Cables de Perforacion 1

By Oscar Cortegana

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Programa de Adiestramiento

4. CABLES DE ACERO DE PERFORACION

DEFINICION: Es el elemento nexo entre el gancho del bloque y el centro de poder o

malacate a través del castillo

4.1. Descripción.

Esta compuesto de un número de hebras de alambre enrolladas helicoidalmente alrededor

de un núcleo de cáñamo o alambre en una longitud uniforme de tendido. Es el elemento

que sirve para manipular las cargas suspendidas por el gancho (hook) durante las

operaciones de perforación o completación de pozos. Estas cargas son: La sarta de

perforación, la tubería de revestimiento, la sarta de producción ó completación, la sarta de

pesca.

Constituye una de las partes de mas alto costo y mayor nivel de peligro y se trata de

alargar la vida, operativo segura realizando cortes periódicos con el fin de que el desgaste

sea uniforme.

El máximo esfuerzo del cable se produce cuando se baja tubería de revestimiento y en las

operaciones de pesca.

PARTES DEL CABLE DE ACERO:

a.-Alambres ó hebras que forman los torones (wires)

b.-Cordones ó torones (strands)

c.-Núcleo ó alma (core)

d1.-Trama de los alambres que forman los cordones.

D2.-Trama de los cordones.

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a. ALAMBRES O HEBRAS (WIRES): Son los que constituyen los cordones ó torones,

estos alambres varían en número, dando como resultado diferentes diámetros de

cable

b. CORDONES O TORONES (STRANDS): Están constituidos por varios alambres de

menor diámetro. Estos cordones se enrollan helicoidalmente alrededor de un alma

ó núcleo para formar el cable.

c. NUCLEO O ALMA (CORE): Alrededor del cual están envueltos los cordones ó

torones y puede ser una cuerda de fibra (manila dura) ó de alambre.- Según el API.

este núcleo no puede ser yute ó cáñamo de la india. La principal ventaja de los

cables con alma de fibra es su mayor flexibilidad por lo que puede enrollarse en

tambores y poleas más pequeñas sin dañarse comparando con un cable de alma

de acero. La principal ventaja del cable con alma de alambre consiste en su mayor

resistencia. Es mucho más rígido que el cable con alma de fibra. y por ello su uso

está restringido a operaciones de perforación profunda, en la que el equipo es

grande y todas las poleas y tambores son de gran tamaño.

d1. TRAMA DE UN CABLE (strands and wire Lays): Describe la dirección en la que los

alambres y los torones están envueltos con respecto a uno del otro y puede ser:

A). TRAMA DERECHA, TRAMA REGULAR

(RIGHT LAY – REGULAR LAY)

TRAMA DERECHA Quiere decir que los torones están torcidos en dirección de la

mano derecha cuando se ve desde una punta del cable.

TRAMA REGULAR: Describe el arreglo individual de los alambres de un torón y

significa que los alambres están formando el torón

dirigiéndose en sentido contrario a la dirección en que se

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colocaron los torones para formar el cable. En el caso de

trama derecho, trama regular, los alambres de cada

torón están torcidos hacia la izquierda.

B). TRAMA IZQUIERDA, TRAMA REGULAR: (LEFT LAY, REGULAR LAY)

Torones torcidos hacia la izquierda y los alambres que conforman el torón hacia la

derecha

C). TRAMA DERECHA, TRAMA PARALELA : (RIGHT LAY, LANG LAY)

Los torones torcidos hacia la derecha y los alambres que conforman el torón

en la misma dirección.

D). TRAMA IZQUIERDA , TRAMA PARALELA : (RIGHT LAY, LANG LAY)

Los torones torcidos hacia la izquierda y los alambres que conforman el torón

en la misma dirección.

EL CABLE DE ACERO SE DESCRIBE POR:

1. Tamaño del cable o diámetro φ

2.-Número de torones usados en él.

3.-Número de alambres para cada torón.

4.-Material del alma (core)

5.-Trama de los torones (STRANDS LAY)

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6.-Trama de los alambres que forman los torones (WIRE LAY)

EJEMPLO: Un cable trama derecha, trama regular, alma de fibra de 6x19 queda

bien identificado por que se describe lo trama, y con los números 6

(números de torones usados) 19 (número de alambres para formar un

torón), la descripción es completa.

Los alambres usados para formar un torón pueden tener diferentes diámetros en algunos

diseños de cables. Para aumentar la resistencia y la vida útil del cable, algunos diseños de

cables usan un alambre más delgado para llenar el espacio que normalmente en los

torones no tiene alambre, este alambre de relleno cuando se usa se designará en la

descripción generalmente con el término RELLENO O SELLADOR

EJEMPLO # 1: 6x7 construcción 6 Torones (strands) x 7 alambres por torón (wires to

strand)

EJEMPLO # 2: 6x37 6 torones , 37 alambres pro toron

El cable de perforación usado en operaciones rotarias está siempre arriba del nivel del

suelo, nunca baja al agujero.

Se requiere un cable relativamente corto y su longitud no depende de la profundidad del

pozo. sino de la altura de la torre y del número de vueltas que da en las poleas de la

corona y en la polea viajera.

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Aunque la línea es relativamente corta los esfuerzos a los que se somete son muy

grandes especialmente cuando se considera que las poleas alrededor de las cuales pasa,

son de diámetro pequeño originando un doblez severo, así como esfuerzos de tensiones

grandes en la línea.

Una falla de este cable puede causar costosas operaciones de pesca, de desviación y aún

abandono del pozo.

ESPECIFICACIONES DE LOS CABLES. Están fabricados de acero al Carbón

estirado en frio.

1.-Acero de arado extra mejorado (Extra improved plow steel = EIPS)

2.-Acero de arado mejorado (Improved plow steel= IPS).

3.-Acero de arado (Plow steel= P.S)

4.-Acero galvanizado

5.-Acero galvanizado en una etapa intermedia de preparado

Los dos primeros son los más usados para líneas de perforación debido a su alta

resistencia.

NOMENCLATURA DE CABLES:

FW= Filer wire constructión

PS= Plow steel

IPS= Improved plow steel

PF= Preformed

NPF= Non preformed

FC= Fiber core

IWRC= Independent wire rope core

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EIPS= Extra improved plow steel

RL= Right lay

LL= Left lay

4.4 USO DE LOS CABLES :

EN EQUIPO DE PERFORACION O SERVICIOS : Básicamente contribuir al movimiento

del bloque viajero para efectuar operaciones de manejos de cargas hacia Adentro o

afuera del pozo abierto o entubado. Dentro de estas operaciones podemos mencionar los

siguientes:

1.-Cambiar la broca

2.-Viajes redondos ó completos (round trip)

3.-Bajar tubería de perforación y revestimiento

4.-Servicios adicionales: Pescas, pruebas de

formación colocación de tapones de cemento.

SERVICIOS AUXILIARES:

1.-Toma de registros de desviaciones

2.-Para bombeos mecánicos

3.-Líneas de anclaje costa afuera

4.-Cables para izaje del mástil

5.-Para estabilizar los mástiles portátiles.

(Guy lines)

DIAMETROS DEL CABLE DE ACERO:

Perforación

6x19S; 6x12S profundidad superficial 1" -11/8

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6x25FW; FS; PF; profundidad media 11/8-11/4

RL; IPS; EIPS profundos 11/4-13/4

IWRC

(Regular lay)

Servicio auxiliar.

Sand Lines Prof. Superficial 1/4 - 1/2

6x7 Bright Galv Prof. Media 1/2 - 9/16

PF; RL; PS; profundos 9/16- 5/8

IPS; FC

CUIDADOS DEL CABLE DE PERFORACION.

Manipulando el carrete:

1. USO DE CADENA PARA LEVANTARLO: Cuando se levanta un carrete de

cable con cadena se debe colocar bloques de madera entre la cadena y el cable

para prevenir cualquier daño.

2. USO DE BARRAS: Las barras para mover los carretes deberían usarse contra

los lados del carrete y no contra el cable.

3. El carretel no debe rodarse o caerse sobre cualquier objeto punzante para evitar

que el cable sea dañado

4. Caídas: el carretel no debe dejarse caer desde una plataforma de caminos al

suelo, esto puede causar rotura al carretel y probable daño al cable.

5. Debe evitarse el lodo, tierra o escoria.

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MANIPULEO DURANTE LA INSTALACION:

1. Armado de bloques: Deben cuidarse de armarlo para tener un mismo desgaste

entre los lados de las canaletas de la polea

2. Cambio de cable o corte: Cuando se cambia ó se corta cable debe de colgarse el

bloque en una línea independiente. esto limita la tendencia al rozamiento contra

los protectores ó espaciadores, como también cualquier oportunidad de magullarlo

3. Rotando el carretel: Debe usarse un eje horizontal y tener un suficiente espacio

para que nada lo dañe.

4 Para levantarlo: Es mejor tener una buena maquina

5 Tensión del cable: Debe mantenerse una tensión adecuada conforme se desenrolla

el cable del carretel ó se enrolle en el.

6 Canastillo de fricción, (string grip) con unión giratoria (la culebra) Se usa para

reemplazar el cable viejo con uno nuevo. Esto además de ayudar a instalar el

nuevo cable previene que las torcidas pasen al nuevo cable.

7 Evitar el uso de solventes lo cual pueden ser dañino para el cable, si se tiene que

limpiar el cable debe hacerse con alguna escobilla.

8. Después de asegurar el cable en la pepa se debe mantener un número de vueltas

en el tambor de acuerdo al fabricante.

Consecuencias del mal manejo del cable de acero (guaya)

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FIJACION DE LAS GRAPAS

Tipo y Esfuerzos : Las grapas son el método preferido de fijación del cable. Se

recomiendan grapas forjadas del tipo "U" y/o de doble abrazadera. Cuando se fija, como

se describe, el método desarrolla 80 % del esfuerzo del cable en el caso de cable de 6

torones.

Doblado De Un Cable.- Cuando se fijan las grapas, la longitud de cable que se dobla para

hacer un "loop u Ojo" depende del tamaño del cable y de la carga a manipularse.

Zapata para cables (Thimble). Antes de doblar el cable y la zapata, estas deben ser

amarradas hasta el punto deseado, luego de doblarse y engramparse temporalmente.

Forma correcta de fijación. Para amarrar hay dos porciones de cable. Una es corta y la

otra es larga. La parte mas corta debe descansar verticalmente sobre la parte principal.

Para que las grampas estén correctamente colocadas, la abrazadera debe estar en

contacto con la parte mas larga y la parte en "U" en contacto con la parte corta del cable.

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4.6. FACTOR DE DISEÑO. Se usa para determinar los esfuerzos mas seguros del cable

y es determinado por la siguiente fórmula:

B FACTOR DE DISEÑO. = ------- Ff

B = Esfuerzo nominal del cable

Ff= Tensión en la línea rápida.

Cuando un cable es operado cerca al factor de diseño mínimo, se debe asegurar que el

equipo este en buenas condiciones operativas. El personal debe minimizar impactos

golpes, aceleración y deceleración de las cargas.

Según la experiencia, las operaciones con buen grado de éxito recomiendan los siguientes

factores de seguridad.

FACTOR DE DISEÑO MÍNIMO

- Línea o cable para herramientas (perfiles) ............................ 3

- Sand Line. ……………………………………………………. 3

- Rotary drilling line ……………………………………………… 3

- Servicio de levantamiento de cargas

diferente al de perforación (winches grúas). ......................... 3

- Para levantar el mástil o bajarlo ........................................... 2.5

- cable de perforación cuando se esta

bajando CSG ......................................................................... 2

- Trabajando tubería atascada y operación

parecida no muy frecuente ..................................................... 2

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La vida del cable varia con el factor de diseño, es por eso que cuanto mayor es el factor de

seguridad, mayor es el tiempo de vida útil.

EJEMPLO

Cable........... 1 3/8" ( 35 m.m.) 6x19 EIPS RL,RL.

Numero de línea 10

Carga del gancho 400,000 lbs. (181.4 Tn)

Las poleas tienen rodaje de bolillas y el factor de la línea rápida es:

1 n = Numero de líneas arriba Factor = ---------- e = Eficiencia n x e

Kn - 1 K= 1.04 Bolillas (ball bearing) e = ------------------ Ks.n.(K-1) K= 1.09 Chumaceras (Journal)

luego hallamos " e "

1.0410 - 1 0.4802 e = ------------------------------ = -------------- = 0.811 1.0410 x 10 (1.04-1) 0.5921 1 factor en la línea rápida = ------------------ = 0.123 10 x 0.811 W 1 Ff = ---------- => Factor = ------------ n x e n x e

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Ff = W x Factor = 400000 x 0.123

Ff = 49,320 lbs.

Luego el factor de diseño es entonces el esfuerzo nominal del cable de 13/8" dividida

entre la tensión en la línea rápida.

De tablas esfuerzo nominal de cable 13/8 EIPS = 192,000 lbs

192,000 Factor de diseño = --------------- = 3.9 49320

Cuando se trabaja cerca al factor de diseño mínimo se debe tomar en cuenta la eficiencia

del cable doblado alrededor de la polea conexión o tambor.

El cable debe mantenerse ajustado y muy bien arrollado en el tambor.

Esfuerzos instantáneos y severos son muy perjudiciales para el cable

La experiencia nos dice que el desgaste se incrementa con la velocidad. La economía

resulta de un incremento moderado de la carga y disminuyendo la velocidad.

Velocidad excesiva cuando el bloque esta subiendo sin carga puede dañar el cable.

MEDICION DEL DIAMETRO DEL CABLE.

Forma Correcta Forma Incorrecta

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MEDICIÓN DEL TRABAJO HECHO POR EL CABLE.

Como no se puede usar un cable hasta que se destruya, se requiere un método para

determinar cuando hay que cambiarlo.- La vigilancia ocular constante es indispensable

para localizar los puntos débiles. Probablemente el mejor método inventado hasta ahora

para estimar el servicio útil del cable es el uso de la tonelada-Milla. La Tonelada-Milla se

refiere al levantamiento de un peso de una tonelada corta ( 2000 # ) a la distancia de una

milla o 1.6 Km ( 5280 Pies ). Aun cuando el número de toneladas-milla de trabajo que un

cable ha ejecutado no es una indicación absoluta de su vida útil, es en cualquier forma un

método que se emplea para calcular la vida aproximada del cable. Los esfuerzos severos

y condiciones que aceleran el desgaste de un cable hacen variar la vida útil del mismo.-

Por ello la inspección ocular es muy necesaria.

El Trabajo principal del cable de perforación se concreta a cuatro operaciones especificas:

1- Perforación o hechura de agujeros.

2- Viajes redondos para reponer las barrenas gastadas.

3- Meter tubería de revestimiento.

4- Operaciones diversas como pesca y toma de muestras.

4.7.1. TRABAJO HECHO POR EL CABLE EN LA OPERACION DE PERFORAR

Para establecer el número de toneladas milla de trabajo que el cable ha hecho en el curso

de las operaciones normales de perforación es necesario cuantificar el ciclo de

operaciones que comprende la perforación de una distancia equivalente a la longitud del

vástago o Kelly.

Un ensayo para cuantificar el trabajo hecho por el cable empieza con el vástago colocado

en su vaina (Rat hole). Luego las operaciones del ciclo son como sigue.

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L Saca kelly del rat hole

L+L Perfora Kelly y saca 1

L+L Repasada (baja y sube)

L+L Conecta tubo, levanta, conecta y baja Tubo 2

L+L perfora kelly y levanta kelly hasta mesa


L+L conecta tubo, levanta, conecta y baja tubo 3



L+L conecta tubo, levanta, conecta y baja tubo 4



L+L conecta tubo, levanta, conecta y baja 5



L Mete Kelly en el "rat hole"

El cable ha recorrido 30 veces "L". La profundidad es 5 veces "L".

Un viaje Redondo (round trip) seria 5Lx2 = 10L .

Entonces para perforar hasta la profundidad 5L el cable ha hecho un trabajo de ± 3 veces

un viaje redondo o round trip 3x10L = 30L

Descomponiendo los movimientos en sus respectivos pesos tenemos:

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1.- El conjunto de la polea viajera

2.- Tubería de perforar

3.- El peso adicional del conjunto porta barrenas.

Cuando son pozos someros => Perforación < > 3 trips.

Cuando son pozos profundos las cargas livianas no se consideran por lo que:

perforación < > 2½ trips

El API sostiene que toda perforación debe considerarse 3 TRIPS

- Analizando, si tenemos que perforar sin interrupción, esto equivale

aproximadamente a 3 viajes redondos.

- Cuando los pozos son pocos profundos las cargas livianas tambien se consideran.

- La práctica 9B recomendada por el API indica que el trabajo del cable

desempeñado en la perforación debe considerarse que es tres veces el trabajo

hecho en un viaje redondo a la profundidad total. Expresado en forma de ecuación

TD = 3 TTD

1 TON = 2000 Lbs 1 MILLA = 5280 FT.

TD = trabajo total en TON-MILL para perforar hasta una profundidad D (total)

TTD= Trabajo en TON-MILL hecho por el cable en un viaje redondo a la profundidad D

(total)

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El trabajo hecho por el cable al perforar entre viajes redondos

(cambio de broca) se encuentra en la siguiente ecuación:

TD = 3 ( T2 - T1 )

TD = TON-MILL de perforación en el intervalo (1-2)

T1 = TON-MILL por viaje redondo a la profundidad 1

T2 = TON-MILL por viaje redondo a la profundidad 2

TD = 3T1 + 3 (T2-T1)+3 (T3-T2)+.....3 (TD-TTD)

TD = 3TTD

T1 = TON-MILL durante el primer viaje redondo

4.7.2. TRABAJO DE CABLE EN UN VIAJE REDONDO

El ciclo de operaciones desarrolladas durante un viaje redondo con la tubería de

perforación se describe brevemente :

1. la tubería de perforación se levanta la longitud del vástago eso incluye el peso de

toda la tubería, el vástago y el conjunto de la polea viajera.

2. Se quita el vástago y se baja el agujero inclinado (rat hole o hueco del kelly); el

peso considerado en esta operación es solo el del vástago y el de la polea

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3. La tubería de perforación se levanta la distancia de una parada, esta se desconecta

y se apila en la torre, se levanta con el cable todo el peso de la tubería de

perforación y el conjunto de la polea.

4. El conjunto de la polea se baja hasta el piso (mesa rotaria o rotary table) y se

engancha a la tubería de perforación para iniciar otra elevación, el peso manejado

por el cable es solo el de la polea viajera.

5. Se repite los pasos 3 y 4 hasta que toda la tubería de perforación se ha sacado del

agujero.

Al regresar la tubería de perforación al agujero, el procedimiento previamente descrito se

repite a la inversa Sin embargo los pesos manejados y las distancias recorridas serán

idénticas

Un análisis de los pasos 1 al 5 muestra que el conjunto de polea viajera y elevador se

mueve una distancia aproximada igual al doble del largo de una parada al sacar la tubería

de perforación del agujero y también una distancia de aproximadamente el doble del largo

de una parada al meter al agujero. Por lo tanto para el viaje redondo el trabajo hecho por

el cable al mover el conjunto de polea será igual al peso de este último multiplicado por

cuatro veces la profundidad del agujero; cuando se supone que la tubería de perforación llega al fondo, por lo tanto para el viaje redondo el trabajo hecho por el cable

al mover el conjunto de poleas será igual peso de este último multiplicado por cuatro

veces la profundidad del agujero cuando se supone que la tubería de perforación llega al

fondo. El trabajo del cable en toneladas millas desempeñado al levantar y bajar el conjunto

de polea viajera y elevador en una operación completa de viaje redondo es :

1 milla = 5280 pies

1 Ton Corta = 2000 lbs

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4 DM Tblock = --------------------- -5280 x 2000

Tbloque = trabajo en ton-mill por mover el conjunto de la polea

D = profundidad del hueco en pies.

M = peso total del conjunto polea viajera elevador (lbs)

Al sacar la tubería de perforación del agujero, se hacen dos suposiciones para poder

desarrollar una fórmula sencilla para calcular el trabajo del cable estas suposiciones son :

1. El vástago se supone que tenga un peso equivalente a una parada de tubería de

perforación.

2. La tubería de perforación se supone que llegue al fondo del agujero. Un factor de

corrección se incluye para compensar el peso adicional de las porta barrenas.

El trabajo hecho por el cable al sacar la tubería del agujero es igual a la suma de los

trabajos requeridos para sacar cada parada de tubería del agujero y se puede expresar :

Ls.n.Ws+Ls(n-1)Ws+Ls(n-2)Ws+.....+Ls{n-(n-1)Ws Tt = -------------------------------------------------------------------------- ............ 2 5280 x 2000

Tt = Trabajo en Ton-mill al sacar la tubería del agujero

Ls = Longitud de una parada de tubería de perforación ft

( )sst LWnnt ×+=

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Ws = Peso de una parada de drill pipe Ft/stand

n = Número total de paradas en el agujero

Si analizamos la ecuación anterior vemos que el promedio de los pesos levantados es

igual a la mitad de la suma del peso inicial de carga mas el peso final de carga.

1 Wavg = ----- ( Ws + nWs) ……………........3 2

Wavg = peso promedio levantado Lbs

0

Ls . n . Wavg Tt = ---------------------- …………….. ......4 5280 x 2000

Ejemplo. 1

n = 5

5LWs + LWs (5-1) + LWs (5-2) + LWs (5-3) + LWs (5-4)

5LWs + 5LWs - LWs + 5LWs - 2LWs + 5LWs - 3LWs + 5LWs - 4LWs

5 (5LWs) - (LWs + 2LWs + 3LWs + 4LWs)

25LWs - 10LWs = 15LWs

5Ls(5Ws - 2Ws) = 15 Ls Ws

½(1W+5W) = 3W

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Al peso de la tubería la corregimos por flotabilidad en el lodo de perforación y tenemos el

termino Wm .

Wm= Peso efectivo unitario en Lbs/pie corregido por flotabilidad en el lodo de

perforación

Entonces tenemos : Ws = Ls x Wm

1 Wavg = ----- ( Ls Wm + Ls n Wm ) ..............5 2

Si combinamos la ecuación 4 y 5

sabiendo que (Ls. n = D) tenemos :

D 1 Tt = ----------------- x --- ( Ls Wm + Ls.n.Wm ) ….......6 5280x2000 2

Suponiendo que las pérdidas por fricción entrando al agujero son iguales a las que se

tiene saliendo del mismo, el trabajo hecho por el cable al meter la tubería al agujero puede

también encontrarse con la ecuación 6, el trabajo total del cable ejecutado por la

manipulación de la tubería de perforación en operación de viaje redondo será igual que la

ecuación 6 multiplicada por ( 2 ).

D 1 Tp = ------------------ x 2 x ------ ( Ls.Wm. + Ls.n. Wm ) .….……...7 5280x2000 2

D * Wm Tp = ----------------- ( Ls + D ) ……….....8 5280x2000

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Tp = trabajo en TON MILL verificado al manejar la tubería de perforación durante un viaje

redondo completo.

Como se ha dicho, por conveniencia se supone que la tubería llega hasta el fondo del

agujero. Como el peso unitario de la barrena y los porta barrenas son mayores que el peso

unitario de la tubería de perforación, el trabajo adicional ejecutado por el cable en sacar y

bajar este peso adicional es igual o dicho peso multiplicado por la distancia. El trabajo total

adicional desempeñado por el cable en una operación de viaje redondo es:

2 x C x D Te = -------------------- ........9 5280x2000

Te = Trabajo en TON-MILL desempeñado al mover el peso excedente del conjunto

barrena + porta barrena.

C = Exceso de peso sumergido del conjunto barrena-portabarrena sobre la tubería de

perforación Lbs.

D = Profundidad del pozo en pies.

El trabajo total hecho por el cable en un viaje redondo es igual a la suma algebraica del

trabajo hecho al mover:

(1) El conjunto de la polea viajera

(2) Tubería de perforación.

(3) El peso adicional del conjunto porta barrenas

Si el ciclo de operaciones es tal que las ecuaciones 1,8,9 definen adecuadamente el

trabajo del cable para la operación total de viaje redondo entonces al combinarlas

tenemos:

4*D*M D*Wm*(Ls + D ) -2*C*D

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Tr = ------------------- + ------------------------- + ------------------- 5280 x 2000 5280 x 2000 5280 x 2000

4*D*M + D*Wm*(Ls + D) + 2*C*D Tr = -------------------------------------------------- 5280 x 2000

D*(Ls + D )*Wm 4*D*(M + 0.5*C ) Tr = ------------------------- + -------------------------- 10'560,000 10'560,000

D*(Ls + D)*Wm D*(M + 0.5*C) Tr = ------------------------ + ------------------------ 10'560,000 2'640,000

Para cuando se baja tubería de revestimiento en primer lugar es solo el viaje de bajada y

en segundo lugar no hay un peso de exceso como en el caso de tener BHA.

Luego la fórmula se transformaría en :

1 C = 0 Tcsg = ------ Tr 2

1 D*(Ls + D )*Wmcsg D*(M + 0.5*C) Tcsg = ----- { ----------------------------- + -----------------------} 2 10'560,000 2'640,000 1 D*(Ls + D)*Wmcsg + 4*D*M Tcsg = ------- (--------------------------------------------) 2 10'560,000

Esto es correcto cuando la tubería es de un solo peso.

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4.8. VALUACION DEL SERVICIO DEL CABLE (Guaya).

Para la evaluación comparativa del servicio de los cables de perforación se suman las

Ton-mill de todos los trabajos realizados por esta

Estos trabajos pueden ser :

- Viajes redondos

- Operaciones de perforación y coreo.

- Viajes cortos

- Bajadas de casing

- Moliendas

- Pescas

- Pruebas de formación, etc.

La suma de todas estas operaciones nos dará el total de trabajo en Ton-Mill realizados por

el cable.

La evaluación del cable de perforación en Ton-Mill/ft puede determinarse, dividiendo el

total de Ton-Mill para todas las operaciones en los pozos que se hizo por la longitud

original del cable en pies que se utilizo.

PRÁCTICA DE CORRIDAS Y CORTES DE LOS CABLES DE PERFORACIÓN (GUAYA)

Tiempo de Servicio. El tiempo de servicio de un cable de perforación puede extenderse

usando un adecuado programa de corrida y cortes basado en el incremento de servicio.

La sola inspección ocular para determinar cuando correr o cortar cable trae como

consecuencia desgastes desiguales, rotura de los alambres y longitudes de corte largos

que decrecen el tiempo de servicio.

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El procedimiento general en cualquier programa debería proporcionar un exceso de cable

sobre el que se necesita para arenar el cable en el sistema de aparejo y correr este

exceso a través del sistema de tal manera que se consigue un desgaste parejo y que el

cable cortado haya alcanzado su máxima vida útil

4.9. Áreas Criticas de desgaste.

Puntos de mayor desgaste

A) Puntos de cruce de cable en el tambor.

B) Puntos de desgaste crítico

A) Puntos de cruce de cable en el tambor del malacate.

Este punto es donde empieza o termina una cama de enrollamiento en el tambor y

se manifiesta más severo cuando se tiene una carga en el gancho.

Cortando aproximadamente la longitud prescrita, convirtiendo la distancia en un

número de camadas dependiendo del diámetro del tambor, más ¼ o ½ camada, el

cable se moverá fuera de este punto de cruce.

La adición de ¼ o de ½ camada depende del tipo de canaletas o ranura del tambor.

Esta adición extra se hace con el fin de asegurar que el punto de cruce se halla

movido.

Media camada es más adecuado en tambores que no usan canaletas

contrapesadas.

Un sistema de canaletas contrapesadas utiliza la segunda cama cruzando la

primera cama en dos puntos 180 separados en un esplete ??? 360 . Así la adición

de media camada solo movería un punto de cruce a otro sitio mientras que 1/4 de

camada movería el punto de cruce a una distancia máxima entre cortes.

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B) Puntos de desgaste crítico. Estos puntos están en la zona de las poleas en la

cual la posición del motón viajero inicia su movimiento tanto de subida como de bajada en

los viajes normales de la tubería. En estos puntos el cable esta sometido a esfuerzos

bruscos que son típicos para el arranque del movimiento de la tubería que esta sentada en

las cuñas.

4.10. Longitud de Cable en un Tambor.

La capacidad de la primera capa alrededor del tambor será igual a la longitud de la línea

usada en un enrollado del mismo multiplicado por el número de veces que el cable puede

enrollarse alrededor del tambor.

L1= π(D+d)A/d

L2= π(D+3d)A/d

L3= π(D+5d)A/d

Ln= π(D+(2N-1)d)A/d

donde:

N = Número total de capas en el tambor.

D = Diámetro del tambor.

d = Diámetro del cable.

Ln= Capacidad de cable en cada cama.

A = Ancho del tambor.

Todo en unidades consistentes.

Entonces la capacidad total del tambor será:

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Pero N = h/d

h = profundidad de la pestaña del tambor

reemplazando en la ecuación anterior.

( ) ( ) ( ) ( )( )d

AdNDd

AdDd

AdDd

AdDL 12.......53t

−++++++++= ππππ

( )( )dNDdDdDdDdALt 12............53 −++++++++×= π

( )[ ]dNNDdAL NN

Nt ∑

=

=−+×= '

1'1'2π

( ) 2'

1'1'2 NNNN

N=−∑

=

=

[ ]dNNDdALt

2+×= π

+×= d

dh

dhD

dALt 2

2π ( )[ ]hDhdALt +×= 2

π

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4.11. Programa de corridas y cortes. Factor de servicio.

PROBLEMA: Se tiene los siguientes datos para hacer un programa de cortes en un cable

de perforación:

Diámetro del cable = 1-1/8"

Altura del castillo = 110 ft

Diámetro del tambor principal = 22"

Longitud enrollada entre las poleas rápida y estacionaria = 720 ft

Nro de líneas que salen del motón viajero = 8

Factor de servicio del cable = 5

Siguiendo el método de la Union Wire Rope (Armco Steel Corporation) se hacen 11 cortes

con el primer cálculo de tonelada-milla de trabajo acumulado para realizar los cortes de

longitud apropiada. Dichos cortes se realizan sin dificultad, porque al realizar la inspección

visual, el desgaste del cable es normal y no hay alambres rotos.

Se hace un segundo cálculo de tonelada-milla acumulada para obtener más servicio del

cable, para lo cual se hace un incremento de 2 Ton-milla/pie y con este segundo cálculo

se hacen 11 cortes más, sin problemas de desgaste peligroso en el cable (pues no se

encuentran alambres rotos al hacer las nuevas inspecciones visuales).

Se hace un tercer cálculo, tomando nuevamente un incremento de 2 Ton-milla/pie y con

este tercer cálculo sólo se consigue hacer tres cortes sin problemas; pues al querer hacer

el cuarto corte se observa un punto del cable muy desgastado y con alambres rotos, que

obliga a retirar del sistema, no la longitud apropiada sino 340 pies.

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Graficar el programa de cortes y determinar qué Ton-milla de trabajo acumulado debe

efectuarse en adelante para tener un servicio eficiente del cable.

DE LA TABLA N 3 :

Para un castillo de 110 ft de altura y diámetro de su tambor principal 22" se tiene una

longitud apropiado de 11 vueltas.

Para evitar el "crossover point" se agrega ½ vuelta más y se tiene 11½ vuelta y su

equivalencia en pies es:

11 ½ vueltas < > 67 fts.

Esta equivalencia se obtiene en la tabla N 3A.

De la tabla N 4 para un cable de 1 1/8" con un factor de servicio de 5 se tiene que el

número de TON-MILL por pies es:

TON-MILL 12 ------------------ Ft

Luego el número de TON-MILL por corte sera:

TON-MILL 67 Ft x 12 --------------------- = 804 TON-MILL Ft

Para 11 cortes será :

804 x 11 = 8844 TON-MILL

Y la longitud será:

67 Ft x 11 = 737 Fts.

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Para obtener más servicio del cable se hace un incremento

de 2 Ton--mill/pie

Luego el número de TON-MILL para otros 11 cortes será :

TON-MILL TON-MILL 67 Ft x 14 ---------------- = 938 ------------------- Ft CORTE

938 x 11 = 10,318 TON-MILL ( para 11 cortes )

La longitud para este segundo grupo de 11 cortes será :

67 x 11 = 737 fts

hasta aquí el número de ton-mill acumuladas es :

8844 + 10318 = 19162 ton-mill

y la longitud de cable acumulado :

737 + 737 = 1474 ft

Para un tercer cálculo son tres cortes buenos y un aumento en el sevicio del cable de 2

Ton-mill/pie

ton-mill ton-mill 67 x 16 --------------- = 1072 ---------------- ft corte

3 x 1072 ton-mill = 3276 ton-mill ( para tres cortes )

67 x 3 = 201 ft (longitud para tres cortes)

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Las ton-mill acumuladas es :

19,162 + 3216 = 22378 ton-mill

La longitud del cable acumulado :

1474 + 201 = 1675 ft

Al hacer un cuarto corte se nota alambres rotos => para un corte tenemos 1072 ton-

mill/corte

Además nos dice que la longitud del cable que se corto es 340 ft

Luego las ton-mill acumuladas son :

22,378 + 1072 = 23,450 ton-M

y la longitud del cable acumulado :

1675 + 340 = 2015 ft

Las ton-mill de trabajo acumulado que deberán efectuarse en adelante es :

67 ft a 938 ton-mill

y en ton-mill por pie : 14 ton-mill/ft.

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Cables de Perforacion 1