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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
SISTEMA ROTATORIO
ING BERNARDO MARTELL ANDRADE
ING URIEL FIDEL SEVILLA COVARRUBIAS
Mesa rotaria
Buje
maestro
Bushing
kelly
Válvula
seguridad
kelly
Válvula
seguridad
Unión
giratoria
El objetivo del sistema rotatorio es proporcionar la acción de rotación a la barrena para que realice la acción de perforar.
En la actualidad existen tres formas de aplicar rotación a la barrena y son:
a. El sistema rotatorio convencional.- Es superficial y transmite la rotación a la tubería de perforación a través de sus componentes que son:
Mesa rotaria (rotaria)
Buje maestro (buje)
Bushing kelly (bushing)
Kelly (flecha)
Unión giratoria (swivel)
Sarta de perforación
Sistema de rotación
a. Sistema rotatorio convencional
b. Top drive
c. Motor de fondo
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Sistema de rotación Mesa rotaria
Mesa rotaria.- Tiene como objetivo proporcionar el movimiento giratorio, que en conjunto con los bujes es transmitido a la flecha, al swivel y a la sarta de
perforación. El movimiento de rotación en la rotaria se realiza mediante flechas y engranes.
Capacidad de carga de la rotaria. Mesa rotaria
Buje
maestro
Bushing
kelly
Válvula
seguridad
kelly
Válvula
seguridad
Unión
giratoria
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Sistema de rotación Buje maestro
Rotaria
Buje maestro
Bushing
Kelly o Flecha
Pins
El buje maestro se instala en la mesa rotaria y es el elemento que junto con la cuñas fijan la sarta de perforación a la rotaria para transmitirle el movimiento.
Cuñas
Buje maestro
El Bushing o Bushing kelly se instala en el extremo inferior de la flecha (kelly) y se une al buje maestro mediante unos pines para transmitir el movimiento a la fleecha.
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Las flechas
estandar miden
12.20 m (40 pies)
con una sección
útil de trabajo
de 11.8 m (37
pies).
Sistema de rotación Kelly o flecha
La flecha (kelly).- Es un elemento de acero de forma cuadrada o hexagonal que se instala en la parte superior de la tubería de perforación, en ella se instalan válvulas de seguridad en ambos extremos para el control de flujos del pozo.
Tubo lavador
Cuello de ganso
Kelly o flecha
En la parte superior de la flecha se conecta la unión giratoria, en la parte inferior antes de la válvula de seguridad se instala un elemento llamado sustituto que evita el desgaste de la flecha por la rotación.
Kelly hexagonal
Kelly cuadrado
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Unión giratoria (swivel.- Este elemento esta sostenido por la polea viajero (block)
y se instala en la parte superior de la
flecha. Tiene cuatro funciones básicas:
Soportar el peso de la sarta de
perforación y sus accesorios.
Permite que la flecha gire sin enredar
el cable
Conecta el sistema de circulación con
el sistema de rotación.
Provee un sello hermético permitiendo
el bombeo del lodo a alta presión. Nota.- En los equipos marinos la polea viajera esta provista de un compensador que absorbe los movimientos oscilatorios ascendentes y descendentes de las plataformas. Estos movimientos varían de 4.5 a 7.5 m.
Sistema de rotación Unión giratoria o swivel
Polea viajera
Gancho
Kelly
Manguera flexible
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Sistema de transmisión de la rotación.- El sistema de transmisión de la rotación de la superficie a la barrena se realiza mediante la sarta de perforación. La sarta de perforación esta compuesta por:
Tubería de perforación (TP).- Es la tubería que se instala inmediatamente arriba de los lastra barrenas ó tubería pesada. Sus características son: diámetro, peso, resistencia y longitud.
Tubería pesada (heavy walled).- Esta tubería se instala inmediatamente debajo de la tubería de perforación. Proporciona el paso de transición entre los lastra barrenas y la TP para evitar daños a la TP por la rigidez de los lastra barrenas, ayuda a mantener en tensión a la TP y aporta peso a la barrena.
Lastra barrenas (drill collar).- Es la tubería que se instala arriba de la barrena. Son muy pesados y son los que proporcionan el peso a la barrena para perforar, el rango de diámetro de esta herramienta es de 3 a 12 pg, su longitud promedio es de 9.5 m.
Sustitutos.- Son utilizados para unir tubería con diferente rosca
Estabilizadores.- Son instalados entre los lastra barrenas como protección de los mismos y mantienen la dirección de la barrena, algunos son equipados con elementos de corte (carburo de tungsteno).
Sistema de rotación Sarta de perforación
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El Top Drive.- Es un equipo superficial utilizado para imprimir rotación a la sarta de perforación sin la utilización de la mesa rotaria ni la flecha (kelly).
Unión giratoria integrada
Manguera flexible
Motor eléctrico
Árbol de transmisión
Caja de transmisión
Sistema de rotación Top drive
Sus principales componentes son:
Unión giratoria
Block
Gancho
Guía
Elevador
Motor
Árbol de transmisión
Caja de transm
Sustituto
Preventores
Llave de apriete
Manguera flexible
Preventores tipo BOP
Llave de apriete
Sustituto
Control remoto para el gancho
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Sistema de rotación Top drive
El Top drive es una herramienta de reciente innovación, su utilización esta muy difundida en la perforación costa afuera por las ventajas que en ella representa, sin embargo en tierra esta mas restringido por su alto costo. La capacidad de carga oscila de 350 a 750 ton y la potencia de su motor de 600 a 2100 HP.
Ventajas del Top drive
Reduce el tiempo de perforación.
La potencia de rotación es mas eficiente (r.p.m.)
Permite rotar y circular mientras se mete o extrae
tubería.
Elimina 2/3 de las conexiones al perforar con
lingadas.
Mejora el control direccional.
Toma núcleos en intervalos de 27 a 29 m.
Mejora la eficiencia de la perforación bajo
balance.
Ayuda en la prevención de pegaduras.
Mejora la seguridad en el manejo de la tubería.
En plataformas no es necesario desconectar las
lingadas.
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Sistema de rotación Top drive
Alto costo de mantenimiento
Equipo muy pesado.
Perdida de tiempo al instalarlo y
desmantelarlo en equipos
terrestres.
Operado desde la caseta de control del perforador
Al ser un elemento de reciente innovación, su utilización es muy costosa, razón por la cual únicamente se utiliza en perforación costa afuera y en tierra en pozos:
Desventajas del Top drive
Horizontales
Multilaterales
Desviados
Perforación B.B.
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El Motor de fondo.- Esta herramienta es sub superficial, ya que se instala inmediatamente arriba de la barrena y la acción de rotar es generada por el fluido de perforación.
Sistema de rotación Motor de fondo
Barrena
Porta barrena
Motor
Al circular el lodo de perforación presurizado a través del estator y el rotor da lugar a la rotación que es transmitida directamente a la barrena.
Esta herramienta es muy utilizada en pozos desviados, horizontales y multi laterales en combinación con el sistema convencional (mesa rotaria).
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