Sistema de Rotación

El sistema de rotación es uno de los componentes más importantes en el equipo de perforación. Su función principal es hacer rotar la sarta de perforación y la barrena.  El sistema de rotación tiene tres sub-componentes principales:  1. La mesa rotaria y/o el top drive 2. La Sarta de Perforación3. La Barrena

a. Sistema rotatorio convencionalb. Top drivec. Motor de fondo

Mesa rotaria

Bujemaestro

Bushingkelly

Válvulaseguridad

kelly

Válvulaseguridad

Unióngiratoria

En la actualidad existen tres formas de aplicar rotación a la barrena y son:

Mesa rotaria (rotaria) Buje maestro (buje) Bushing kelly (bushing) Kelly (flecha) Unión giratoria (swivel) Sarta de perforación

Componentes del Sistema Rotatorio Convencional

El movimiento de rotación en la rotaria se realiza mediante flechas y engranes.

Capacidad de carga de la rotaria.Mesa rotaria

Bujemaestro

Bushingkelly

Válvulaseguridad

kelly

Válvulaseguridad

Unióngiratoria

Mesa Rotaria

Buje Maestro Bushing o Bushing kelly

Las flechas estándar miden 12.20 m (40 pies) con una sección útil de trabajo de 11.8 m (37 pies).

En la parte superior de la flecha se conecta la unión giratoria, en la parte inferior antes de la válvula de seguridad se instala un elemento llamado sustituto que evita el desgaste de la flecha por la rotación.

Kelly o Flecha

Funciones básicas:

Soportar el peso de la sarta de perforación y sus accesorios.

Permite que la flecha gire sin enredar el cable

Conecta el sistema de circulación con el sistema de rotación.

Provee un sello hermético permitiendo el bombeo del lodo a alta presión.

Unión Giratoria o Swivel

Top drive 

Sistema de Rotación con Impulso en el Tope de la Sarta – “Top Drive”

Sus principales componentes son:

Unión giratoria integrada Manguera flexible Motor eléctrico Árbol de transmisión Caja de transmisión

Preventores tipo BOP Llave de apriete Sustituto Control remoto para el gancho

Ventajas del Top drive

Reduce el tiempo de perforación. La potencia de rotación es mas eficiente (r.p.m.) Permite rotar y circular mientras se mete o extrae tubería. Elimina 2/3 de las conexiones al perforar con lingadas. Mejora el control direccional. Toma núcleos en intervalos de 27 a 29 m. Mejora la eficiencia de la perforación bajo balance. Ayuda en la prevención de pegaduras. Mejora la seguridad en el manejo de la tubería. En plataformas no es necesario desconectar las lingds.

Desventajas del Top drive

Alto costo de mantenimiento Equipo muy pesado. Perdida de tiempo al instalarlo y desmantelarlo en equipos terrestres.

HorizontalesMultilateralesDesviadosPerforación B.B.

Usado en Pozos

Motor de fondo

Al circular el lodo de perforación presurizado a través del estator y el rotor da lugar a la rotación que es transmitida directamente a la barrena.

Esta herramienta es muy utilizada en pozos desviados, horizontales y multi laterales en combinación con el sistema convencional mesa rotaria.

Los requerimientos de potencia para el sistema de rotación (rotaria) dependerán de la fricción de la sarta de perforación en el pozo, de la rectitud del pozo y puede ser estimada con la siguiente fórmula:

HPr = donde:

T N

5250HPr = potencia para la rotación en (HP)T = torsión en (lb-pie)N = velocidad de rotación en (rpm)

Aunque la expresión anterior es correcta, es muy difícil estimar la torsión de la sarta de perforación antes de perforar. Para fines prácticos, se ha desarrollado una fórmula empírica que permite calcular la potencia de manera aceptable.

HPr = F N donde: F = depende del peso sobre la barrena y tiene los siguientes valores:

F = 1.50 para pozos menores a 3050 mF = 1.75 para pozos entre 3050 y 4575 mF = 2.00 para pozos mayores de 4575 m

Calcular los requerimientos de potencia para el sistema de rotación de un pozo que se perforará a 5,200 m y tendrá una velocidad de rotación de 125 rpm.

HPr = F N = 2(125) = 250 HP

Solución:

Ejemplo 1

Sarta de Perforación.

• Sarta de Perforación• Es la encargada de transmisión de la rotación desde la

superficie hasta el fondo del pozo a la barrena.

Sarta de Perforación