4.sistema de circulación

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE INGENIERÍA

SISTEMA DE

CIRCULACIÒN

ESQUEMA GENERAL DE UNA PLATAFORMA DE PERFORACIÓN

La función principal del sistema de circulación, es la de extraer los recortes de roca

del pozo durante el proceso de perforación. El sistema esta compuesto por equipo

superficial y sub superficial como se muestra en la siguiente figura:

Sub su

perficial

Sistema de circulación



Sistema de circulación

El equipo superficial esta compuesto por: 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

El equipo sub superficial esta compuesto por: Tubería de perforación Los preventores Lastrabarrenas Barrena El pozo mismo

Presas

Temblorina

Stand pipe Bombas de lodo

Eliminador de sólidos



Sistema de circulación Bombas

Las bombas.- 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 requeridas para una buena limpieza del pozo.

En la industria petrolera se utilizan dos tipos de bombas:

Bomba duplex.- Estas bombas se caracterizan por estar constituidas de dos pistones y

manejar altos gastos pero baja presión de descarga. Son de doble acción, o sea que

bombean el fluido en los dos sentidos. En la actualidad estas bombas se utilizan en los

equipos que reparan pozos ó en perforación somera. La presión máxima recomendada

de trabajo para estas bombas es de 3,000 lb/pg2.

Bomba triplex.- Están constituidas por tres pistones de acción simple y se caracterizan

por manejar altas presiones de descarga y altos gastos y son de fácil mantenimiento.

Estas bombas son las más utilizadas en la industria petrolera.

HHPb = donde: P Q

1714 Eb

HHPb potencia hidráulica de salida en los motores en (HP)

P presión de descarga de la bomba en (lb/pg2)

Eb eficiencia mecánica de la bomba (0.85)

Q gasto de la bomba en (gal/min)



El gasto que proporciona una bomba dependiendo de sus componentes y de su

eficiencia volumétrica se obtiene con las siguientes ecuaciones:

Qbd = 0.0068 (2d2p – d

2r) Lc Eb

Ne

Qbt = 0.0102 (d2p ) Lc Eb

Ne

Qbd gasto de la bomba duplex en

(gal/emb)

Qbt gasto de la bomba triplex en

(gal/emb)

dp diámetro del pistón en (pg)

dr diámetro del vástago en (pg)

Lc longitud de la camisa en (pg)

Eb eficiencia volumétrica

Ne número de emboladas (no./min)


Duplex

Triplex




Las bombas triplex presentan algunas ventajas sobre las duplex:

Pesan un 30% menos que las duplex.

Manejan alta presión y alto volumen.

Son de fácil mantenimiento.

Resultan menos costosas

A mayor diámetro de camisa mayor gasto > Dc > Q

A mayor diámetro de pistón menor presión > d < P

Partes de una

bomba

Camisa

Vástago

Cámara de pulsaciones

Pistón

Válvulas

Entrada

Salida



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

centrifugas, estas bombas son mucho mas 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: Preparar el lodo en el pozo.

Distribuir el agua en el equipo.

Como precarga de las bombas de

lodo.

En la preparación de baches.

Abasteciendo de agua en las

cementaciones.

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.



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.

Sistema de circulación Presas de lodo

Presas

3

2

1

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 presa de succión porque de aquí la bomba de lodos succiona el

lodo para enviarlo al pozo.



Sistema de circulación Presas de lodo

Además de las presas reglamentarias existen otras presas.

Presa de reserva.- Presa utilizada para almacenar lodo cuando se ha presentado una perdida de circulación y para mantener lodo de baja o alta densidad.



Sistema de circulación Stand pipe

El stand pipe.- 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.

Manguera flexible

Cuello de ganso y swivel.- El cuello de

ganso es una pieza tubular que une a la

manguera flexible con el 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.

Manguera

Cuello de ganso

Swivel



Sistema de circulación Eq control de sólidos

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

malla utilizada, generalmente retiene partículas mayores de 40 micras.

Para la eliminación de partículas mas pequeñas se utilizan los hidrociclones y

centrifugadoras.

Si los sólidos no son eliminados con

efectividad 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.

Temblorina



Sistema de circulación Eq control de sólidos

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.

Hidrociclon

Existen en diferentes tamaños

Eliminan partículas De 40 a7 micras

Centrifuga

Remueve partículas de 7 a 5 micras

La barita tiene 7 micras



Sistema de circulación Desgasificador

El 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 en el pozo.

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.

Contaminación del lodo de perforación.

Inestabilidad del agujero perforado.



Sistema de circulación Equipo auxiliar

Además del equipo mencionado anteriormente, existe el equipo auxiliar que nos

permite mantener en optimas condiciones el lodo de perforación e incrementar las

condiciones de seguridad. Estos equipos son:

Agitador Totalizador de volumen Tanques de barita

Para evitar la depositacion de los

sólidos y mantener el lodo de

perforación en condiciones

homogéneas.

Para monitorear el volumen total

del lodo de perforación, nos

indica cuando se presenta un

aumento o disminución del

volumen.

Son utilizados para el

almacenamiento de la barita en el

pozo, son tanques presurizados.



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