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