Partes del Equipo de WorkoverSus componentes son muy similares a las partes de un equipo de perforación de pozos:

1. Sistema de levantamiento.2. Sistema de circulación.3. Sistema de rotación.4. Fuente de potencia.5. Sistema de control de pozo.

1. Sistema de LevantamientoEstructura o Torre y SubestructuraBloque viajero Bloque de corona GanchoCableMalacate y Accesorios Elevadores Cuñas Llaves de esfuerzos Consola de control de instrumentosWinches auxiliaresRampa, etc.

2. Sistema de CirculaciónTanques, Fluido de circulación, Bombas principales y auxiliares, tubo Vertical (Stand pipe),manguera de circulación, línea de Flujo o retorno (Flow Line), equipos de Control de Sólidos, fosas de asentamiento,desgasificadores separadores de gas.

3. Sistema de RotaciónMesa Rotaria y accesorios, tubería de trabajo (drill pipe), drill collar, tubería pesada (hevi-wate), broca,

kelly y accesorios, unión giratoria (swivel).

4. Sistema de PotenciaMotores primarios, generadores, trasmisión de Potencia.

Motores primariosGeneralmente son de combustión interna, siendo el combustible más utilizado el Gas Oil. Estos motores pueden estaracoplados directamente con el equipo o acoplados a Generadores encargados de suplir potencia eléctrica.

GeneradoresCambian la potencia mecánica desarrollada por los motores primarios en corriente eléctrica y generalmente son de corriente alterna.

Transmisión de PotenciaLa potencia generada por los motores primarios, debe transmitirse a los equipos para proporcionarle el movimiento. Si el Equipo es Mecánico, esta potencia se transmite directamente del motor primario al equipo. Si el equipo es Eléctrico, la potencia mecánica del motor se transforma en potencia eléctrica con los generadores, luego, esta potencia eléctrica se transmite a los motores eléctricos acoplados a los equipos, logrando su movimiento.

5. Sistema de Control de PozoVálvulas Preventoras (BOP´s), anular o esférico, arietes o rams de tubería, arietes o rams ciego (Blind Rams),Arietes o Rams de Cizalla (Shear Rams), Unidad acumuladora de presión, Múltiple de estranguladores (kill manifold), Estrangulador manual o remoto (super-choke), Línea de matar (kill line), Línea del estrangulador (choke line), Válvula de descarga (HCR), Válvulas auxiliares (kelly cock, preventor interno).

BOP de un equipo de workover

Equipo convencional1. SISTEMA DE IZAJE

Mástil:

Estructura de acero para soportar el ensamblaje de las herramientas, el equipo usado en la perforación y proveer del espacio para otros equipos subsuperficiales. Su altura varia entre los 142 ft y los 158 ft, dependiendo de la profundidad a la que se trabajara y de los metros por lingadas a la que se trabajara. La estructura consiste de:

La subestructura: es el espacio donde se sitúan los preventores.

Una torre de perforación.

Y pueden ser de tipo:

Torre estándar o fija Torre Mobile

Soporte en forma de A

Son los pies de la torre, se le llama así debido a la forma que tiene este. La función es soportar todo el peso de la torre y dependiendo del peso es el material con que se hace el soporte que la mayoría de veces es de acero debido a la resistencia.

Pluma:

Grúa situada en la parte su superior de la torre de perforación, que empleando un sistema de poleas eleva y desciende la carga (por medio de un gancho)  para el requerimiento para de alguna herramienta de trabajo en el piso de perforación.

Malacate:

Elemento que se utiliza del sistema de potencia para aplicarle una fuerza al cable de perforación. Este provisto de un sistema de frenos para controlar altas cargas y un sistema de enfriamiento para disipar el calor generado por la fricción en las balatas. Sus principales componentes son: tambor principal, Cabrestante, Freno y Embrague.

Freno Hidroneumático:

El malacate cuenta con un sistema auxiliar de frenos los cuales pueden ser mecánicos .El malacate cuenta con un sistema auxiliar de frenos los cuales pueden ser mecánico eléctrico. Dentro de los sistemas de freno mecánico tenemos el freno del tipo Hidromántico o Hidroneumático el cual trabaja impulsando agua en dirección opuesta a la rotación del tambor principal.

Bloque de Corona:

Ubicado en la parte superior de la torre, constituido por una serie de poleas. Su función es la de proporcionar los medios de soporte para suspender las herramientas. Durante las operaciones de perforación se suspenden el Gancho, la Unión Giratoria, el Cuadrante, la Sarta de Perforación y la Barrena.

Plataforma de la corona:

Estructura  colocada en la parte alta de la torre, la cual brinda un área de soporte para realizar trabajos de mantenimiento de la corona.

Bloque Viajero o Poleas Viajeras:

Arreglo de poleas que se enlaza o conecta al bloque de corona con el cable de perforación. Esto permite que el bloque se desplace hacia arriba o hacia abajo del piso de perforación su función es proporcionar los medios de soporte para suspender las herramientas.

Cable de perforación:

El cable es un elemento de transmisión entre: el sistema de potencia y el trabajo de levantamiento del aparejo. Este cable se enrollas y desenrolla sobre el carrete del malacate para operar el sistema de poleas. En esta operación el cable se somete a condiciones muy severas, mas que cualquier elemento del sistema de potencia, por ello debe aplicársele un factor de seguridad de diseño

Equipo Auxiliar:

Cuello de Ganso (gooseneck)

Es un tubo curvado resistente a la erosión, que conecta a la unión giratoria con una manguera que transporta el fluido de perforación.

Gancho de perforación

Es un elemento en forma de gancho que une el block viajero con el swivel.

Unión giratoria

Es un asa que permite que el gancho sostenga al swivel, y siga el movimiento del bloque viajero.

Manguera rotatoria (Rotary Hose)

Esta manguera es una línea flexible que tiene como finalidad conducir el lodo desde los tubos bajantes hasta la unión giratoria.

Piso de la Torre

Es la cubierta colocada sobre el armazón de la subestructura y debajo de la torre. En él se realizan la mayoría de las operaciones de perforación. Los elementos principales que se encuentran dentro, encima o justamente arriba del piso de la torre son: el malacate, la mesa rotaria, la transmisión rotatoria, la consola del perforador, las llaves de tenaza, el hoyo del ratón, la caseta de perforación, etc.

Plataforma del Astillero

Es una plataforma de estibamiento de tubería intermedia y superior (changuero y medio changuero). Su función  es ayudar al acomodo de las tuberías al momento de los cambios de barrena.

Llaves de fuerza o de potencia

Se utilizan para apretar o aflojar herramientas tubulares que utilizan conexiones roscadas tales como: tuberías de perforación, lastra barrenas, tuberías de revestimiento, tuberías de producción, accesorios y combinaciones.    

2. SISTEMA DE CIRCULACION

Superficial

Bombas

Mecanismo hidro-mecánico de combustión interna utilizado para mantener el flujo de lodo en el proceso de perforación. Las bombas de lodo es el componente primario de cualquier sistema de circulación de fluidos (FiguraIII.61), las cuales funcionan con motores eléctricos conectados directamente a las bombas o con energía transmitida por la central de distribución, las bombas deben ser capaces de mover grandes volúmenes de fluido a presiones altas. Cuando se está circulando aire o gas, la bomba es remplazada por compresores y las presas de Iodos no son necesarias

Bomba Dúplex . Estas bombas se caracterizan por estar constituidas de dos pistones y manejar altos gastos pero baja presión de descarga. Son de doble acción, o sea que bombean el fluido en los dos sentidos.

Bomba triplex .Están constituidas por tres pistones de acción simple y se caracterizan por manejar altas presiones de descarga y altos gastos y son de fácil mantenimiento.

Presas de lodos:

Son contenedores hechos de acero que sirven para almacenar, mezclar y medir el volumen de lodo que se emplee durante la perforación. Están separadas en 3 secciones: presa de asentamiento, que luego pasa a la presa de mezcla y por fin a la presa de succión para volver a circular el lodo impulsado por la bomba.

Stand pipe (Tubos Bajantes):

Pieza tubular fijada a una pierna del mástil. En el extremo inferior se conecta con la descarga de la bomba y en el extremo superior se conecta una manguera flexible de alta presión llamada manguera rotatoria, esto con el fin de poder transportar el lodo a la unión giratoria.

Temblorina:

Es el primer equipo utiliza para el control de los solidos producto de la perforación, se instala sobre la presa de descarga, consta de una malla que es vibrada mediante un motor.

Desgasificador:

Ayudan a mantener el fluido sin presencia de gas que pueda modificar las propiedades físico químicas del mismo, ya sea densidad, viscosidad, etc.

Desarenador:

Eliminan las partículas más pequeñas en el lodo de perforación que no se separaron en las temblorinas.

Subsuperficial

Tubería de Perforación:

Es una barra de acero hueca utilizada para llevar a cabo los trabajos durante la operación de la perforación. Su forma es cilíndrica, que tiene una longitud determinada, con diámetro exterior, diámetro interior, recalcados, conexión caja piñón, diámetro exterior de junta, espesor de pared y marca de identificación.

Tubería extra pesada (heavy-weight):

La tubería de perforación extra pesada (Heavy-Weight). Es un componente de peso intermedio, para la sarta de perforación, entre los lastra barrenas y la tubería de perforación. Proporcionando un cambio gradual de rigidez de la herramienta rígida a frágil tubería de perforación, reduciendo la fatiga de ésta, al colocar tubería en el punto de transición. Son tubos de pared gruesa unidos entre sí, por juntas extra largas, para facilitar su manejo; tienen las mismas dimensiones de la tubería de perforación normal, por su peso y forma, la tubería “Heavy-Weight” se pueden usar en compresión, al igual que los lastra barrenas, un distintivo sobre saliente es el recalcado central, que protege al cuerpo del tubo del desgaste por la abrasión, esta sección recalcada actúa como un centralizador y contribuye a una mayor rigidez, y resistencia de la tubería “Heavy-Weight”. Otra ventaja, es que no se requiere cambiar de elevadores y no requiere el uso de la grapa de seguridad (collarín para herramienta).

Lastra barrenas:

Son barras de acero huecas de pared huecas utilizadas para trabajar a altos esfuerzos de compresión y torsión para dar peso a la barrena durante las operaciones de perforación y así mismo también generar el efecto péndulo y perforar un pozo más vertical; además le da soporte y estabiliza a la barrena mientras se perfora. También son conocidos como Drill Collars.

Barrenas:

Elemento que se encuentra en el extremo inferior de la sarta de perforación. Esta tiene contacto con la formación y es la encargada de cortar, romper y triturar la roca mediante movimientos giratorios. También tiene la función de expulsar el lodo de perforación por medio de las toberas.

3. SISTEMA ROTATORIO

Sistema Rotatorio Convencional:

Este sistema es superficial y transmite la rotación a la tubería de perforación y esta a su ves a la barrena. Este sistema esta compuesto por:

Mesa rotaria:

Caja de acero que en su interior tiene un sistema de engranes, los cuales generan un movimiento de rotación dirigido. Su objetivo principal es proporcionar el movimiento giratorio al swivel, al kelly y a la sarta de perforación. Ésta se ubica al ras del piso de la torre de perforación.

Cuñas

También llamadas “slips” que en inglés significa “resbalones”, son unas herramientas de metal con dientes o elementos de agarre que previenen y soportan la caída de las tuberías dentro del agujero o simplemente para mantener la tubería en su lugar. Las cuñas se ajustan entre la tubería y el master bushing. Existen diferentes tipos de cuñas: rotatorias para perforación, para los collares de perforación y para tubería de revestimiento.

Buje Maestro:

Es una guarnición que va dentro de una apertura de la máquina de la mesa rotaria. El buje maestro tiene una apertura con la cual los miembros del equipo puedan maniobrar y es donde se establece el contacto con la tubería con el pozo.

Bushing Kelly:

Adaptador que sirve para conectar la mesa rotaria y al buje maestro con el kelly, el diámetro interior (perfil) tiene que coincidir con el diámetro de la kelly, puede ser cuadrada o hexagonal. El bushing kelly está conectado a la mesa rotaria por cuatro pasadores de acero de gran tamaño los cuales encajan en agujeros de acoplamiento de la mesa rotaria. La rotación que se genera en la mesa rotaria se transmite al bushing kelly a través de los pasadores  y esta es transmitida  a la kelly.  

Kelly (flecha):

Elemento de acero de forma cuadrada o hexagonal que se instala en la parte superior  de la tubería de perforación, en ellas se instalan válvulas de seguridad en ambos extremos para el control de flujos del pozo.

Su función es transmitir el giro que le proporciona la mesa rotaria al varillaje, permite el ascenso y descenso, así como conducir por su interior al fluido de perforación que ha de circular por toda la tubería.

Unión Giratoria (swivel):

Es un elemento mecánico que gira y va conectado al bloque del aparejo por unas asas. Tiene cuatro funciones básicas: soportar el peso de la sarta de perforación, permitir que la sarta de perforación gire libremente y proveer un sello hermético y un pasadizo para que el lodo de perforación pueda ser bombeado por la parte interior de la sarta.

Sistema Top Drive

Es una alternativa moderna al equipo convencional de kelly y mesa rotaria. Este se compone de un riel, un nuevo y más resistente block viajero, una serie de herramientas controladas hidráulica o eléctricamente y una especie de combinación entre el swivel y mesa rotaria.

El Top Drive nos provee de un torque en el sentido de las manecillas del reloj y la ventaja sobre el sistema convencional es que nos permite perforar secciones más largas ya que se puede hacer con 3 tramos de tubería simultáneamente (lingada), esto trae consigo ciertas ventajas como ahorrar tiempo ya que debemos hacer menos conexiones y al reducir el tiempo muerto también bajamos la probabilidad de pegaduras por presión diferencial.

Este sistema elimina varios elementos de la perforación rotatoria convencional, en su lugar se tiene un mecanismo impulsor superior, también llamado “unión giratoria de poder” que hace girar la tubería de perforación y la barrena. Como una unión giratoria regular, el motor elevable cuelga del gancho del sistema de izaje y tiene un pasadizo para que el lodo de perforación pase hacia la tubería de perforación. Sin embargo, el motor elevable viene equipado de un motor eléctrico (algunos motores elevables grandes tienen dos motores). Los perforadores accionan el motor elevable desde su consola de control, el motor da vuelta a un eje impulsor que tiene una cuerda para que se pueda conectar la parte superior de la sarta de perforación. Cuando se enciende el motor, la tubería de perforación y la barrena rotan. Un motor elevable elimina la necesidad de una unión giratoria convencional, de una flecha y de un buje de la flecha.

Sin embargo, los equipos que cuentan con un motor elevable, todavía necesitan una mesa rotatoria con un buje maestro para proporcionar un lugar donde suspender la tubería cuando la barrena no esta perforando.

La ventaja principal de un motor elevable a comparación de un sistema de mesa rotatoria convencional es el manejo más sencillo de la tubería por parte de la cuadrilla

Motores de Fondo:

El equipo puede utilizar un motor de fondo para rotar la barrena, que a diferencia de un sistema de mesa rotatoria convencional o un sistema del motor elevable, el motor de fondo no gira la tubería de perforación, sino solamente la barrena. El lodo de perforación acciona la mayoría de los motores de fondo, que normalmente se instalan sobre la barrena. Se usan a menudo para perforar los pozos direccionales o verticales.

4. SISTEMA DE CONTROL

Durante las operaciones de perforación se llegara a manifestar un brote, el sistema de control superficial deberá tener la capacidad de proveer el medio adecuado para cerrar el pozo y para poder aplicar cualquier método de control del fluido invasor.

Arreglo de preventores:

Son equipos que se utilizan para cerrar el pozo y permitir que la cuadrilla controle una arremetida antes de que ocurra un reventón. Existen dos tipos básico de preventores: anular y de ariete. Los preventores anulares poseen un elemento de goma que sella la sarta de perforación, los porta barrenas o al hoyo mismo si no existiera sarta en el hoyo. Los preventores de ariete son grandes válvulas de acero que tienen elementos de goma que sirven de sello. El preventor de ariete ciego se utiliza para cerrar el hoyo abierto. Por último existe un preventor de ariete de corte que permite cortar la tubería de perforación en caso de que los otros preventores fallen.

Arreglo típico de preventores.

G -Cabeza rotatoria. A -Preventor anular. RD -Preventor de arietes para tubería de perforación,

ciegos, variables o de corte. R -Preventor de arietes sencillo arietes variables o de

corte. Rt -Preventor triple con tres juegos de arietes instalados a

criterio. S -Carrete de control con salidas laterales para líneas de

matar y estrangular

Preventor esférico:

Este preventor anular (también se conoce como esférico), es instalado en la parte superior de los preventores de arietes. Es el primero en cerrarse cuando se presenta un brote. El tamaño y su capacidad deberán ser iguales que los preventores de arietes.

Arietes de corte:

Los arietes de corte están constituidos por cuchillas de corte integrados al cuerpo del ariete, empaques laterales, sello superior y empaques frontales de las cuchillas.

La función de estos arietes es cortar tubería y actuar como arietes ciegos para cerrar el pozo, cuando no se dispone de los arietes ciegos.

Arietes ciegos:

Constan de un empaque frontal plano, construido a base de hule vulcanizado en una placa metálica y de un sello superior. Su función es cerrar totalmente el pozo cuando no se tiene tubería en su interior y que por la manifestación del brote no sea posible introducirla.

Líneas de matar:

La línea de matar es una de las partes integrales del sistema de control superficial, requerido para llevar a cabo las operaciones de control de pozos, cuando el método normal de control (a través de la flecha o directamente por la tubería) no puede ser empleado. La línea de matar conecta las bombas de Iodo del equipo, con una de las salidas laterales del carrete de control o de los preventores. La conexión de la línea de matar al arreglo de preventores, dependerá de la configuración parcial que tengan, pero debe localizarse de tal manera que se pueda bombear fluido debajo de un preventor de arietes, que posiblemente sea el que se cierre.

Línea de estranguladores:

El múltiple de estrangulación está formado por válvulas, cruces y tees de flujo, estranguladores y líneas. Se diseñan para controlar el flujo de Iodo y los fluidos invasores durante el proceso de control de un pozo. En un sistema de control superficial está conectado al arreglo de preventores a través de líneas metálicas que proporcionan alternativo.

Sistema desviador de flujo:

El sistema desviador de flujo se utiliza como un medio de control del pozo, ya que proporciona un determinado grado de protección antes de que se corra y cemente la tubería de revestimiento superficial sobre la que se instalarán los preventores. Las prácticas recomendadas API RP-53 establecen los criterios para seleccionar, instalar y operar el equipo de sistemas desviador de flujo (diverters). Un desviador de

flujo puede cerrar sobre la flecha, tubería de perforación o de revestimiento, lastra barrenas, y no está diseñado para hacer un cierre completo del pozo o parar el flujo, sino más bien desviarlo abriendo simultáneamente las válvulas de las líneas de desfogue (ventea), derivando el flujo de formaciones someras hacia sitios alejados del equipo de perforación y del personal, evitando así el fractura miento de las formaciones, con el consecuente riesgo de comunicarse a la superficie por fuera de la tubería conductora, poniendo en peligro a la cuadrilla y a las instalaciones de perforación.

Unidad para operar preventores (Bombas koomey):

Elemento mecánico, eléctrico, neumático e hidráulico, su función es mantener una presión acumulada para operar en emergencias el cierre de los preventores. Para efectuar el cierre de los preventores con la unidad koomey, se puede hacer con los acumuladores, con la bomba hidroeléctrica triplex o con la bomba hidroneumática y con el paquete de energía auxiliar. Sus principales componentes son los acumuladores, el tanque de aceite hidráulico, el múltiple de control, la bomba hidroeléctrica y la bomba hidroneumática.

5. SISTEMA DE SUMINISTRO DE ENERGIA

Toda torre necesita una fuente de energía para mantener el sistema circulatorio y el de izaje funcionando, y en muchos casos también el sistema rotatorio requiere de esta energía para hacer un agujero. Para transmitir la potencia desde la fuente primaria hasta los componentes de la instalación existen dos métodos el mecánico y el eléctrico.

Transmisión mecánica de energía.

En una instalación de transmisión mecánica, la energía es transmitida desde los motores hasta el malacate, las bombas y otra maquinaria a través de un ensamble conocido como la central de distribución, la cual está compuesta por embragues, uniones, ruedas de cabilla, correas, poleas y ejes, todos los cuales funcionan para lograr la transmisión de energía.

Transmisión eléctrica de energía.

Las instalaciones diesel-eléctricas utilizan motores diesel, los cuales le proporcionan energía a grandes generadores de electricidad (Figura III.65). Estos generadores a su vez producen electricidad que se transmite por cables hasta un dispositivo de distribución en una cabina de control, de ahí la electricidad viaja a través de cables adicionales hasta los motores eléctricos que van conectados directamente al equipo, el malacate, las bombas de lodo y la mesa rotario.

Motores Diesel:

Su principal función es generar energía eléctrica y mecánica, esta es enviada a un dispositivo de distribución mediante cables de corriente hasta llegar a los motores conectados a la mesa rotaria, las bombas y el malacate. No tienen bujías como los de gasolina. La combustión se provoca por el calor generado por la compresión, que hace que se encienda la mezcla de gas y aire dentro del motor.

Propulsor del malacate:

Es un elemento que pertenece al sistema de potencia. Su función es darle la potencia necesaria al malacate para que su tambor gire y  enrolle el cable de perforación. La potencia proviene de los motores diesel de combustión interna. La energía puede ser transmitida mecánicamente (por medio de engranes) o como energía eléctrica por medio de cables de corriente directa o alterna.

Consola de Control del Perforador:

Es la estación primordial del sistema de perforación SCR. Que le da al perforador control en la velocidad de las bombas de lodo; velocidad y dirección para el malacate principal; dirección y control del límite del torque de la mesa rotaria.

6. SISTEMA MEDIDOR DE PARAMETROS DE PERFORACION

Caseta de Perforación

Es un pequeño cuarto ubicado en el piso de la torre usado como oficina del perforador y como almacén de pequeñas herramientas (también conocido como “casa del perro”

Mando rotario

Sistema que controla el movimiento de la mesa rotaria; por medio del mando se controla la velocidad que la mesa rotaria va a realizar. Este mando se localiza dentro de la caseta del perforador y es similar a una palanca de velocidades en un automóvil, en algunos casos se puede tener un mando con pedales en lugar de palanca.

Bibliografía (5 pts.)

Artículos PEMEX: barrenas, conexiones superficiales de perforación, Manual de Perforación nivel III.Tomo 09. Técnicas Especiales de Perforación Articulo: Perforación de Pozos PetrolerosNacional Oíl Wells 2000: Drilling solution