sistema de circulacion de un equipo de perforacion

1. Prof. Ing. Luis Soto
2.1. Sistema de suministro de energía.
2.2. Sistema de izaje.
2.3. Sistema de circulación.
2.4. Sistema rotatorio.
2.5. Sistema de control.
2.6. Sistema de medidor de parámetros de perforación.
Objetivo: El alumno identificará el funcionamiento e interrelación de
los sistemas que constituyen el equipo de perforación rotatorio.
Principales componentes del equipo de peroración
TEMA 2
FACULTA DE INGENIERIA Elementos de Perforación

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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:
Subsuperficial
3. Sistema de circulación
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3. Sistema de circulación
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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
 Preventores
El equipo sub superficial esta compuesto por:
 Tubería de perforación
 Lastrabarrenas
 Herramientas
 Barrena
 El pozo mismo
Presas
Temblorina
Stand pipeBombas de
lodo
Eliminador de sólidos

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3. Sistema de circulación Bombas
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 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
)
Q gasto de la bomba en (gal/min)
Eb eficiencia mecánica de la bomba (0.85)

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3. Sistema de circulación Bombas
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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

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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.
3. Sistema de circulación Bombas
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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.

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El gasto que proporciona una bomba dependiendo de sus componentes y de su eficiencia
volumétrica se obtiene con las siguientes ecuaciones:
Qbd = 0.0068 (2d2
p – d2
r) Lc Eb Ne
Qbt = 0.0102 (d2
p ) 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 por min
Ej.: Cuál será la potencia hidráulica de una bomba que proporciona un gasto de 400
gal/min y una presión de descarga de 1500 lb/pg2
?.
HHPb = = = 412 HP
P Q
1714 Eb
1500 x 400
1714 (0.85)
3. Sistema de circulación Bombas
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Duplex
Triplex
Tarea 5.- Determinar las ecuaciones de las bombas duplex y triplex

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Ej : Para perforar la tercer etapa de 13 3/8” de un pozo a 3,500 m se requiere un gasto de 385
gal/min y una presión de 200 kg/cm2. Si en el equipo se tiene una bomba triplex con pistones de
4”, la eficiencia volumétrica es del 88% a 120 emb/min Cual es la potencia de la bomba y que
longitud de camisa es requerida?.
Qbt = 0.0102 (d2
p ) Lc Eb Ne
HHPb = = = 751.55 HP
P Q
1714 Eb
2844 x 385
1714 (0.85)
1.- Cual es la potencia de la bomba
2.- Cual debe ser la longitud de las camisas para obtener el gasto y la presión requerida.
Lc =
0.0102 (d2
p ) Eb Ne
Qbt
Lc = = 22.34 pg = 56.74 cm
0.0102 (16 ) 0.88 x 120
385

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Si las bombas no trabajan de forma eficiente
proporcionando el gasto de lodo y la presión adecuada
se pueden presentar los siguientes problemas:
3. Sistema de circulación Bombas
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 Limpieza inadecuada del pozo.
 Disminución en la velocidad de penetración.
 Atrapamiento de la sarta de perforación.
 Incremento en el costo del pozo.

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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.
3. Sistema de circulación Presas de lodo
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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.

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3. Sistema de circulación Presas de lodo
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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.
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

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3. Sistema de circulación Stand pipe
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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

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3. Sistema de circulación Eq control de sólidos
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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

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3. Sistema de circulación Eq control de sólidos
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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
Presa de asentamiento

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3. Sistema de circulación Desgasificador
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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 y reventones 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.
 Reventones.
 Contaminación del lodo de perforación.
 Inestabilidad del agujero perforado.

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3. Sistema de circulación Equipo auxiliar
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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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Tarea 6
Encuentre el gasto que proporciona una bomba duplex que trabaja a 73 emb/min, tiene
una eficiencia volumétrica del 81% y tiene las siguientes características:
Diámetro del pintón 4 1/8 pg
Diámetro del vástago 1.25 pg
Longitud de la camisa 36 pg
3. Sistema de circulación Bombas
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Si se quisiera incrementar el gasto obtenido en un 65%, cual seria el No de emboladas por
min a las que debe trabajar la bomba?.

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3. Sistema de circulación Bombas
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Tarea 7
Se termino de perforar la segunda etapa de un pozo a 3870 m con una barrena de 14 3/4” y
para cementar la T. R. de 10 ¾” se requiere que el agujero este completamente limpio de
recortes, para lo cual es necesario circular el lodo de superficie a fondo y de fondo a
superficie en tres ocasiones. Si en el equipo se tiene una bomba triplex que puede
proporcionar un gasto de 550 gal/min, calcule el volumen de lodo a circular y el tiempo
para realizarlo?. El pozo se encuentra como se muestra a continuación:
1000 m
T R 16 “
3,870 mΦ = 14 3/4 “
TP
Diametro ext 5”
Diametro int 4.125”
TR 16”
Diametro int 15.675”

19. Prof. Ing. Luis Soto
Por su atención
Mil gracias