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SARTA DE PERFORACION

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by

kevin arturo daza sanchez

on 18 March 2015

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Transcript of SARTA DE PERFORACION

SARTA DE PERFORACIÓN
RECUENTO HISTORICO
¿QUÉ ES LA SARTA DE PERFORACIÓN?
Columna de tubos de acero, que se unen para formar un tubo desde la broca hasta nuestra plataforma de perforación. El conjunto formado por esta se gira para llevar a cabo las operaciones de perforación.

DISEÑO DE LAS SARTAS DE PERFORACION
COMPONENTES DE LA SARTA DE PERFORACIÓN
OPERACIONES DE RECUPERACIÓN
FALLAS EN LA SARTA DE PERFORACIÓN
1859
Revolución
industrial
1828-1928

1928-1948

1948-1968

1968-1995

Actualidad
BROCA

Herramienta de corte localizada en el extremo inferior de la sarta, utilizada para cortar o triturar la formación del suelo durante el proceso de la perforación rotatoria.
TIPOS DE BROCA
Brocas tricónicas
Brocas de Cortadores fijos
Brocas especiales

El mecanismo principal de este tipo de broca es de trituración por impacto fallando la roca por compresión.
BROCAS TRICONICAS

COMPONENTES
CODIGO IADC
BROCAS DE CORTADORES
FIJOS
Son cuerpos compactos, sin partes móviles con diamantes naturales o sintéticos incrustados parcialmente en su superficie inferior y lateral que trituran la formación por fricción o arrastre. Este tipo de brocas se dividen en:
De diamante natural
De diamante térmicamente estable (TSP)
Compactas de diamante policristalino (PDC)

DIAMANTE NATURAL
DIAMANTE TERMICAMENTE
ESTABLE (TSP)
COMPACTAS DE DIAMANTE
POLICRISTALINO (PDC)
Las brocas de diamante natural tienen un cuerpo fijo cuyo material puede ser de matriz o de acero y su mecanismo de corte es por fricción y arrastre.

Son usadas para perforar rocas duras, como: caliza dura, basalto y arenas finas duras. Se caracteriza por usar diamante sintético de forma triangular.
Su diseño de cortadores está hecho con diamante sintético en forma de pastillas, montadas en el cuerpo de los cortadores de la broca. Pueden ser rotadas a altas velocidades, utilizadas con turbinas y motores de fondo y con diferentes pesos sobre la barrena.


CODIGO IADC
Las brocas especiales pueden ser de dos tipos:
ampliadoras o bicéntricas y se utilizan para
operaciones como la ampliación del diámetro,
ya sea desde la boca del pozo o desde una profundidad determinada.
BROCAS ESPECIALES
TUBERIA DE PERFORACION
Es una barra de acero hueca utilizada
para llevar a cabo los trabajos durante la operación de perforación. Constituye la mayor parte de la sarta de perforación.
PARTES
Cuerpo o Body: De forma cilíndrica y ha sido laminada en caliente, taladrada en caliente sin costura. En algunos casos se recubre la parte interna con un Plástico (coating) para protegerla contra la corrosión.
Conexión o toll joint: Se suelda al cuerpo de la tubería después de que ha sido taladrada.

PROPIEDADES MECANICAS
Esfuerzo de cedencia: Es el esfuerzo al cual el material exhibe un limite de desviación de la proporcionalidad del esfuerzo a la deformación. Es decir es el momento en que la deformación pasa de elástico a plástico.
Esfuerzo de estiramiento: Es el valor obtenido al dividir la carga máxima que produce rotura por el área seccional del tubo, también se le conoce como esfuerzo final.

CLASIFICACIÓN
Por inspección:
Drill Pipe Nuevo: Banda Blanca
Premium Class: Dos bandas blancas
Clase 2: Banda Amarilla
Clase 3: Banda azul
Rechazados: Banda roja
Por longitud:
Rango 1: de 7.5 a 8.5 metros.
Rango 2: de 8.5 a 9.5 metros.
Rango 3: de 9.5 a 10.5 metros.

COMPONENTES
Diámetro exterior
Diámetro interior
Recalcado
Conexión caja-piñón
Diámetro exterior de la junta
Espesor de pared
Marca de identificación
CONEXIONES Y UNIONES
Los tubos de perforación se juntan
entre sí por medio de las conexiones o uniones de herramientas o tool joints. Estos se sueldan por recalentamiento instantáneo (flash Weld) a la tubería de perforación usando tratamientos de calor antes y después se hace soldadura.
RECALQUE
Es un refuerzo en las terminales de la tuberia llamados recalques o upset para efectuar la soldadura a los tool joints. Dicho recalque puede ser exterior o interior.
CONOCIMIENTOS DE MEDICIÓN
Para medir tubería de perforación se debe de tener siempre presente que la longitud de un tubo abarca desde la caja de éste hasta la basedel piñón
La medición se realiza estando colocado el tubo en la rampa, utilizando una cinta métrica de acero de 30 m
CALIBRACIÓN DE TUBERIA
La calibración se realiza para verificar
que el interior del tubo esté libre de obstáculos o que no esté colapsado. Si no se calibra el tubo y se mete al pozo, esto puede provocar que taponamientos.
TUBERÍA
EXTRA PESADA
La tubería de perforación extra pesada (Heavy-Weigt), es un componente de peso intermedio para la sarta de perforación, entre los lastrabarrenas y la tubería de perforación.
MOTOR DE FONDO
(PDM)
Son operados hidráulicamente por medio del lodo de perforación bombeado desde la superficie a través de las tuberías de perforación.
Tipos:
De desplazamiento positivo
Turbinas (bombas centrifugas o axiales)
Válvula de descarga (dump valve assembly)
Sección de poder o potencia (Power section)
Sección ajustable
Transmisión
Sección de rodamientos (Bearing section)
Sección giratoria (Drive shaft Assembly)
ELEMENTOS DEL PDM
ESTABILIZADORES
Estos son unos tramos cortos
de tubería (Subs), posicionados entre los lastrabarrenas con el fin de mantenerlos centrados dentro del hueco.
RIMADORES
Tienen la función de desgastar
las paredes del pozo a un diámetro igual o mayor al de la broca, y realizan una función similar a los estabilizadores en cuanto que ayudan a estabilizar el ensamblaje de fondo y mantener el hueco con el diámetro completo.
ENSANCHADOR
Esta herramienta es similar a los under reamers, en la cual la acción de corte o rimado se logra por medio de conos giratorios para ensanchar el diámetro del hueco.
CROSS OVER
Los cross-overs son pequeñas secciones de tubería que permiten conectar entre sí tuberías y lastrabarrenas de diferente rosca y diámetro
MARTILLOS
Estos son elementos operados mecánicamente o hidráulicamente para proporcionar un golpe de alto impacto sobre la sarta de perforación.
SHOCK-SUBS
Están diseñados para absorber estos impactos con el fin de prevenir daños en el resto de la sarta de perforación. Esto se hace por medio de resortes o de empaques de caucho.
OBJETIVO
El objetivo del diseño de sartas
es dar a conocer los diferentes tipos de sartas de perforación programa- dos durante las etapas de perforación y terminación de un pozo.
DESCRIPCIÓN GENERAL DE
LA TUBERIA DE PERFORACIÓN
La acción independiente o combinada de dichos esfuerzos puede causar problemas mecánicos durante la perforación del pozo en el cuerpo del tubo sin costura, tales como:
Desprendimientos
Pegaduras por presión diferencial
Derrumbes de pozo.
Arrastres
Cerramiento de agujero
Fugas en los elementos tubulares

Al Incrementarse estos problemas mecánicos durante la perforación son causa de altos costos y pérdidas de tiempo en la perforación, hasta pérdida de lo perforado o perder el pozo. Consecuentemente, un adecuado diseño de la sarta de perforación es el complemento fundamental para el éxito. Por lo tanto, debe tomarse en cuenta que un sobre diseño, que exija componentes con resistencias mayores (tuberías con mayor diámetro en el cuerpo y junta), también incrementa el costo de la perforación, a la vez pueden dañar la integridad de las Tuberías de Revestimiento, que se deben de cuidar al máximo.
Los datos principales que deben conocerse sobre las Tuberías de Perforación son los siguientes:
Diámetro Nominal
Peso Nominal
Grado de Tubería
Clase, API, divide las tuberías en Clase I (Tubería Nueva), Premium, Clase II (Usada en 75%), Clase III (Usada en exceso), los porcentajes son recomendaciones.
Diámetro Interior
Tipo de Conexión

DATOS PRINCIPALES
A CONOCER
RESISTENCIA A LA TENSIÓN
La nomenclatura recomendada por el API para identificar los diferentes tipos de aceros se define como:
°S-135
Donde el valor numérico especifica la magnitud de la Cedencia o Fluencia del material expresado en miles de libras por pulgada cuadrada, PSI, como lo anterior °S-135, tiene una cedencia o fluencia de 135,000 psi.

IMPORTANCIA
Porqué nos aplicamos con mayor atención a la Resistencia de la Tensión en las sartas de perforación?
Porque la sarta de perforación siempre estará en tensión
En los momentos de perforación siempre se encontrara con fluido de perforación interior y exterior, por lo tanto se encontrara la sarta en diferentes momentos de tensión
Cuando se encuentra perforando suspendida del Kelly o si se cuenta con Top Drive
Cuando se encuentra en cuñas
En el momento que se está sacando o metiendo la sarta de perforación
En un último de los casos cuando se encuentre afectado por un problema mecánico del pozo, atrapada la sarta de perforación.

En todo diseño de sartas se deben considerar
las siguientes herramientas que son Fundamentales para la perforación de un pozo:
Lastrabarrenas (Drill Collar).
Junta de seguridad
Tubería de Pesada ( H.W.).
Tubería de Perforación ( T.P).
Válvula de contrapresión.
Válvula de seguridad ( válvula de pie).
Estabilizadores.
Herramienta permisora (martillo).

CONSIDERACIONES EN EL DISEÑO
RECOMENDACIONES
PREVIAS
Recomendaciones previas al diseño de la sarta de perforación.Checar tablas y programa para tener la siguiente información:
Tubería de Perforación ( T.P.)
Etapas. (asentamiento de trs)
Profundidad (pies).
Tubería de Perforación: diámetros, grado-clase, pesos (Lbs/ft) resistencia a la Tensión (Lbs), junta y aprie- te.
Tubería pesada ( H.W): diámetro, peso (lbs/ft) , junta y apriete.
Lastrabarrenas: diámetro, peso (lbs/ft) , junta y apriete.
Densidad del fluido de perforación: ( lbs/ft3)
Barrena: Diámetro y tipo

PROCEDIMIENTO
El ingeniero de diseño recopilara la información previa como:
- Profundidad.(ft).
- Densidad ( lbs/ft3).
- Profundidad y diámetro de la ultima TR.( in)
- Diámetro de barrena.
Seleccionar la HW por utilizar y calcular su peso flotado.
PROCEDIMIENTO
- Seleccionar el margen para jalar MOP en ( LBS).
- Calcular la longitud de la herramienta y su peso flotado.
-Anotar la resistencia a la tensión y su peso ajustado de la tubería a utilizar.
- Calcular la longitud de la primera sección de la tubería de perforación.
- Si la sección calculada no se ajusta a la profundidad programada, anotar en la formula de L2 la resistencia a la tensión Rt2 y su peso ajustado de la tubería de mayor resistencia a la anterior .
- Si no se complementa la profundidad programada, se continúa como en el paso 10 utilizando tubería con mayor resistencia a la tensión.
- Calcular el peso flotado de cada sección y llenar el formato de diseño.
- Armar la sarta de perforación

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
Sabemos bien que los materiales u objetos supuestamente son rígidos y totalmente sólidos. Sin embargo, se ha comprobado que los cables y tuberías pueden alargarse y romperse, que los elastómeros se comprimen y algunos pernos rompen, etc. Por lo tanto, es necesario estudiar las propiedades mecánicas de la materia, para tener una comprensión más completa de éstos efectos, por lo que a continuación expondré y analizaré algunos conceptos básicos de dichas propiedades para que así puedan comprenderse mejor los tipos de fallas que ocurren en la sarta de perforación
Se define como cuerpo elástico, a aquel que recobra
su tamaño y su forma original después de actuar sobre él una fuerza deformante. Es conveniente establecer relaciones de causa y efecto entre la deformación y las fuerzas deformantes para todos los cuerpos elásticos.
Robert Hooke fue el primero en establecer esta relación por medio de la invención de un volante de resorte de reloj. En términos generales, Hooke descubrió que cuando una fuerza (F) actúa sobre un resorte produce en él un alargamiento (x) que es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza.
LIMITE ELASTICO Y PUNTO DE CEDENCIA
PRUEBA DE DUREZA
Las propiedades mecánicas de los materiales se determinan por medio de pruebas en el laboratorio, el material estructural, como en el caso del acero, se somete a una serie de exámenes en los que se obtiene su resistencia. La prueba de dureza puede medirse por varias pruebas como Brinell, Rockwell o microdureza. Una forma práctica para probar la dureza del material puede ser con una lima de dureza estandarizada, suponiendo que un material que no puede ser cortado por la lima es tan duro como la lima o más que ella, en donde se utilizan limas que abarcan gran variedad de durezas.
PRUEBAS NO DESTRUCTIVAS
Una prueba no destructiva es el examen de un objeto efectuado en cualquier forma que no impida su utilidad futura. Aunque en la mayoría de los casos, las pruebas no destructivas no dan una medición directa de las propiedades mecánicas, son muy valiosas para localizar defectos en los materiales que podrían afectar el funcionamiento de una pieza en una máquina cuando entra en servicio o que se tenga una falla en su resistencia si forma parte de su estructura.
ANALISIS DE LOS ESFUERZOS
QUE SE SOMETEN A LAS TUBERIAS
El instituto americano del petróleo (API) tiene establecido que para el diseño de sartas de trabajo sean considerados los tres esfuerzos principales a que son sometidas las tuberías de perforación:
 Tensión
 Colapso
 Torsión
Pero la tubería de perforación no solo está sometida a estos tres esfuerzos si no que también puede estar sometida a:
 Flexión
 Presión interna
 Actividad química
A continuación se detallan cada uno de los esfuerzos, exponiéndose inicialmente algunos conceptos generales.
TENSIÓN
Una sarta de trabajo al estar suspendia verticalmente, sufrirá un esfuerzo axial llamado tensión, producto de su propio peso. Cada junta debe soportar el peso de la sarta suspendida en ella.
El valor de este esfuerzo varía de cero en el punto neutro hasta un máximo en el punto de apoyo, es decir en la superficie.
Si la tubería estuviera suspendida en el aire soportaría todo su peso muerto. Si está sumergida en el fluido,disminuye su peso por efecto del empuje en función de la densidad del fluído; cambiando de esfuerzos de tensión a compresión a partir del punto neutro
COLAPSO
Este esfuerzo se debe principalmente al efecto de la presión exterior que ejerce la columna hidrostática de los fluidos de perforación o de control en los pozos. La magnitud de la presión depende de la densidad del fluido. El colapso o aplastamiento también puede ocurrir al aplicar una presión externa que sumada con la presión hidrostática, incrementa la presión externa.
TORSIÓN

Este tipo de esfuerzo se presenta debido al movimiento rotativo de la sarta de perforación.La cantidad de esfuerzo por torsión que resiste una tubería bajo tensión debe calcularse en cada cambio de grado diámetro y peso de la tubería. El valor mínimo que resulte en cualquiera de los puntos analizados será la condición de frontera en operaciones reales de campo.En el caso de herramientas que se operan con torsión como es el de algunas herramientas de percusión, el valor de torsión obtenido por diseño deberá ser superior a la torsión necesaria, de lo contrario deberá cambiarse el diseño de la sarta.
Se debe de tomar en cuenta, al trabajar con las tuberías, que a medida que aumente la tensión el esfuerzo de torsión disminuye.
FALLAS EN LA TUBERIA
DE PERFORACIÓN
La combinación de los esfuerzos mencionados anteriormente fatiga más rápidamente a la tubería y la resultante de estas fuerzas es mucho más intensa que individualmente.
PROBLEMAS EN
LA PERFORACIÓN
PEGA DE TUBERIA
EMPAQUETAMIENTO
O PUENTEO
DERRUMBE O HINCHAMIENTO
DE SHALES REACTIVOS O
SOBRE PRESIONADOS
FORMACIONES FRACTURADAS
O INCONSOLIDADAS
ASENTAMIENTO O
ACUMULACION DE CORTES
CEMENTO
O BASURA
PEGA DIFERENCIAL
GEOMETRIA
DEL POZO
PEGA DE TUBERIA
AL BAJAR O SACAR
LA BROCA
PESCA
Un pescado es un objeto indeseable en el pozo, el cual debe ser recuperado, apartado, eliminado o molido antes de proseguir con la perforación. Al proceso de recuperación de un pescado se le llama pesca. Ésta es una operación muy importante que requiere equipo especial dentro de la sarta de perforación para ser bajado dentro del hueco para que atrape y saque el pescado. Si el pescado no puede ser recuperado, será necesario cementar y desviar el pozo.
EQUIPO DE PESCA :
CANASTA PARA
CHATARRA
IMAN DE
PESCA
BLOQUE DE IMPRESIÓN
HERRAMIENTAS PARA
MOLER
OVERSHOTS
SPEARS
WASHOVER PIPE
INDICADOR DE
PUNTO LIBRE
JUNTAS DE
SEGURIDAD
Y BUMPER SUBS
MARTILLOS Y
ACELERADORES

BHA
ENSAMBLAJES DE FONDO
BOTTOM HOLE ASSEMBLY
Es uncomponente de la sarta de perforación y esta integrado por el conjunto de todas lasherramientas entre la broca y La tubería de perforación. Esta puede ser simple ocompuesto y su longitud varia entre 500' y 1500' según las condiciones de operación(pesca, perforación, reparación o workover, pruebas de formación etc).
Antiguamente el BHA solo se usaba para dar peso a la broca, hoy tiene muchospropósitos adicionales como:

a. Proteger a la tubería de perforación de la sarta de las excesivas cargas deflexión y torsión.
b. Controlar la dirección y la inclinación de los huecos direccionales.
c. Perforar huecos más verticales. (sin inclinación).
d. Perforar huecos más derechos.(sin espirales).
e. Reducir la severidad de las Pata de perro (Dog legs), Ojo de llave (Key seats) yde los filos.
f. Mejorar el comportamiento de la broca.
g. Minimizar los problemas de perforación. (Vibración de la sarta y del equipo).
h. Minimizar atasques por diferencial.
i. Asegurarse que la sarta de revestimiento baje en el hueco sin problemas.(Existeuna relación directa entre el hueco útil y el diámetro del revestimiento).
j. Como una herramienta de Pesca, Pruebas y de operaciones de Mantenimiento yservicios de pozos
1930
PARADA CONEXIÓN Y
CORRIDA DE BHA
BIBLIOGRAFÍA

LA SARTA DE PERFORACIÓN PETROLERA ; http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/32998/1/mendozavazquez.pdf
DISEÑO DE SARTA DE PERFORACIÓN ; http://www.aipmac.org.mx/mexico/Trabajos/Aula4/01.pdf
PARADA , CONEXIÓN Y CORRIDA DE BHA; ftp://190.145.37.157/SIG%20ERAZO%20VALENCIA/Procedimientos%20EVSA/Procedimientos%20Perforacion/PDF/PER-P-023%20PARADA%2c%20CONEXION%20Y%20CORRIDA%20BHA%20EV.pdf
DISEÑO DE PERFORACIÓN DE POZOS ; http://oilproduction.net/cms3/files/Diseno%20de%20perforacion.pdf
MUCHAS
GRACIAS
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