CAPITULO 6.- SISTEMA DE CIRCULACIONPERFORACIN I
UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHOFACULTAD DE CIENCIAS
INTEGRADAS DE VILLA MONTES
INGENIERA DE PETROLEO Y GAS NATURAL
TEMA: SISTEMA DE CIRCULACION
ASIGNATURA: PERFORACION I SIGLA: PRQ036
PRESENTADO POR: CARMEN ISABEL CHAVEZ VACA
PAOLA ANDREA VALDEZ
RONALD BLAS
SEMESTRE: QUINTO
DOCENTE: ING. NELSON HUCHANI
CIUDAD UNIVERSITARIA: 2015/06/18
VILLA MONTES TARIJA BOLIVIA
INDICE
PROLOGO:PAG.RESUMEN_____________________________________________________
4SISTEMA DE CIRCULACION_____________________________________
41.-INTRODUCCION_____________________________________________ 4
1.1.-SISTEMA DE CIRCULACION DE FLUIDO_____________________
42.-COMPONENTES______________________________________________ 5
2.1.-DEPOSITO DE MATERIAL__________________________________ 5
2.2.-DEPOSITO A GRANEL____________________________________
53.-TANQUE DE FLUIDO_________________________________________ 6
3.1.-CAJONES DE LODO______________________________________
65.-BOMBAS DE INYECCION______________________________________ 7
5.1.-BOMBAS DE LODO_____________________________________ 7
5.2.-PARTES DE UNA B0MBA_________________________________ 7
5.2.1.-PARTE HIDRAULICO________________________________ 8
5.2.3.-CUERPO HIDRAULICO______________________________ 8 5.3.-BOMBA
DE TIPO DUPLEX_______________________________ 95.4.-BOMBA
TRIPLEX_______________________________________ 9 .-PARTE
MECANICA__________________________________ 10 6.-MANIFOLD DE
LODO_______________________________________ 117.-LINEAS DE
ABASTECIMIENTO SUPERFICIAL Y STAND PIPE_______ 118.-MANGUERA DE
PERFORACION_______________________________ 128.1.-MANGUERA
ROTATORIA________________________________ 128.2.-MANGUERA DE
CIRCUITO HIDRAULICO___________________ 12
8.2.1.-MANGUERA DE CIRCULACION________________________ 9.-GRUPO
DE CONTROL DE SOLIDOS___________________________ 13 9.1.-SEPARADOR
DE GAS/LODO_____________________________ 13 9.2.-ZARANDA
VIBRATORIA_________________________________
139.3.-DESGASIFICADORES___________________________________
149.3.1.-DESGAFICADORES CENTRIFUGOS___________________ 14
9.3.2.-DESGASIFICADORES DE VACIO______________________ 15
9.4.-DESARENADORES____________________________________ 15
9.5.-DESARCILLADORES__________________________________ 16
9.6.-CENTRIFUGAS_______________________________________ 16
9.7.-FUERZA G________________________________________
1710.-AGITADORES DE LODO__________________________________ 17
10.1.-COMO ACTUA UN AGITADOR_________________________ 17 10.2.-TIPO
DE AGITADORES_______________________________ 17 10.2.1.-LA POSICION
EN LA TANQUE______________________ 18 10.2.2.-POR LA FORMA DE SUS
ASPAS____________________ 1811.-EJERCICIOS DE
APLICACIN_____________________________
1912.-GRAFICAS_____________________________________________ 23
RESUMEN
El presente trabajo monogrfico tratar el tema de sistema de
circulacin en perforacin, tema de vital importancia para el
reconocimiento y comprensin de como este sistema cumple su
participacin en el funcionamiento de un pozo petroleroPara un mejor
entendimiento del tema, este estar dividido en captulos, que a su
vez estarn detallados minuciosamente y con todos los datos
necesarios que faciliten su comprensin....
SISTEMA DE CIRCULACION
1.-INTRODUCCIONEs un sistema cerrado que se inicia en el tanque
de succin desde donde el lodo es bombeado al interior del pozo por
medio de las bombas.Se desplaza por el interior de la sarta de
perforacin hasta el fondo del pozo, sale a travs de la barrena a
alta presin lubricndola y recogiendo los cortes de roca.Asciende a
la superficie a travs del espacio anular y termina en la criba en
donde las partculas de rocas son separadas.Luego pasa a travs de
los equipos de separacin de solidos donde las partculas ms pequeas
son retiradas, es acondicionado y colocado en el tanque de
succin.
1.1.-SISTEMA DE CIRCULACION DEL FLUIDO
En este sistema se trabaja con altas presiones, ya que consiste
en la circulacin de fluido qumico a altapresin, cuyo objetivo es
"Lubricar", "Refrigerar" y "Transportar" los escombros removidos
por la mecha a su paso dentro del terreno. Es de vital importancia
ya que sin este sistema el taladro no lograra penetrar ni siquiera
5 metros en el suelo, pues la friccin fuese tremenda y por
consiguiente tambin la temperatura aumentara y se fundira la
mecha.
Fig. 1 Circuito de Lodo
Piletas y tanques de acumulacin y tratamiento Equipamiento para
separacin de slidos Equipamiento para movimiento de fluidos
Equipamiento para tratamiento Equipamiento para bombeo de fluidos
Equipamiento para control de pozo.
2.-COMPONENTES:
2.1.-Depsito de Material qumico:
Es un cobertizo de almacenamiento , cerrado y se encuentra
localizada cerca de los cajones de lodo. Contiene almacenado sacos
de aditivos secos hasta el momento que sean precisados en el
tratamiento del lodo.Permiten almacenar grandes cantidades de
aditivos que se utilizan para la preparacin del fluido, como la
Barita y quepueden ser agregados al fluido en forma rpida.
2.2.-Tanques de fluido:Serie de tanques abiertos, a travs de los
cuales el fluido es circulado parapermitir que la arena y
sedimentos se depositen y sean retirados. Aditivos son mezclados
con el lodo y este es temporalmente almacenado antes de ser
bombeado nuevamente al pozo. Los tanques estn divididos en
comportamientos de acuerdo con su uso: cajn preparador, cajn
succionador, cajn decantador, cajn de acondicionamiento.
2.3.-cajones de lodo: Tanques de agua: Para almacenar agua a ser
utilizada en la preparacin de lodo. Pildorero: Depsitos grandes en
forma de embudo, que permiten el manejo de aditivos en forma rpida
y en grandes cantidades. Cajn preparador: Permite el almacenamiento
y manejo del lodo en superficie. Dentro del cual se encuentra un
dispositivo en forma de barril est montado encima del cajn de lodo.
A la vez es utilizado para agregar los qumicos a los fluidos.
Bombas de succin su funcin es mover grandes volmenes de fluidos a
baja y altas presiones. Cajn decantador: son esenciales en los
tratamientos de depuracin de solidos residuales. En l tienen lugar
los procesos de concentracin y reduccin de slidos producidos por
una sedimentacin fsica Las centrifugas son excelentes para
descartar slidos de baja gravedad para la recuperacin de barita.
Cajn de acondicionamiento :se encargan de acondicionar , reparar
slidos,. Los separadores no tiene parte mviles y el proceso de
separacin se lleva a cabo por diferencia de densidades entre los
fluidos.
Fig. 2 Presa de Lodos
3.-BOMBAS DE INYECCIN
3.1.-bombas de lodo- Son los componentes principales de
cualquier sistema de circulacin de fluido; funcionan con motores
elctricos conectados directamente a ellas o con energa trasmitidas
por la centras de distribucin. Tiene muchas potencias y son capaces
de mover grandes volmenes de fluidos a presiones altsimos. Existen
varios tipos de bombas y entre ellas estn: DUPLEX; TRIPLEX Y
CENTRIFUGAS; la diferencia entre ellas es el nmero de pistones.
Estas bombas son el corazn del sistema de circulacin. Las bombas
poseen un amortiguador de pulsaciones esto absorbe las vibraciones
y reduce los picos de presin producidas por la propia bomba esto
incrementa el tiempo de vida de las bombasTambin poseen un manmetro
que sirve para controlar la presin de bombeo
Fig. 3 Bombas de Lodo
3.2.-partes de una bomba: Podemos diferenciar dos grandes grupos
generales en los componentes de una bomba:
3.2.1.-parte hidraulica:Consta de las siguientes partes: Camisas
Cilindros Vlvulas Asiento de vlvulas Pistn Carrera embolada
Fig.4 Parte Hidrulica de la Bomba
3.2.2.-cuerpo hidraulico:El vstago tiene en su extremo la cabeza
de pistn, con la empaquetadura, que es la que presiona el fluido
para desalojarlo de la camisa
Fig. 5 Interior de un pistn de Bomba
3.2.3.-bombas de tipo duplexSon las ms usadas en una perforacin
puesto que constan de dos pitones suelen disponer de distintos
juegos de camisas y pistones que pueden proporcionar grandes
caudales a altas presiones, segn las necesidades de la
perforacin.Los caudales oscilan entre 500 y 1500 litros/minutos y
tienen presiones de hasta 30 kg/cm2.Estas bombas suelen denominarse
expresando en pulgadas su dimetro y recorrido. Son bombas que
llevan dos cilindros, y son de doble accin, es decir desplazan lodo
en dos sentidos en la carrera de ida y vuelta Este tipo de bomba
queda definido por: dimetro del vstago del pistn, dimetro de la
camisa y la longitud de la camisa.
Fig. 6 Bomba Dplex
3.2.4.-bombas triplexBombas Triplex: Son bombas que llevan tres
cilindros, y son de simple accin, es decir desplazan el lodo en un
solo sentido, este tipo de bomba queda definido por dimetro de la
camisa y longitud de la camisaSon tambin llamadas BOMBAS CAT
TRIPLEX estas bombas son de alta presin.Constan de tres pistones
que pueden tener hasta cinco tamaos distintos, que pueden llegar a
tener hasta una presin de 1500 PSI.Una bomba de pistn triple
muestra una fuerte capacidad de aspiracin y son ideales para
sistemas de limpieza.
Fig. 7 Bomba Triplex3.3.-parte mecanica: Cuerpo de acero
(fundicin de acero), ejes, cigeal, bielas, rodamientos y engranajes
de transmisin (chevron), bombas de aceite, etc. El movimiento de
rotacin del motor, (mecnico o elctrico), entra al eje del pin (eje
veloz) a travs de la transmisin, (cadenas o correas), y transmiten
el movimiento al cigeal por el chevron. El movimiento rotario, se
hace movimiento lineal por las bielas hasta la cabeza de biela y
luego a los pistones.
fig. 8 Parte Mecnica de la Bomba
4.-MANIFOLD DE LODOEs un sistema que tiene la finalidad de
asegurar el abasto de un lodo, que puede ser un solo a base agua o
una mezcla. El manifold es como una "Y" y selecciona de qu lado
permite el flujo del aire. Depende que uso se le d, en perforacin
de pozos un manifold nos sirve para equilibrar las presiones de
formacin. Consta de varias vlvulas y las principales con
estranguladores y tiene salida al campo o a un golpeador que
despide los gases y recibe los fluidos.
Fig. 9 Manifold de Fluido
Depende de qu uso se le d en la perforacin de pozos, un manifold
nos sirve para equilibrar las presiones de formacin. Cuenta con
varias vlvulas y las principales con estranguladores y tiene salida
al campo o un golpeador q despide los gases y recibe los
fluidos.
5.-LINEAS DE ABASTECIMIENTO SUPERFICIAL Y STAND PIPE
Lnea de descargas y retorno:Conecta las lneas que transportan el
lodo bajo presin. Los lneas se descargas llevan el lodo fresco y
tratado a la sarta de perforacin. La lnea de retorno lleva el lodo
conteniendo ripio y gases por gravedad desde la boca del pozo al
rea de acontecimiento. Tubo vertical (stand pipe):Est ubicada a una
de las partes de la torre y conecta lnea de descarga de las bombas
de lodo con la manguera de lodo, la cual se conecta con la unin
giratoria y permite el paso del lodo a travs de la misma. Tanto la
manguera de lodo como la unin giratoria se pueden mover
verticalmente hacia arriba o hacia abajo cuando as se requiera.El
stand pipe (tubo vertical) tiene un dimetro doble con relacin al
dimetro de las lneas de descarga y de la manguera de lodo. El
objeto de esa diferencia del dimetro es proveer en cierta medida la
disminucin del efecto de pulsacin, de las sobrecargas de pulsacin
generadas en las bombas de lodo.
6-MANGUERA DE PERFORACION6.1.-Manguera rotatoriaManguera de goma
con extremo muy fuerte flexible y reforzado que conectan al tubo
vertical en la unin giratoria debe ser reflexible para permitir el
movimiento vertical libremente.Actualmente existen en el mercado
mangueras para altas presiones, compresiones de trabajo
equivalentes a los tubos de acero.En los equipos se utilizan para
conexiones de alta entre piletas, bombas, lneas de jets, etc. SON
UTILES, facilitan el montaje y las conexiones, pero DEBE
VERIFICARSE las especificaciones de stas.
Fig. 10 Manguera Hidrulica
7.-EQUIPO DE CONTROL DE SOLIDO:
La funcin de esta rea es:Remover los recortes indeseables y
cualquier gas que haya ingresado al lodo. Est compuesto por:
Zaranda Desgasificador Desarenador Desarcillador Centrifuga Fuerza
Gravedad
7.1.-Zaranda Vibratoria
La zaranda vibratoria, tiene como funcin primaria separar la
fraccin ms gruesa de los recortes, partculas entre 74 (mesh 200 x
200) y 600 micrones (mesh 30 x 30) Se compone de una o varias
mallas separadas que estn montadas en un caja vibratoria que es
movida por un motor elctrico, el cual a travs de poleas o ejes, le
imprime la vibracin necesaria para separar los slidos del
fluido
Fig. 11 Zarandas vibratoria
7.2-Desgasificadores
Permite la separacin continua de pequeas cantidades de gas
presente en el lodo para evitar la reduccin de la densidad del
mismo, la eficiencia de las bombas de lodo y la presin hidrosttica
ejercida por la columna de lodo.Son los equipos que posibilitan que
los fluidos con gas provenientes del pozo, sean tratados, separando
el gasPueden ser de dos tipos: DESGASIFICADORES TIPO CENTRFUGO
DESGASIFICADORES DE VACO.
Fig. 12 Desgasificador de vaco
7.2.1.-Desgasificadores centrfugosOperan succionando el lodo
desde la pileta con la ayuda de una bomba centrifuga sumergida, e
impulsando el lodo a alta velocidad dentro de una cabeza o
recipiente y el choque del fluido con las paredes provoca la
separacin del gas del fluido
Fig. 13 Desgasificador centrifugo
7.2.2.-Desgasificadores de vaco
Fig. 14 Desgasificador Hay varias marcas y modelos pero todos
funcionan de la misma manera Operan separando el gas del lodo por
choque o escurrimiento laminar en una atmosfera al vaco facilitando
q facilita la separacin8.-DESARENADOR
Los slidos que no pudieron ser separados en la zaranda, son
separados en los desarenadores (hidrociclones) que son conos de 12
Pulg de dimetro, remueven slidos dentro del rango de 74 a 40
micrones, a un caudal de 500 a1500 gal/min.
Fig. 15 desarenador
9.-DESARCILLADORES
Los slidos que no pudieron ser separados en los desarenadores,
son separados en los desarcilladores (hidrociclones) que son conos
de 4 Pulg de dimetro interno, remueven slidos dentro del rango de
40 a 25 micrones, procesan entre 600 a 1500 gal/min.
10.-CENTRIFUGA
Son el ltimo eslabn en la cadena de control de slidos que
remueven slidos finos y ultra finos (2 a 15 micrones). Consiste de
un tambor cnico que gira a2000 hasta 4000 rpm, procesando 50 a 250
gal/min, son tiles para procesarfluidos de perforacin pesados
(recuperacin de barita)
Fig. 16 centrifuga 11.-FUERZA G:Normalmente se admite lmites de
G entre 5-7 veces el valor de la aceleracin de la gravedad (g = 9,8
m/s2).en valores mayores se acercan al valor de dao severo rpido de
las mallas.12.-AGITADORES DE LODO Los agitadores de lodo
proporcionan homogeneidad del lodo y ayuda a liberar los gases
restantes del depsito.
12.1.- Cmo acta un agitador?En todas las aplicaciones con
agitadores se requieren varios grados de turbulencia a pequea
escala y generar una corriente en el lquido. Generando una
corriente intensa, se pone en movimiento todo el contenido del
tanque, por lo que en el agitado interviene todo el volumen. La
mayora de estas aplicaciones generan una turbulencia importante y
la eficacia del agitado depende de la potencia de la corriente
generad
Fig. 17 Agitadores de fluido
12.2.-tipos de agitadores
Podemos clasificarlos por:
12.2.1la posicin en el tanque
12.2.2.-por la forma de sus aspas
Para altos caudales Para la dispersin de gases Para el
intercambio trmico Para altas viscosidades Para bajos caudales
13.-EJERCICIOS DE APLICACIN
13.1.-) Aumenta la =1,15 a1, 28 teniendo un sistema de
circulacin de 220 m de lodo (densidad de la barita a 4,16gr/cm)
Datos P= peso material agregado= [kg]Df= densidad final =
[gr/cm]Do= densidad original =[gr/cm]D= densidad material
densificamte (barita) = [gr/cm]V= volumen del fluido = [m]PP=*220m=
39, 5 kgP= 39,5kg= 39,500gr
1 bolsa de baritina o1 saco = 50 kg1 sx 50kgX 39,500kg Sx=
790
13.2.-) Al empujar la perforacin las presiones, tramos se
utiliza lodo natural (agua dulce + las partculas de la perforacin)
y a medida que avanza la perforacin y se va profundizando el pozo
se va separando el lodo agregando aditivos segn las condiciones
necesarias pero una caracterstica importante que debe tener el lodo
es que debe producir o debe formar una pelcula de 2mm entre las
paredes del pozo y el lodo adems 10mm de filtracin en 2sg.Para
elevar el peso del lodo se adiciona baritina y con esta se crea un
gradiente de presin mayor. Los aditivos:Lodo pesado =16 Lb/gal peso
del agua = 8,33 Lb/gal
DatosSolidosLivianos = 2,5gr/cc } 1mPesados = 4,3gr/ccHO=
68%)Vol. 68% = agua 1,92=Vol. 82% = solido1, 92= X= % baritina1,
92= (0, 32 x) = % baritina
4, 3x - 2, 5x=1, 92+0, 68+1,376
X= = 0,076% baritina0, 32 x = 0, 32 0,076= 0,244%
baritinaBent=0,244*4, 3= 1, 0492 kgBent=0,076 * 2, 5 = 0, 19
kgAgua= 8, 33 = 9, 68 kg
13.3.-Determinar la concentracin de barita y solidos de baja
densidad en un fluido de emulsin inversa.Datos Densidad 1.55gr/cc
x8.345 = 12.93lb/galAgua 18%Aceite 55%Solidos 27%CACL 250 000
PPMRAC/AG 75/25ASG = peso especfico, Ads =peso especfico solidos
disueltosAw =peso especfico densificante, C = salinidad fase acuosa
ppmMw = densidad del fluido lb/gal, Vcs = vol. Corregido de los
sol. Disueltos %Vhgs = solidos alta gravedad %, HGS = solidos de
alta gravedad lb/bblVlgs = solidos baja gravedad %, LGS = solidos
baja gravedad lb/bblV = volumen de aceite %, Vw = volumen de agua
%Vds. = volumen de solidos disueltos %, Xds = coeficiente de
solidos disueltos.Xds = = = 0.3333Vds = = = 1.50%Vcs =100 - V -
Vds= 100 55 18 1.50= 25.5%Ads = 4.91 3.652 x C x = 4.91 3.652 x
250,000 x= 3.99ASG==ASG=3.33Vlgs == = 13.86%LGS =Vlgs x 9.1= 13.86
x 9.1 = 126.12 lb. /bbl. x= 360.70kg/mVhgs =Vcs Vlgs = 25.5 13.86 =
11.64%HGS = Vhgs x 14.7 = 11.64 x 14.7 = 171.108lb. /bbl. X=
489.36kg/mCuantos m de diesel se necesitan para incrementar la
relacin AC/AG de 75/25 a 80/20 para un volumen de 150m.= Vw - V=
0.25 0.75= 0.25 m. Lodo x 150m = 37.50m
14.-GRAFICASBOMBAS DE LODO
LINEA DE DESCARGA Y RETORNO
TUBO VERTICAL (STAND PIPE)
Fig. 21
MANGUERA ROTATORIA
AREA DE ACONDICIONAMIENTO DE FLUIDO
ZARANDA
U.A.J.M.S. INGENIERA DE PETRLEO Y GAS NATURALVI - 9