Torre de perforaciónTorre de perforación realizando un pozo para extracción de gas natural en Wyoming EUA. Las torres de perforación son utilizadas para realizar perforaciones de entre 800 y 6000 metros de profundidad en el subsuelo, tanto de pozos de gas, agua o petróleo, así como sondeos de exploración para analizar la geología y buscar nuevos yacimientos. Cuando las perforaciones se realizan en el mar estas torres están montadas sobre barcazas con patas o buques con control activo de su posición respecto del fondo del mar y se denominan plataformas petrolíferas. Para perforar el pozo: La broca de perforación, empujada por el peso de la sarta y las bridas sobre ella, presiona contra el suelo. Se bombea lodo de perforación («mud») dentro del caño de perforación, que retorna por el exterior del mismo, permitiendo la refrigeración y lubricación de la broca al mismo tiempo que ayuda a elevar la roca molida. El material que resulta de la perforación es empujado a la superficie por el lodo de perforación, que luego de ser filtrado de impurezas y escombros es rebombeado al pozo. Resulta muy importante vigilar posibles anormalidades en el fluido de retorno, para evitar golpes de ariete, producidos cuando la presión sobre la broca aumenta o disminuye bruscamente. La línea o sarta de perforación se alarga gradualmente incorporando aproximadamente cada 10 metros un nuevo tramo de caño en la superficie. Todo el proceso se basa en una torre de perforación que contiene todo el equipamiento necesario para bombear el fluido de perforación, bajar y elevar la línea, controlar las presiones bajo tierra, separar las rocas del fluído que retorna, y generar in situ la energía necesaria eléctrica y mecánica para la operación, generalmente mediante grandes motores diésel.[editar] Equipamiento de una torre de perforación Diagrama simplificado de una torre de perforación y su funcionamiento (explicación en el texto). El equipamiento asociado a una torre de perforación depende en parte del tipo de torre pero incluye al menos las siguientes partes: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. Tanque de lodo o pileta Agitadores de arcilla Línea de succión de la bomba de lodo Bomba de lodo Motor Manguera de la bomba Carrete del aparejo Cañería de lodo Manguerote «Goose-neck» Aparejo Cable del aparejo Bloque corona Estructura Piso del enganchador Tiros (3 barras de 9 metros por cada tiro es lo usual) «Rack» Conexión de lodo giratoria (en equipos modernos se reemplaza por el top drive) Barra de perforación (rota junto con la mesa, aunque puede moverse hacia arriba y abajo libremente) Mesa rotativa (acciona la barra de perforación) Piso de perforación Bell nipple Válvula (BOP) anular Válvula (BOPs) ciega y de cañería Sarta de perforación Trépano Cabeza del «casing» 28. Línea de retorno de lodo. 29. 30. 31. Amortiguador de presión 32. 33. Soportesdelcableado eléctrico 34. 35. . Sistema de Potencia: Constituido por motores de combustión interna. l a s cuales tienen la misma función que una correade goma entre dos poleas. dependerá del tamaño y capacidad de la torre. estos en su mayoría son del tipo Diesel por la facilidad de conseguir el c o m b u s t i b l e . L o s e j e s d e t r a n s m i s i ó n s e u n e n m e c á n i c a m e n t e c o n p o l e a s y c a d e n a s . La central de distribución a su v e z t r a n s m i t e l a f u e r z a d e l o s m o t o r e s h a s t a la mesa rotatoria y el malacate . o sea que la fuerza 'delmotor se transmitía a los componentes a través de elementos mecánicos.36. A este arreglo decadena y polea se le conoce como central ded i s t r i b u c i ó n . 39. Transmisión de Potencia Mecánica: Hasta hace pocos años. 40. la mayoría de los taladros eran mecánicos. La energíaproducida es distribuida al taladro de dos formas: mecánica o eléctrica. p e r m i t i e n d o q u e l a f u e r z a generada por cada motor se pueda utilizarconjuntamente. En u n t a l a d r o d e p e r f o r a c i ó n s e n e c e s i t a n v a r i o s m o t o r e s p a r a p r o v e e r e s t a e n e r g í a .41. él numero de motores a utilizar. Manejo de efluentes sólidos ylíquidos 29. 37. los cuales generan la fuerza o energíarequerida para la operación de todos los componentes de un taladro de perforación. las cuales igualizan lafuerza d e s a r r o l l a d a p o r c a d a m o t o r y t r a n s m i t i d a p o r u n f l u i d o h i d r á u l i c o p a r a g i r a r u n eje que sale de la unión o convertidor. 38. o s e a q u e l o s m o t o r e s s e j u n t a n a t r a v é s d e u n i o n e s hidráulicas o convertidores de torsión y con cadenas y poleas. La fuerza que 5 a l e d e l o s m o t o r e s s e u n e . . . Transmisión de Energía o Potencia Eléctrica: En la actualidad se utilizan motores Diesel para generar energía eléctricaen los taladros de perforación. y a que elimina la transmisión por cadenas que es altamente complicada Consolad 1Conlr 1 ' :: Cnoe et dConirol r oj í_ .—Motor| B e o . rí^L Motor 'J — o bc^c-. bombas de lodo y la mesa rotatoria Existen ventajas entre el sistema eléctrico y el sistema m e c á n i c o . __y í'ÜA>*»fl« ' L *_ C. Los generadores producen electricidad que es transmitida a través decables al engranaje eléctrico de conmutadores y control. mal ol. Desde estepunto de electrici dad fluye a través de cables adicionales hasta motoreseléctricos que están directamente conectados a d i v e r s o s e q u i p o s como el malacate.• : T^ 1 E rxX Bomba de\odo \ j MótSr r í / j» *> <_ i_^ . los cuales dan energía a grandesgeneradores eléctricos. 1 --..^Í-H>_ . r ... — / ....Consolí í eCn ol «i . >• • * />-•-• [ — -rv.. ^ U -^t-l_ Motor J¿' i Generador Puertodecontro! Mesa Rotatoria iwyyv _.. u i ....... ¿ : ¿ * u ' .. Motor \f "\ Generador S<t IÉÍ _ Malacate S33E& i Sistema Diesel-Eléctrico Motores eléctricos suplen energía a bombas de lodo . . . . .42. . 53. w 51. Murchinson • " Drilling Fluid Control". 45. K.William J.66. 44.61. 35.56. Servicio de Extensión Petrolera. Austin Texas• 48.58. • "Applied brilling Engineering". • 50. 41. 39. Torre o Cabria de Perforación: 44.60. 47.64.54. A.55. Bourgoyne. La Universidad de Texas en AustinAustin Texas. La función de una torre o taladro de perforación es perforar y para ellodebe tener un 34.5. División de Educación Continua.59. L e s s o n 4 46. A T A u s t i n T e x a s • " Rotary. . Swibel. CIED 52. El Taladro y sus Componentes". 37. RotaryD r i l l i n g U n i t 1 . El Cuadrante y La Unión Giratoria".62. u 49. 33. Tongs and Top Drive". Millheim. 40.M Chenevert y F.65. grandes pesos requeridos. 43. Petroleum Extensión Servives T h e U n i v e r s i t y o f T e x a s .63.67. equipo que permita elevar otros componentes y a la vezbajar y soportaren suspensión 36. La Barrena".I n s t i t u t o M e x i c a n o d e l P e t r ó l e o y P E T E X . SistemadeElevaciónoLevantamiento: 32. Young• " La Mesa Rotatoria.57. revestimiento. Kelly. como lo esel caso de las sartas de perforación o 38. 30. Bibliografia consultada• " Rules of Thumb fon the Man on the Rig" . Dentro de los componentes del sistema de levantamiento se encuentran: 42. 31. Centro Internacional deEducación y Desarrollo".43. 72. Una torre de perforaciónp u e d e s o p o r t a r v i e n t o s a p r o x i m a d o s de 100 a 130 millas por hora con elencuelladero lleno de tubería 52.77.75. tiene cuatro patas que b a j a n por las esquinas de la infraestructura o sub-estructura.70.71. E l piso de la cabria soporta y sostiene al malacate. 47.76. . la sarta de perforación cuando esta está suspendida en las cuñas. Los taladros se clasifican de acuerdoa su capacidad para soportar cargasv e r t i c a l e s y v e l o c i d a d e s d e l v i e n t o . 50. la infraestructura soporta el peso de 48.73.500. 51. 46.74. Taladro dePerforación 54. 53. L a s c a p a c i d a d e s d e c a r g a p u e d e n variar desde 250.68. 49.000 Lbs hasta 1. la consola d e l perforador y al resto de los equipos relacionados con la perforación rotatoria.000 Lbs.69. Soporta elpiso de la instalación y además provee un espacio debajo del p i s o p a r a la instalación de válvulas especiales llamadas Impide reventones. Además. Es una estructura grande que soporta mucho peso.45. 78. .55. . bajada de revestidores. 59.86. Bloque Viajero Encuelladero: Constituye una plataforma de trabajo ubicada en la torre a una alturaaproximada entre 80' y 90' y permite que el encuellador coloque las parejas detubería y p o r t a m e c h a s m i e n t r a s s e r e a l i z a n o p e r a c i o n e s c o m o c a m b i o d e mechas.83. Par a ello. La altura de la torre es variabledesde 69' hasta 189' siendo la más común la de 142' 60. el cual sostiene y da movilidad al Bloque Viajero 64. 57. sacapara cambiar la mecha o realizar otra operación. se. de poleas 67. Corona y Sistema 66. ganancia o perdida en el nivel de los tanques.84.88.90. revoluciones por m i n u t o d e l a m e s a .82.81.80. Esto se debe a que el Bloque Corona debe estar a s u f i c i e n t e a l t u r a d e l a s e c c i ó n para permitir sacar la sarta del hoyo yalmacenarla temporalmente en los peines del encuelladero cuando 58.89. Constituye la parte superior del taladro de perforación. etc. La altura de la torre no influye en la capacidad de carga del taladro. t o r q u e .87.79. — NnS^ 1 **" Consola del Perforador y Accesorios . donde el peso d e l a sarta de perforación es transmitido a la torre a través de un sistema de poleas (Bloque Corona. este accesorio consta de unaserie de espacios semejando un peine donde el encuellador coloca la tubería Encuelladero y BloqueViajero Torre yEncuelladero Consoladel Perforador: Constituye un accesorio que permite que el perforador tenga una visión general det o d o l o q u e e s t a o c u r r i e n d o e n c a d a u n o d e i o s c o mp o n e n t e s d e l s i s t e m a : presión de bomba. 61.85. 65. Crn oa o: 62. etc.56. pero si influyeen las secciones de tubería que se pueden sacar del hoyo sin tener quedesconectarlas (parejas). p e s o d e l a s a r t a de perforación. 63. . . . . . . . . 68. .91. . . 70.94. 72. el malacate transmite la potencia para hacergirar la mesa rotatoria.92.93. Consiste en un cilindro alrededor del cual el cable de perforación se enrollapermitiendo el movimiento de la sarta hacia arriba o hacia abajo. dependiendo deltipo de operación a realizar.69. Malacate: 71.95. Además. los carretes . Bloque Corona 90. 76. 74.auxiliares y sistemas de enrosque yd e s e n r o s q u e d e t u b e r í a . 85. proporcionar los medios de soporte para suspender las herramientas.141. 94.136. a d e m á s .98. constituido poru n fr e n o p r i n c i p a l c u y a fu n c i ó n e s p a r a r e l c a r r e t e y a g u a n t a r l o .135. D e n t r o d e l o s a c c e s o r i o s e n c o n t r a d o s e n e l m a l a c a t e están: 73. O t r o t i p o d e c a b e z a l e s mecánico u t i l i z a d o p a r a e n r o s c a r y desenroscar tubería de perforacióncuando se esta sacando om e t i e n d o e n e l h o y o o c u a n d o s e r e q u i e r e f u e r z a a d i c i o n a l mientrasse esta perforando 84.114.124. s e tiene el freno auxiliar que sirve de soporteai freno principal en casos de emergencia. Su función es la de 97.119.106. A 83. Durante las operaciones de cementación del pozo. da la impresión de haber mas.104. El 89. 87.103. 96.113.128. 80.140. Gancho: 107.99. la Unión Giratoria.130. 108. línea viva 114. La Sistema deguayas 109. 112.122. constituido por una serie 91. esta ubicado en la parte superior de la torre.e s t o d e b i d o a q u e e l c a b l e d e p e r f o r a c i ó n s u b e y b a j a tantas veces entre losbloques. que provee un sistema de c a m b i o s d e v e l o c i d a d q u e e l perforadorpuede utilizar para levantar la tubería 79.97. Sistemas deFrenos 81. sistema de frenos.137. mueve mientras se sube o se baja el Bloque 117. 86.115. 106. ya que se 115.108. q u e u t i l i z a u n a s o g a q u e s e e n r o s c a varias veces alrededor del carreto p a r a l e v a n t a r e l e q u i p o q u e t i e n e q u e m o v e r s e e n e l p i s o d e l a t o r r e . la 99.126.121.117.96.138. aée l o q u e p a r t e d e l c a b l e q u e s a l e d e l m a l a c a t e h a c i a al r sB tvd elV i a j e r o 111. 92. de poleas.132. 82. Durante lasoperaciones de perforación se suspenden el Gancho. 104. 110.125. . U n a v e z q u e s e a realizado el guarneo completo del bloque.ayudando a absorber la inercia creada porla carga pesada Otro de los accesorios oequipos del malacate es el 77. 102. El cable de perforación pasa a través de estas poleas y llega al Bloque Viajero.101. taladro y se conecta al tambor del malacate.102.107. se llama 113.118. sistema de transmisión 78. bloque corona. 118. el cual esta compuesto de un conjunto de poleas múltiples por dentro de las cuales pasa el 95. 100. 101. Guarnear el Bloque. Sarta de Perforación y la Mecha. soportara el peso de lat u b e r í a d e revestimiento.133.123.111. cable de perforación y sube nuevamente hasta el Bloque Corona.131. el Cuad rante.109. a este procedimiento se le llama 103. 93. el extremo del cable se baja hasta elp i s o d e l 105. El 75.139.116. Viajero.100. ambos lados del malacate seextiende un eje en cuyos extremosse encuentran dos tipos dec a b e z a l e s : e l d e f r i c c i ó n . 116.105. Aunque hay un solo cable.110. 98.127.129.112.134. 88.120. Bloque Viajero y Bloque Corona. 147. 122.119. 121.144.145. 126. 124.146. 120.142. El extremo del cable que corre del bloque corona al tambor alimentador también se asegura. A esta parte del cable se le conoce como línea .143.148. 123.149. 125. . . 194.184.160. El diseño de las poleas del Bloque Corona a través 148.185.190.166.175. 141. .182. por el peso. Los 134. 145.178.195. 153. por lo cual debe ser seleccionado según el peso que tendrá quesoportar. De allí que deben llevarse estadísticas en taladro 166.162.192. 147.161. 171.186. Gancho yElevadores 138. 130. Asa y UniónGiratoria 142.153. 151.154.168.193.177. asa 133. 165. se conecta a una barra c i l i n d r i c a l l a m a d a 132. 155.187.172. que soporta la Unión Giratoria.159. sobre el uso del cable de perforación. 163. Se debe tomar en cuenta el tiempo de trabajo y 158.156. 149.170. uso rendido por el mismo para proceder a 160. elevadores 135. 167.158. de las cuales tendrá que pasar el cable de 150.191. 143. inspeccionado con frecuencia para asegurar que 154. 136.180. 137.169. cambiarlo. 139. 168.171. Cuñas : 172. Esta constituido de acero de 1 1/8" a 1 3/4" de diámetro.152.188. Ha sido diseñado para cargas pesadas. Bloque Viajero yGancho 140. Esta hecho d e alambres de hacer y es bastante complejo.157. El desgaste del cable es determinado 162.167.173.164. 161. 159. distancia y movimiento 164.155. 169. Carreta con el Cable de Perforación 170.174.183.165.163. Es 131. este en buenas condiciones 156.129.176. CabledePerforación: 144. una herramienta localizada debajo del Bloque Viajero al cual se conectane q u i p o s p a r a s o p o r t a r l a sarta de perforación. constituyen un juego de abrazaderas que agarran ta sarta de perforación parapermitirle al perforador bajar o subir la sarta hacia y desde el hoyo. perforación es de suma importancia. 146.189. Gancho. Debe ser 152.181.179. 157. .196.173. . 170. Es 154. distancia y movimiento 187. 180. de las cuales tendrá que pasar el cable de 173.Cuñas : 195. uso rendido por el mismo para proceder a 183. 160. 191. por lo cual debe ser seleccionado según el peso que tendrá quesoportar.elevadores 158. 172. CabledePerforación: 167.que soporta la Unión Giratoria.Se debe tomar en cuenta el tiempo de trabajo y 181.c o n s t i t u y e n u n j u e g o d e a b r a z a d e r a s q u e a g a r r a n t a s a r t a d e p e r f o r a c i ó n parapermitirle al perforador bajar o subir la sarta hacia y desde el hoyo. 153. . Asa y UniónGiratoria 165. 188. 169. 166.una herramienta localizada debajo del Bloque Viajero al cual se conectane q u i p o s p a r a s o p o r t a r l a s a r t a d e perforación.De allí que deben llevarse estadísticas en taladro 189.Carreta con el Cable de Perforación 193. 174. Debe ser 175. 162.152. 168. 194.cambiarlo. 184. 159. El desgaste del cable es determinado 185.Gancho yElevadores 161.inspeccionado con frecuencia para asegurar que 177.Gancho.E s t a c o n s t i t u i d o d e a c e r o d e 1 1 / 8 " a 1 3 / 4 " d e d i á m e t r o . 182. 190. se conecta a una barrac i l i n d r i c a l l a m a d a 155. Ha sido diseñado para cargaspesadas. asa 156.Bloque Viajero yGancho 163. 164. El diseño de las poleas del Bloque Corona a través 171.perforación es de suma importancia. 186. 178.este en buenas condiciones 179. 192. 176. por el peso.sobre el uso del cable de perforación. Los 157. E s t a h e c h o d e alambres de hacer y es bastante complejo. 196. .