seguridad y confiabilidad efectividad facilidad de mantenimiento
La seguridad y la confiabilidad, se obtiene con diseos cuidadosos. Para que un sistema de frenado sea efectivo debe tener las siguientes caractersticas:
debe reducir la fuerza que debe ser aplicada para operar el freno. debe relevarse as mismo conforme el carrete empieza a girar en la direccin de levantamiento.
La fuerza de frenado del malacate proporciona una ventaja mecnica muy alta, permitiendo que el frenado, an para grandes cargas, se realice con una fuerza manual razonable aplicada sobre la palanca de operacin del freno. Se dice que un sistema de frenado est bien calibrado, cuando el peso de la polea viajera es sostenido nicamente con el peso de la palanca
POTENCIA DEL MALACATE Y DIMETRO DEL CABLE DE PERFORACIN
FACTORES DE SEGURIDAD
b) EN EL CABLE DE PERFORACIN
CALCULO DE LA TONELADA MILLA
DEFINICION.-Es el trabajo realizado sobre el cable durante la perforacin del pozo, bajada de caera,
bajada de tubera, corona y operaciones de pesca. La Tonelada Milla se refiere al levantamiento de un
peso de una tonelada corta (2000 lb.) a la distancia de una milla (5280 pie). Este es un mtodo que se
emplea para calcular la vida aproximada del cable.
Dnde:
W = Trabajo
F = Fuerza
D = Distancia
TM = Tonelada Milla
W = F * D
TM = F * D
Segn las recomendaciones por el API nos indica que el trabajo del cable desempeado en la perforacin
debe considerarse que es tres veces el trabajo hecho en un viaje redondo a la profundidad total, entonces
el trabajo ser
TM = 3 Tv
TM = 2 Tv
Viaje Completo:
Es la operacin de sacar toda la columna de perforacin hasta la superficie desde una profundidad
cualquiera y nuevamente volver a bajar la columna hasta la misma profundidad de donde fue sacada.
Ciclos de operaciones de un viaje completo:
La tubera de perforacin se levanta a la longitud del vstago. El peso levantado en la operacin
incluye el peso de toda la tubera, el vstago y el conjunto de polea viajera.
Se desconecta el vstago y se lo deposita en la ratonera. El peso considerado en esta operacin
es solo el del vstago y del aparejo.
La tubera de perforacin se levanta a la distancia de un tiro se desconecta y se apila en la torre.
El peso en la operacin es todo el peso de la tubera de perforacin y del aparejo.
El conjunto del aparejo se baja hasta el piso de la torre y se ensancha en la tubera de perforacin
para sacar otro tiro. El peso de la perforacin es del aparejo.
Se repiten los pasos anteriores hasta que toda la tubera de perforacin se ha sacado del pozo.
Al bajar la tubera de perforacin al pozo, el procedimiento primeramente descrito se repite en
forma inversa, sin embargo los pasos manejados y las distancias recorridas sern idnticas.
Todo el servicio o trabajo del cable (TM) se calcula y se registra para obtener el trabajo total del cable de
perforacin, para que as de esta manera se determine el corrido y corte del cable.
Los trabajos realizados por el cable de perforacin se realizan en las siguientes operaciones:
Calculo de Tonelada Milla para sacar y bajar la herramienta de perforacin:
2640000
5.0
10560000
CMDWDLDTM m
Dnde:
D = Profundidad total del pozo (pies)
L = Longitud de tiro de tubera (pies)
Wm = Peso unitario por flotacin de tubera por el Factor
De flotabilidad del lodo de perforacin.
WSD = Peso unitario del sondeo
M = Peso total del conjunto del izaje (aparejo cabeza de
Inyeccin vstago) (libras)
ff = Factor de flotacin
C = Peso efectivo del conjunto de portamechas corregido
por el factor de flotacin
cc = Peso del conjunto del portamechas sin afectado por el Factor de flotacin
1er Paso: Factor de flotacin:
LPGff L 015.01
2do Paso: Calculo del peso del lodo flotador:
pieLbsffWW SDm /
3er Paso: Calculo del peso del portamecha flotado:
LbsffccC
Pero:
LbsWWLcc SDPMPM
Clculo de Tonelada Milla en operaciones de perforacin
12
3DD VCVCOP
TMTMTM
Dnde:
2DVC
TM = Tonelada Milla para un viaje completo a la profundidad
donde se termina la perforacin del tramo.
1DVC
TM = Tonelada Milla para un viaje completo a la profundidad
que comienza la perforacin del tramo a ser perforado.
Clculo de Tonelada Milla para bajar caera:
2640000
5.0
105600002
1 CMDWLDDTM MVC
Nota: (0.5*C) se hace cero porque no se traja con trepano
Calculo de Tonelada Milla en coroneo:
2640000
5.0
10560000
11
1
CMDWDLDTM MVCD
2640000
5.0
10560000
22
2
CMDWDLDTM MVCD
Dnde:
122 DDTMC
EJEMPLO:
En un pozo cuya LODO =10.66 (LPG) se est utilizando la sarta de perforacin con trepano de 8.5, 207 m * 6
* 96.3, (HW) = 101 m 5 19.5 lb/pie
A la profundidad de 4500 m se produjo un aprisionamiento de sarta, la cual se libera mediante de
torsin y rotacin, momento en que se decide sacar la sarta a la superficie donde se observa que se
trata de 150 m de PM. Que quedo en el pozo como pesca.
Calcular las toneladas millas (TM) del cable al solucionar esta problema para luego seguir la
perforacin sabiendo que el peso del vstago ms el peso de la unin giratoria (W.v. + Wug.) = 8000
lb, peso del aparejo (Wap.) = 20000 lb. La sarta de pesca est compuesta por over shot de 8 * 28.6
m, PM. = 6 * 96.3 lb/pie, TP = 4 * 16.6 lb/pie
Datos de la Sarta de Perforacin:
= 10.66 LPG
Trpano = 8.5
PM = 679.167 (pies) * 6 .5 * 96.3 lbs/pie
HW= 331.381(pies)* 5 * 19.5 lbs/pie
TP = 4.5 * 16.6 lbs/pie
D = 14764.5 (pies)
Pescado = 515.117 (pies)* 6.5 * 96.3 lbs/pie
Formula general de solucin es:
2640000
5.0
10560000
1 CMDWDLDTM M
Esta frmula es para calcular TM de un viaje completo (subida y bajada de la herramienta), para un
medio viaje ser dividido entre 2.
C = exceso de peso
L = 90 pies, longitud de un tiro
Peso unitario de sondeo
M =Wsd (peso de sondeo) o Wap (peso del aparejo)
C = Cc * ff
Ff = 1 0.015 * densidad ff = 1 0.015 * 10.66 lpg ff= 0.84
Cc = es el exceso de peso del PM y HW
Wm = 13.944 lbs/pie
TM para sacar la herramienta de perforacin:
Cc = LPM recuperado (W.PM. Wsd) Cc = 164.05 (96.3 16.6)
Cc = 13074.78 LPs.
Cc = L.HW. (W.HW Wsd.) Cc = 331.38 (19.5 16.6)
Cc = 96100.2 lbs.
Cc total = Sumatoria cci Cc = 13074.78 lbs + 96100.2 lbs
Cc total = 14035.78 lbs
C = 14035.78 lbs * 0.84 C = 11790 lbs
M = Wap = 20000 lbs
2640000
117905.02000038.14249
10560000
944.139038.1424938.14249
2
1TM
TM 204 .7
TM para bajar la herramienta de pesca.
M = Wap + Wug + Wv = 280000 lbs
Cc = L. over shot (W.PM Psd) Cc = 7478.77 lbs
C = Cc * ff C = 7478.77 lbs * 0.84 C = 6282.166 lbs
2640000
17.62825.028000038.14249
10560000
944.139038.1424938.14249
2
1TM
TM 218.9
TM para sacar el pescado
M = 280000 lbs
Cc = 520.36 pies (96.9 lbs/pie) = 78533.6 lbs
C = 48533.6 * 0.84 C = 40769.2 lbs
D = 14764.5
2640000
2.407695.02800005.14764
10560000
944.13905.147645.14764
2
1TM
TM 257.67
TM para bajar la herramienta de perforacin
Cc1 = L.PM (W.PM Wsd) Cc2 = L.HW (W.HW Wsd)
Cc1 = 679.16 pies (96.6 lb/pie 16.6 lb/pie) = 54332.8 lbs
Cc2 = 331.38 pies (19.5 lb/pie 16.6 lb/pie) = 961 lbs
Cc total = 55293.8 lb
C = 55293.8 * 0.84 C = 46446.8 lbs
2640000
8.464465.02800005.14764
10560000
944.13905.147645.14764
2
1TM
TM 288
7.2049.28167.257288 totalTM
TM 969.3 RESULTADO