SISTEMA DE IZAJE en perforacion petrolera pdf

SISTEMA DE IZAJE
NOMBRES: GUTIERREZ ALCOCER JUAN CARLOS
GRUPO: A
MATERIA: PERFORACION II
DOCENTE:
MASTIL
MALACATE

Estudiante: Gutiérrez Alcocer juan Carlos
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Tabla de Contenido
1. INTRODUCCIÓN:...................................................................................................................3
2. OBJETIVOS: ............................................................................................................................4
2.1 Objetivo general:....................................................................................................................4
2.2 Objetivo específico:................................................................................................................4
3. MARCO TEÓRICO: ................................................................................................................5
3.1 COMPONENTES DEL SISTEMA DE IZAJE: ........................................................................6
3.1.1 MASTIL.-...........................................................................................................................6
 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DEL MÁSTIL:...............................................6
3.1.2 LA SUBESTRUCTURA: ..................................................................................................8
3.1.3 MALACATE:.....................................................................................................................9
 2.3.1 EJEMPLO: Según norma API................................................................................12
 MALACATES PARA PERFORACIÓN;...........................................................................12
3.1.4 SISTEMA DE POLEAS Y CORONA: .......................................................................12
 EJEMPLO:.......................................................................................................................15
 EJEMPLO: BOLQUE CORONA, SEGÚN NORMA API:..........................................15
 EJEMPLO: ESPECIFICACIONES PRINCIPALES DEL GANCHO SEGÚN NORMAS API 15
3.1.5 EL CABLE DE PERFORACION:..................................................................................16
4. CONCLUCIONES:................................................................................................................20

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1. INTRODUCCIÓN:
En el área de perforación una de sus mayores funciones es perforar el pozo en forma segura para
alcanzar el reservorio localizado, por distintos métodos de exploración petrolera y llegar a
perforar el reservorio, para estas operaciones de perforación son realizadas por equipos
modernos para el área asignado, donde estas operaciones deben ser realizadas de manera muy
segura y precisa.
Por lo cual los principales componentes del equipo de perforación son los siguientes. Sistema de
suministro de energía, Sistema de izaje, Sistema de circulación, Sistema rotatorio, Sistema de
control, Sistema de medidor de parámetros de perforación.
En el presente trabajo se explicará a detalle cada uno de los componentes y sus respectivas
funciones del “Sistema de izaje”. Los principales componentes del Sistema de izaje son los
siguientes. Corona, Mástil y subestructura, Cable de perforación, Equipo auxiliar, Sistema de
poleas. Donde porta los medios para levantar y bajar la sarta de perforacion, las tuberías de
perforacion y otros equipos superficiales para realizar conexiones y viajes. Y así poder realizar la
perfecta perforacion, donde debemos conocer las capacidades del mástil, corona, gancho y el
factor de seguridad del cable. ELINSTITUTO AMERICANO DEL PETOLEO (API), ya lo
determina estas características. Y asi nos facilita el proceso de selección de los componentes de
izaje.

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2. OBJETIVOS:
2.1 Objetivo general:
 Especificar la aplicabilidad y la importancia del sistema de izaje en el área de
perforación petrolera, para la materia de perforación II.
2.2 Objetivo específico:
 Obtener información respecto al sistema de izaje.
 Describir los componentes del sistema de izaje.
 Demostrarlo en la materia de perforacion II.

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3. MARCO TEÓRICO:
GENERALIDADES:
El sistema de izaje es un componente vital de un equipo de perforación. Este sistema suministra
un medio por el cual se da movimiento vertical a la tubería que está dentro del pozo; esto es,
bajar y sacar la sarta de perforación y la T.R. Los principales componentes de este sistema son:
 Mástil y subestructura.
 El malacate.
 La corona y la polea viajera (sistema de poleas).
 El cable de perforación.
 Equipo auxiliar tal como elevadores, gancho, etc.

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3.1 COMPONENTES DEL SISTEMA DE IZAJE:
3.1.1 MASTIL.-
Es una estructura de acero con capacidad para soportar todas las cargas verticales, cargas
excedentes y el empuje por la acción del viento. La longitud de estos varía de 24 a 57 m y
soportan cargas estáticas de 125 a 1,500 tons.
ALTURA DE LA TOORRE: El tamaño estándar del mástil es de ( 30 a 50 metros)
Las torres convencionales son unas pirámides de cuatro lados construidas en acero estructural y
pueden ser portátiles o fijas. Las fijas están en desuso y las portátiles se conocen como mástil.
 CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DEL MÁSTIL:
1. El mástil debe soportar con seguridad todas las cargas (jalón) y cargas que excedan la
capacidad del cable.
2. Deberá soportar el empuje máximo por la velocidad del viento.
3. La plataforma de trabajo tiene que estar a la altura apropiada para el buen manejo de la tubería
(lingadas).

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 La capacidad del mástil (CM) se obtiene con la siguiente fórmula:
( )
( ) ( ) ( )
( )
( )
Donde:
 EJEMPLO:
Los mástiles están construidos respetando las nomas API que caracterizan los siguientes
datos.
 ESPECIFICACIONES PRICIPALES
o NORMA= Norma API F
o TIPOS: Tipo K Telescopico
o ALTURA= 31m a 46 m
o MAXIMA CARGA ESTATICA= 600 KN A 5 850 KN
MÁSTIL TELESCOPICO

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3.1.2 LA SUBESTRUCTURA:
La subestructura se construye de acero estructural y las cargas que debe soportar son superiores a
las que soporta el mástil, ya que además de soportar al mástil con su carga, soporta al malacate, a
la mesa rotaria, el piso de trabajo y debe tener una altura suficiente para permitir la instalación
del conjunto de preventores y la línea de flote.
 EJEMPLO:
Según las normas API (INSTITUTO AMERICANO DEL PETROLEO)
 ESPECIFICACIONES PRINCIPALES
o Normas= Norma API 4F
o Altura del Piso de la Torre de Perforación: 4.5 m-10.5 m
(15 pies - 35 pies)
o Máxima carga estática= 600 kN - 5850 kN (134.885 lbs - 1,315,132 lbs)

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3.1.3 MALACATE:
Es el elemento que utiliza la energía del sistema de potencia para aplicarle una fuerza al cable de
perforación. Está provisto de un sistema de frenos para controlar las altas cargas y un sistema de
enfriamiento para disipar el calor generado por la fricción en las balatas. El tambor del malacate
tiene un ranurado (lebus) para acomodar el cable de perforación.
 Tambor principal.- Es el que transmite la fuerza al cable de perforación y realiza la
acción de subir o bajar la polea viajera.
 Cabrestante.-Son tambores colocados a ambos lados del malacate y son usados para
realizar operaciones rutinarias.
 Frenos.- Son unidades importantes ya que de ellos depende parar el movimiento. El freno
principal de un malacate es mecánico del tipo de fricción (tambor o disco). Para reducir el
calor generado por los frenos de fricción se utilizan frenos auxiliares que ejecutan una
gran parte de la acción de frenar.
 Embrague.- Se usa para acoplar mecánicamente el tambor elevador con la fuerza
transmitida.

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Los equipos mecánicos utilizan un freno auxiliar del tipo hidromático, el cual trabaja
impulsando agua en dirección opuesta a la rotación del tambor principal. Los equipos
eléctricos usan un freno auxiliar del tipo electromagnético en el cual se generan dos
campos magnéticos opuestos cuya magnitud depende de la velocidad de rotación.
El sistema de frenos de fricción del carrete del malacate es importante para la correcta operación.
Sus requerimientos generales son:
 Seguridad y confiabilidad
 Efectividad
 Facilidad de mantenimiento
La seguridad y la confiabilidad, se obtiene con diseños cuidadosos. Para que un sistema de
frenado sea efectivo debe tener las siguientes características:
 Debe reducir la fuerza que debe ser aplicada para operar el freno.
 Debe relevarse así mismo conforme el carrete empieza a girar en la dirección de
levantamiento.
La fuerza de frenado del malacate proporciona una ventaja mecánica muy alta, permitiendo que
el frenado, aún para grandes cargas, se realice con una fuerza manual razonable aplicada sobre la
palanca de operación del freno.
Se dice que un sistema de frenado esta bien calibrado, cuando el peso de la polea viajera es
sostenido únicamente con el peso de la palanca.
 Dimensiones del tambor elevador:
Como la clasificación del malacate y el diámetro del cable de perforación están relacionados, el
diámetro del tambor elevador debe aumentar con la capacidad del equipo. El uso de un tambor de
menor capacidad de la requerida causaría esfuerzos máximos en el cable, dañándolo y acortando
su vida útil.
El diámetro mínimo del tambor debe ser de 24 veces mayor que el diámetro del cable.

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 La longitud del carrete:
Deberá estar en función a una lingada de tubería, de tal manera que se maneje sin que la línea
enrollada en el carrete, sea mayor de tres camas. Si existen más de tres camas ocurrirá una
abrasión sobre el cable.
FORMULA :

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 2.3.1 EJEMPLO: Según norma API
 MALACATES PARA PERFORACIÓN;
o Norma: API 7K, 8C
o Potencia Nominal: 350 hp-3,000 hp (257 kW-2210 kW)
o Máximo empuje: 180 kN-630 kN
o *Máxima velocidad de enganche: 1.2 m/s -1.7m/s
o * Ø de guaya fina*: 22 mm-45 mm (7/8”-1 3/4”)
o Freno Principal: Freno de correa/freno de disco hidráulico
o Freno Auxiliar: Freno Dynamic, De remolino.
3.1.4 SISTEMA DE POLEAS Y CORONA:
El sistema de poleas es el que une mediante el cable de perforación al malacate con la tubería de
perforación o revestimiento y proporciona un medio mecánico para bajar o levantar dichas
tuberías. El sistema de poleas se compone de: la corona y la polea viajera.
MALACATE

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 La corona:
Es una serie de poleas fijas colocadas en
la parte superior del mástil.
 La polea viajera:
como su nombre lo indica, es de libre
movilidad.
 El aparejo o block viajero: forma la
parte móvil del motón de aparejo.
 Los ganchos: soportar el peso total de
la columna de perforación,
 CARACTERISTICAS: nos permite reducir la fuerza requerida para sacar o meter la
tubería, sarta de perforacion, tuberias de revestimientos entre otros.
 Una polea
W = 136,200 kg levanta 0.3 m
T = F x d = 136200 x 0.3 = 40,860 kg -m
Si realiza el trabajo en un segundo:
Potencia = Trabajo / tiempo
Potencia = 40,860 kg –m/seg
Si 1 HHP = 75 kg –m
HP requeridos = 544.8 HP
La distancia que recorre el cable en el
malacate es la misma que recorre la
carga (0.3 m).
MASTIL

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 Tres poleas en la corona y dos en la polea viajera:
W = 136,200 lb levantar 0.3 m
Distancia recorrida en el malacate = No. de
líneas x la distancia recorrida por la carga.
D = 4 x 0.3 = 1.2 m
Fuerza del malacate = W / No. Líneas
F = 136200 / 4 = 34,050 kg
T = F x d = 34050 x 1.2 = 40,860 kg - m
Potencia = Trabajo / tiempo
Potencia = 40,860 kg -m
Si 1 HHP = 75 kg –m HP requeridos = 544.8 HP
El equipo de perforación deberá evaluarse en su sistema de poleas para asegurar que cumpla con
los requerimientos de seguridad. Las especificaciones para los factores de seguridad son:
POLEAS

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 EJEMPLO: ¨POLEA VIAJERA¨ según norma API.
 ESPECIFICACIONES PRINCIPALES:
Normas Norma API 8C
Máxima Carga de enganche 900 kN-6,750 kN (202,328 lbs-1,488,400 lbs)
Número de poleas 4-8
Diámetro de guaya fina 26 mm-42 mm (1"- 1 5/8")
 EJEMPLO: BOLQUE CORONA, SEGÚN NORMA API:
 ESPECIFICACIONES PRINCIPALES BOLQUE CORONA
o Normas= Normativas API 4F y 8C
o Cargas máximas de enganche= 900kN
o Número de haces= 5-9
 EJEMPLO: ESPECIFICACIONES PRINCIPALES DEL GANCHO SEGÚN NORMAS API
Normas Norma API 8C
Carga máxima de enganche 900 kN-6,750 kN
Aberturas del Gancho 155 mm-238 mm (6 1/16"-9 3/8")
Viaje de resorte 180 mm-200 mm (7"-8")

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3.1.5 EL CABLE DE PERFORACION:
El cable de perforación une al malacate con el ancla del cable y está guarnido a través de la
corona y la polea viajera con objeto de darle movimientos verticales a esta.
El cable esta formado por torones y un alma, varios torones se tuercen alrededor de un alma para
formar el cable.
 El trabajo principal que desarrolla un cable es:
 Durante la perforación.
 Viajes para cambio de barrena.
 Introducción de tuberías de revestimiento.
 Operaciones diversas (pesca, núcleos, etc.)
GANCHO

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 Recomendaciones en el uso de cables:
 Para cable de 6 x 7 : D = 72 x d
La resistencia de un cable depende de: su construcción, la resistencia del material y de su
diámetro.
 Dependiendo de su construcción los cables se clasifican en:
 El cable más utilizado en la industria petrolera es:
6 x 19 SEALE con centro de cable independiente. El número 6, se refiere al número de torones
que rodean al alma de cada acero independiente; el número 19, indica que cada toron tiene 19
alambres.
66
55
44
22
1
3
El API clasifica los cables como se indica a
continuación:
 De acero ranurado extra mejorado
(EIPS)
 De acero ranurado mejorado (IPS)
 De acero ranurado (PS)
 De acero ranurado suave (MPS)

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 Para medir el diámetro del cable, se debe
realizar siempre tomando el diámetro
mayor.»
 El cable es un elemento de transmisión entre el sistema de potencia y el trabajo de
levantamiento del aparejo y durante su operación es sometido a: rozamiento,
escoriado,vibrado, torcido, compresión y estirado; razón por la cual se debe aplicar un factor
de seguridad en su diseño.
El API proporciona los siguientes factores:
La principal función de un cable de perforación conjuntamente con otros componentes (poleas)
del sistema de izaje es la de dar una ventaja mecánica (Vm) para levantar o bajar la sarta de
perforación. Si la tensión en la línea viva que está unida al malacate se define como Tf, entonces
la ventaja mecánica es:
 El factor de seguridad (FS) del cable también puede ser obtenido de la siguiente forma:
Tf N
g
Eg

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La potencia requerida (HP) al gancho para levantar una determinada carga, se calcula con:
Durante la vida operativa de un cable es necesario estar revisando su desgaste. La práctica más
común es calcular el número de toneladas – kilómetro (TK) de trabajorealizado por el cable. Una
tonelada - kilómetro se define como el trabajo realizadopor el cable para levantar 1 Ton de peso a
lo largo de 1 Km.

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4. CONCLUCIONES:
Se obtuvo información de diferentes fuentes informáticas sobre los conceptos fundamentales del
SISTEMA DE IZAJE y se especificó los componentes principales del sistema de izaje en la
industria petrolera.

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BIBLIOGRAFIA:
 Lineas de producto HUGHES TOOL COMPANY (Argentina)
 Diapositivas ¨CURSO DE COMPANY MEN¨ (Equipos de izaje)
 Apuntes de perforacion I ¨Ing GUISELLE¨

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