EL TALADRO DE PERFORACION Y SUS COMPONENTES CETEP-I

1. El TaladroEl Taladro
y susy sus
ComponentesComponentes
Ing. Roberto Salas

2. Historia:
* Los Chinos son lospioneros(aguasaladay sal común)
* Primeratécnicautilizada fuelapercusión
* Primer pozo perforado en América: Drake en Pensilvania
año 1859 aunaprofundidad de69´
* En Venezuelacomenzó en 1878, haciendalaAlquitrana
Edo.Táchira(27 mts.)
* El pozo Zumaque-1 en 1914.

3. PROGRESOS :
. Obtención de grandes profundidades
. Aumento de las tasas de penetración ( hasta 2500´/día )
. Perforación horizontal y altamente inclinados
. Fluidos de perforación ( viscoelásticos, biopolímeros )
. Turboperforación
. Mechas Policristalinas e impregnadas de diamante
. Control computarizado de la perforación
. Perforación bajo balance

5. ACTUALIDAD:
Proceso rápido y económico
Mejor rendimiento (calidad) en:
. MechasPolicristalinas
. Portamechas
. Elementosestructurales
. Fluidos de perforación
. Turboperforación
. Perforación con gas, aire.
. Otros

6. Equipos de Perforación:
Deben cumplirfunciones especificas eficientes
* Componentes diseñados en forma tal que cumplan con el
tipo de trabajo que deberán realizar
. Capacidades equivalentes en cuanto a potencia, capacidad
de peso soportado y longitud de la tubería
. Facilidad de movilidad
. Requerimientos de energía para elevación, rotación y
circulación
.Tamaño adecuado de todo el equipo principal y auxiliar.
(torre, bombas, mesarotatoria, bloqueviajero, gancho, plantaseléctricas, etc.)

7. Sistema de Potencia :
Constituido por motores de combustión interna, los cuales generan la
fuerza o energía requerida para la operación de todos los componentes
de un taladro de perforación.
En un taladro de perforación se necesitan varios motores para
proveer esta energía, estos en su mayoría son del tipo Diesel por la
facilidad de conseguir el combustible; dependerá del tamaño y
capacidad de la torre, él numero de motores a utilizar. La energía
producida es distribuida al taladro de dos formas: mecánica o eléctrica

8. Sistema de Levantamiento :
“ Soporta todo el sistema de rotación,mediante la utilización de
equipos apropiados capaces de levantar, bajary suspenderlos
pesos requeridos porel “
Componentes :
* Estructura de soporte:
Torre o Cabria, Corona, Encuelladero, Plataforma o Piso del
taladro, Sub-estructura, Consola del Perforador.
* Equipo de Levantamiento:
Malacate, Bloque Corona y Bloque Viajero, Gancho, Cable
de Perforación, Cuñas, Llaves de Potencia.

9. Torre o Cabria de Perforación:
Características:
Altura: Desde 69´ hasta189´(142´ lamascomún)
Capacidad: Dependedelacargaquepuedan suspender
* Ligeras
* Medianas
* Pesadas
Las mas comunes entre250 y 750 toneladas
La mayoría de las torres pueden soportarvientos de 100 - 130 mph . Con la
tubería parada en la torre (75 mph) y sin tubería (115 mph)
Es una estructura grande que soporta mucho peso, tiene cuatro patas que bajan
por las esquinas de la infraestructura o sub-estructura. Soporta el piso de la
instalación y además provee un espacio debajo del piso para la instalación de
válvulasespecialesllamadasImpidereventones.

10. Corona:
Medio porel cual se transmite el peso de la Sarta de Perforación a la torre.
En ella se encuentran una serie de poleas que forman el Bloque Corona o
fijo, el cual sostiene y da movilidad al Bloque Viajero.

11. Encuelladero:
Constituye una plataforma de trabajo ubicada en la torre a una altura aproximada entre
80’ y 90’ y permite que el encuellador coloque las parejas de tubería y portamechas
mientras se realizan operaciones como cambio de mechas, bajada de revestidores, etc.
Para ello, este accesorio consta de una serie de espacios semejando un peine donde el
encuellador colocalatubería

12. Plataforma o Piso del Taladro :
“Estructura colocada debajo de la torre y encima de la Sub-estructura donde se
realizan la mayoría de las operaciones de perforación “
Accesorios: Malacate, Mesa Rotatoria, Consola del Perforador, Llaves de
Tenazas, Hueco ratón, Hueco de rata, Carreto Hidráulico, etc.

13. Sub- estructura:
“ Armadura grande de acero que sirve de soporte a la torre y los
componentes del equipo de perforación. Proporciona espacio bajo el piso de
la torre para instalar los Preventores de Reventón y otros equipos de control
de pozos.”

14. Consola del Perforador:
Constituye un accesorio que permite que el perforadortenga una visión general de
todo lo que esta ocurriendo en cada uno de los componentes del sistema: presión
de bomba, revoluciones por minuto de la mesa, torque, peso de la sarta de
perforación, ganancia o perdida en el nivel de los tanques, etc
Se obtiene información sobre :
Bombas de lodo, Presión de Bombas, Torque de la
Mesa Rotatoria, Velocidad de la mesa, Torque de
las Llaves, peso suspendido, peso sobre la mecha

15. Consiste en un cilindro alrededor del cual el cable de perforación se enrolla
permitiendo el movimiento de la sarta hacia arriba o hacia abajo, dependiendo
del tipo de operación a realizar. Además, el malacate transmite la potencia para
hacer girar la mesa rotatoria, los carretos auxiliares y sistemas de enrosque y
desenrosquedetubería.
Malacate:

16. Sistema de Frenos:
Constituido por un freno mecánico principal y uno auxiliar que pueden ser
hidráulicos o eléctricos, usados para mover lentamente o para detener la
guaya de perforación. Posee un sistema de seguridad del Bloque Viajero
llamado Crown-o-Matic.

17. Sistema de Transmisión :
“Transmite la potencia o energía del Malacate a la Mesa Rotatoria “
Esta conformado por:
• Bloque Corona
• Bloque Viajero
• Gancho
• Cable de Perforación
• Cuñas
• Llaves de Potencia

18. Bloque Corona y Bloque Viajero :
El Bloque Corona esta ubicado en la parte superiorde la torre, constituido poruna
serie de poleas. El cable de perforación pasa a través de estas poleas y llega al
Bloque Viajero, el cual esta compuesto de un conjunto de poleas múltiples por
dentro de las cuales pasa el cable de perforación y sube nuevamente hasta el
Bloque Corona.
Su función es la de proporcionar los medios de soporte para suspender las
herramientas. Durante las operaciones de perforación se suspenden el Gancho, la
Unión Giratoria, el Cuadrante, la Sarta de Perforación y la Mecha.

19. Gancho:
Herramienta localizada debajo del Bloque Viajero al cual va unido y del
cual esta suspendida la Unión Giratoria, el Cuadrante y la Sarta de
Perforación durante las operaciones de perforación. Sostiene al Elevador
durante el ascenso y descenso de la tubería o sarta.
Están diseñados de acuerdo al peso máximo que puedan levantar, varia
entre 50 y mas de 600 Toneladas

20. Cable de Perforación:
Cable metálico hecho exteriormente de acero mejorado, unido entre si porrotación
Su función es resistirla fuerza o peso de la sarta durante las operaciones de sacada
y metida de tubería. Tiene un diámetro variable entre 1 pulgada a 1 3/4 de
pulgada y esta enrollado en grandes carretos.
Uno de sus extremos va enrollado al tambordel Malacate y el otro llamado línea
muerta va conectado al tamborde reserva. Su rendimiento se mide en Ton /Milla

21. Cuñas:
Conjunto de piezas flexibles cuya superficie interior es curva y dentada.
Durante el viaje de tubería , la Sarta de Perforación se sostiene
alternativamente porel Bloque Viajero y las Cuñas, las cuales se introducen en
la abertura cónica en el centro de la Mesa Rotatoria, rodean la tubería de
perforación sujetándola poracción combinada de fricción y mordedura.

22. Llaves de Potencia :
Permiten desenroscar la tubería de perforación en el momento de hacer un viaje ,
ejerciendo fuerza sobre la tubería. Igualmente, al meter la sarta de perforación se
invierteel proceso y se procedeaenroscar lasuniones.

23. Sistema de Rotación:
Es aquel que permite girar la Sarta de perforación y que la Mecha perfore un
hoyo desde la superficie hasta la profundidad programada.
Esta localizado en el área central del sistema de perforación y es uno de los
componentes mas importantes de un taladro.
Esta compuesto por:
• Mecha de Perforación
• Portamechas o Lastrabarrenas
• Tubería de Perforación
• Cuadrante o Kelly
• Unión Giratoria
• Mesa Rotatoria

24. Mechas de Perforación:
Su funcionamiento óptimo es la base principal del proceso de perforación rotatoria.
Cuando estaen el fondo haciendo el hoyo, producegananciassolo mientrasseaefectiva
Para hacerla perforar es necesario aplicarle peso mediante el uso de Portamechas y
rotación a través de la Mesa Rotatoria. Su desempeño depende de muchas variables
como: tipo de formación y el control de las mismas permitirá perforar un hoyo al
menor costo por pie

25. Portamechas o Lastrabarrenas:
Tubería especial encargada de darle peso a la mecha, conformada por cilindrosde acero
hueco con paredesmuy gruesasdeunalongitud demaso menos30 pies.
Proporciona peso a la mecha manteniendo peso en la sección inferior de la sarta.
Ademas, proporciona efecto de péndulo para causar que la mecha perfore un hoyo lo
masvertical posible .
El peso de los portamechas depende de su longitud, diámetro interno y externo. Su
longitud API esde30 pies.

26. Tubería de Perforación:
Constituye la mayor parte de la Sarta de perforación. Esta soportada en su extremo superior
por el Cuadranteo Kelly, el cual lahacegirar por el efecto delaMesaRotatória.
Permite que el fluido de perforación se desplace hacia abajo hasta llegar a la mecha y luego
salir por el espacio anular.
Los tramos de tubería se unen entre si por medio de roscas, las cuales están diseñadas para
soportar grandes esfuerzos de tensión, enrosque y desenrosque constante, pandeo, torsión y
otrosesfuerzosque pueden ocasionar fallasen latuberíadeperforación.

27. Cuadrante o Kelly:
Tubo de acero pesado, hueco, que tiene generalmente forma Hexagonal. Esta suspendido
en su extremo superior de la Unión Giratoria; pasa a través del hueco de la Mesa
Rotatoriay esta conectado alasartadeperforación.
La parte exterior del Cuadrante es hexagonal para poder así transmitir el momento de
torsión delaMesaRotatoriaalatuberíadeperforación. Su longitud esde40 a50 pies

28. Maniobras durante la perforación

29. Unión Giratoria
Se encuentra colgando del Gancho, muy cerca del Bloque Viajero. Esta conectado a la
parte superior de la válvula del Cuadrante, soportando todo el peso de la sartamientrasse
estarotando.
Esta ubicada en la parte superior de la sarta y permite que el Cuadrante y la sarta roten
libremente durante las operaciones de perforación. Proporciona una conexión para la
manguera rotatoria y separa a través de ella una vía para que el lodo fluya hacia la parte
superior delaunión y deallí alasartadeperforación.

30. Mesa Rotatoria:
Maquinaria sumamente fuerte y resistente que hace girar el Cuadrante y a través de
este a la Sarta de perforación y la Mecha.
Funciona por intermedio de un buje de transmisión,el cual transmite el Momento de
Torsión (torque) e imparte el movimiento giratorio a la sarta. Retiene a las cuñas que
soportan el peso de toda la sarta de perforación cuando esta no esta soportada por
el Gancho y los Elevadores.
Estacompuestapor:
* Cuerpo delamesa
* Piso delamesa
* Poleadel piñón delatransmisión
* Conexión directa
Entresusaccesoriosmasimportantes:
. BujeMaestro
. Bujedel Cuadrante
. Kelly Bushing

31. Sistema de Circulación:
Formado por una serie de equipos y accesorios que permiten el movimiento
continuo del eje principal de la perforación como lo es el fluido de perforación.
Para su óptimo funcionamiento se deben tener en cuenta varios principios básicos:
* Capacidad adecuada de tanques de reserva
* Disposición de equipos auxiliares para mantenercirculación cuando la
bomba este fuera de uso.
* La bomba auxiliar debe estarconectada en forma tal que pueda
usarse para mezclarlodo mientras la bomba principal trabaja en
la perforación.
* Debe proveerse tanques para la sedimentación de arena, para evitar
la acumulación de este material abrasivo en los tanques de lodo.

32. Circuito o ciclo del lodo:
Bombas de Lodo
Conexiones de Superficie
Tubo Vertical (Stand Pipe)
Manguera de Lodo
Portamechas (Drill Collars)
Mecha
Tubo Canal (Linea de retorno)
Equipos de Control de Solidos
Polea Giratoria (Swibel)
Cuadrante ( Kelly )
Tubería de Perforación
Espacio Anular
Tanque de Succión

33. Equipos de circulación:
Son aquellos que movilizan el lodo de perforación a través de todo el sistema
de circulación y permiten un mejorrecorrido del mismo.
Componentes:
Bombas de Lodo:
Bombas de Lodo son los componentes primarios de cualquier sistema de circulación
de fluido; funcionan con motores eléctricos conectados directamente a ellas o con
energía transmitida porla central de distribución. Tiene mucha potencia y son capaces
de movergrandes volúmenes de fluidos a presiones altísimas. Existen varios tipos de
bombas y entre ellas están: Duplex, Triplex y Centrifugas; la diferencia entre ellas es
él numero de pistones

34. Lineas de Descarga y Retorno:
Conectan las lineas que transportan el lodo bajo presión. Las lineas de
descarga llevan el lodo fresco y tratado a la Sarta de Perforación. La linea de
retorno lleva el lodo conteniendo ripios y gases por gravedad desde la boca
del pozo al área de acondicionamiento.

35. Tubo Vertical: (Stand Pipe )
Esta ubicado paralelo a una de las patas de la torre y conecta la línea de descarga de las
bombas de lodo con la manguera de lodo, la cual se conecta con la unión giratoria y
permite el paso del lodo a través de la misma. Tanto la manguera de lodo como la unión
giratoriasepueden mover verticalmentehaciaarribao haciaabajo cuando así serequiera

36. Manguera Rotatoria :
Manguera de goma con extremo muy fuerte , flexible y reforzada que conecta el
Tubo Vertical en la Unión Giratoria. Debe ser flexible para permitir el movimiento
vertical libremente

37. Area de Acondicionamiento del Lodo :
Constituida por una serie de equipos que permiten acondicionar el lodo
eliminándole gran cantidad de solidos indeseables que han sido incorporados
durante la perforación:
Equipos limpiadores de lodo:
Tanque de Asentamiento:
Permite la deposición de solidos por gravedad durante el proceso de
tratamiento del lodo.

38. Vibradores:
Separan los ripios cortados al hacerpasarel lodo que viene del pozo a través de
una malla o tamiz vibradorque retiene estos solidos grandes indeseables.
La eliminación de solidos perforados es de vital importancia durante el proceso
de perforación para el buen funcionamiento del fluido de perforación.
Las mallas utilizadas son intercambiables y de su tamaño dependerá la presencia o
no de solidos grandes en el sistema.

39. Desarenadores:
Equipos de control de solidos que permiten separar la arena contenida en el
fluido de perforación producto de la perforación.
Funcionan a través del principio de fuerza centrifuga ejercida sobre el fluido de
perforación cuando el mismo pasa por conos.

40. Limpiadorde lodos :
Consiste en una batería de conos colocados por encima de un tamiz de malla fina y
alta vibración. Este proceso remueve los sólidos perforados de tamaño de arena,
aplicando primero el Hidrociclón al lodo y haciendo caer luego la descarga de los
Hidrociclonessobreel tamiz vibratorio demallafina.
El lodo y los sólidos que atraviesan el tamiz, son recuperados y los sólidos retenidos
sobreel tamiz se descartan; el tamaño delamallavariaentre100 y 325 mesh

41. Sistema de Seguridad:
Formado por válvulas impiderreventones (BOP), cuya función principal es
controlar mecánicamente una ARREMETIDA que si no se controla a tiempo
puede convertirse en un REVENTON
Funciones: • Permitirun sello del hoyo cuando ocurra una arremetida.
• Mantenersuficiente contrapresión en el hoyo.
• Impedirque continúe la entrada de fluidos desde la formación

42. Degasificador:
Permite la separación continua de pequeñas cantidades de gas presentes en el
lodo para evitar la reducción de la Densidad del mismo, la eficiencia de las
Bombas de Lodo y la Presión Hidrostática ejercida porla columna de lodo

43. Componentes:
Preventor Anular:
Constituido por un elemento de empaque de acero reforzado con
goma especial que cierra y sella la tubería, el cuadrante o el hoyo abierto.

44. Preventor de Arietes :
Permite cerrar el diámetro de tuberías de perforación determinados o
el hoyo abierto
Tipos de Ariete:
De tubería: Cierran solamente el tamaño del diámetro externo del
tubo para el cual han sido diseñados.
Ciegos: Cierran solamente el hoyo abierto
De corte: Cortan tubería y cierran el pozo

45. Carretos:
Son espaciadores entre los preventores, provistos de orificios donde se conecta
la linea que va al distribuidorde flujo usado para controlarlas arremetidas y la
linea de matarel pozo pordonde se bombea lodo pesado.

46. Los preventores se abren o cierran con fluido hidráulico que va almacenando bajo
presión en un equipo llamado Acumulador. Variosrecipientes en forma de botella
o esféricos están localizados en la unidad de operaciones y es allí donde se guarda el
fluido hidráulico. Posee líneas de alta presión que llevan el fluido hidráulica a los
preventores y cuando las válvulas de control se activan, el fluido causa que los
preventoresactúen.
Acumulador:

47. Múltiple Estrangulador:
Ensamblaje de tuberías blindadas de alta presión con salidas laterales
controladas porválvulas manuales y automáticas.
La linea de estrangulación lo comunica con el conjunto de válvulas de seguridad.
Cuando se activa el distribuidor de flujo se mantiene suficiente contrapresión en
el hoyo para que no continúe entrando fluidos desde la formación hacia el
pozo, al desviarse el lodo a través de las válvulas que restringen el flujo y lo
dirigen a los tanques de reserva, el separador de gas o al área de
acondicionamiento del lodo.

48. Va desde la bomba de lodo al conjunto de válvulas de seguridad,
conectándose a estas en el lado opuesto a las líneas de estrangulación.. A
través de esta línea se bombea lodo pesado al pozo hasta que la presión se
haya restaurado, lo cual ocurre cuando se ejerce suficiente presión hidrostática
contra las paredes del hoyo para prevenircualquierirrupción del fluido al pozo
Linea de Matar:

49. Tanque de Viaje:
Estructura metálica utilizada con la finalidad de contabilizar el volumen de
lodo en el hoyo durante los viajes de tubería.
Permite detectar si la sarta de perforación esta desplazando o manteniendo el
volumen dentro del hoyo cuando se meta o se saque tubería del mismo.