Exposición Bombas de lodo Las bombas de lodo se utilizan para eliminar el líquido o lodo de perforación a alta presión en un pozo de sondeo durante el proceso de perforación. Elpropósito de bombear este lodo o líquido, es reducir la fricción que puede hacer que el equipo de perforación se descomponga. Otra razón es estabilizarlas paredes del pozo y evitar que se derrumben. Hay varios tipos de bombas delodos como lo son las duplex de doble acción, pero las mas utilizadas hoy en día son las bombas de lodo triplex de acción simple, son mas populares que las duplex, debido a que son mas ligeras, mas suave descarga y bajo costo de mantenimiento. Las bombas triplex están compuestas por dos partes, una mecánica y una hidráulica. En la parte mecánica se encuentran el cigüeñal que está sujeto a las bielas encargado de producir el movimiento a las demás piezas móviles como a los vástagos de empuje que están unidos por grampas a cada vástago de pistón los cuales se encargaran de succionar e impulsar el fluido. La parte hidráulica está compuesto por el cuerpo hidráulico donde se encuentran alojadas los asientos de válvulas, válvulas de admisión y escape y en su exterior tiene bridas en las cuales se insertan tapas roscadas, esto facilita el cambio de elementos sin mucha dificultad. El funcionamiento de estas bombas de lodo son como el funcionamiento básico de cualquier otra bomba que sea de embolo o pistón. Cuando los vástagos del pistón se mueven hacia atrás, la válvula de admisión está abierta permitiendo que el fluido entre hacia la bomba por el manifold de baja. Por el contrario, cuando los vástagos del pistón se mueven hacia adelante, las válvulas de admisión están en posición cerrada y las de descarga en posición abierta, permitiendo la descarga del fluido por el manifold de alta. BOMBAS DE LODO DUPLEX Esta bombas tienen dos cilindros (dúplex), generalmente son bombas doble actuantes, ósea bombean en ambas direcciones en la carrera de ida y en la carrera de regreso del piston. BOMBAS -DE -LODO -TRIPLEX Estas bombas tienen tres cilindros (triplex) y son generalmente únicamente actuantes, es decir que bombean solamente en la carrera de ida del pistón. Las bombas triplex son más ligeras y compactas que las bombas dúplex, sus pulsaciones de presión de descarga no son tan grandes, y son más baratas para operar. Por estas razones la mayoría de las nuevas bombas que han sido puestas en operación son de diseño triplex. La eficiencia d una bomba de circulación de lodo es el producto de eficiencia mecánica y la eficiencia volumétrica. La eficiencia mecánica usualmente es asumida ser 90% y es relacionada a la eficiencia de la fuerza motriz y a la conexión con la transmisión del motor. La eficiencia volumétrica de una bomba cuya succión es adecuadamente cargada puede será tan alta como 100%. En conclusión Eficiencia- mecánica ..... Em=90% Eficiencia .volumétrica Ev=100% Generalmente, dos bombas de circulación son instaladas en el equipo de perforación. Ambas bombas pueden ser operadas en paralelo para entregar los grandes caudales de flujo requeridos. En porciones más profundas del pozo, solamente una bomba es necesitada, y la segunda sirve como stand by (lista para operar cuando se le requiera). Trip Tank es un tanque de metal pequeño con una capacidad pequeña de aproximadamente 20-40 bbls con divisiones de 1 bbl en el interior y se usa para monitorear el pozo. Hay varias operaciones en las que podemos usar el tanque de viaje para monitorear el pozo de la siguiente manera; Capítulo 1. Objetivos 1.1 Objetivo General Adquirir conocimientos sobre los sistemas de circulación de lodo. Transmitir este aprendizaje a los compañeros y público interesado. Complementar nuestra formación estudiantil. 1.2 Objetivos Específicos Informarnos en qué consisten los sistemas. Conocer sus funciones y características de cada componente. Tener los datos necesarios para trabajar con este sistema en cualquier momento Capítulo 2. Circulación del lodo En la operación de perforación el barro se recircula en un ciclo continuo. El lodo se mezcla y guarda en los tanques de lodo. Las bombas extraen el lodo del tanque de succión y lo envía a través de la tubería de perforación directo hacia el pozo. El lodo es conducido a través de la tubería o sarta de perforación y sale a gran potencia a través de la boquilla del trépano al fondo del pozo, donde éste está fragmentando las formaciones rocosas. El lodo sube a través del anular, el espacio existente entre la tubería y el revestimiento y las paredes del pozo. En la superficie el lodo viaja a través de la línea de retorno del lodo, una tubería que conduce a la zaranda vibratoria. Los detritos de la roca se deslizan por la zaranda vibratoria que se encarga de desecharlos Un tanque de disparo también debe ser un componente del sistema de tanque. Este tanque debe tener un medidor de nivel de líquido bien calibrado para medir el volumen de fluido de perforación entrando o saliendo del tanque. El volumen de fluido que reemplaza el volumen de la sarta de perforación que normalmente se controla en viajes a asegúrese de que los fluidos de la formación no ingresen al pozo. Cuando Se extrae un barril de acero (sarta de perforación) del pozo, un barril del fluido de perforación debe reemplazarlo para mantener un nivel constante de líquido en el bien aburrido. Si no se reemplaza el volumen de la sarta de perforación, el nivel del líquido puede caer lo suficientemente bajo como para permitir que el fluido de formación ingrese al pozo debido a la caída de la presión hidrostática. Esto se conoce como una patada. Líquido puede ser devuelto al tanque de viaje durante el viaje al pozo. El exceso el fluido del tanque de disparo debe devolverse al sistema activo a través de los shale shakers. Los sólidos grandes pueden salir del pozo y tapar el hidrociclones si este fluido de perforación evita los agitadores. La adición de tanques de disparo a las plataformas de perforación reduce significativamente número de patadas inducidas en pozos. Los perforadores obsoletos o del viejo sistema llenaron El orificio con fluido de perforación con la plataforma bombea contando la bomba de lodo golpes (el volumen se calculó para el desplazamiento del taladro tubo tirado). El problema aquí fue que se estimó una cierta eficiencia de la bomba en estos cálculos. Si la bomba de lodo no fuera tan eficiente como estimado, lento pero seguro, la altura de la columna de fluido de perforación llenando el hoyo disminuyó. Esto causó una disminución en la cabeza hidrostática, y si las presiones de formación fueran mayores que la cabeza hidrostática del fluido de perforación, se produciría una patada. Otra forma común de inducir una patada era continuar llenando el hoyo con el mismo número de golpes utilizados para la tubería de perforación incluso cuando Al llegar a la tubería de perforación de gran peso o collares de perforación fueron tirados. Ambos la tubería de perforación pesada y los collares de perforación tienen más desplazamiento por soporte que la tubería de perforación; por lo tanto, una reducción en la altura de ocurriría la columna de fluido de perforación en el pozo y problemas puede resultar. Una función principal del sistema de circulación de fluido es retirar los recortes de roca del agujero como perforación progresa. Un diagrama esquemático que ilustra un típico sistema de circulación del equipo se muestra en la figura 1.23. los fluidos de perforación es más comúnmente una suspensión de arcilla y otros materiales en el agua y se llama perforación de lodo. El lodo de perforación viaja (I) desde los tanques de acero a la bomba de lodo, (2) desde la bomba a través de las conexiones superficiales de alta presión a la sarta de perforación, (3) a través de la sarta de perforación hasta la broca, (4) a través de las boquillas de la broca y hasta el espacio anular entre la sarta de perforación y el agujero a la superficie, y (5) a través del equipo de eliminación de contaminantes de vuelta al tanque de succión. Los componentes principales de la plataforma circulante el sistema incluye (1) bombas de lodo, (2) pozos de lodo, (3) equipo de mezcla de lodo y (4) eliminación de contaminantes equipo. Con la excepción de varios tipos experimentales, las bombas de lodo siempre han utilizado pistones alternativos de desplazamiento positivo. Ambos dos cilindros (dúplex) y tres cilindros (triplex) Las bombas son comunes. 2.1.1 BOMBA DUPLEX 2.1.2 LAS BOMBAS TRÍPLEX Los conductos de flujo que conectan las bombas de lodo a la sarta de perforación incluye (I) una cámara de compensación, (2) un 4 o 6 pulg. tubería de paredes gruesas que conecta la bomba a un colector de bomba ubicado en el piso de la plataforma, (3) a tubo vertical y manguera rotativa, (4) un eslabón giratorio y (5) un kelly La cámara de sobretensión (ver Fig. 1.26) contiene un gas en la porción superior, que se separa del fluido de perforación por un diafragma flexible. La oleada cámara amortigua en gran medida las oleadas de presión desarrollado por la bomba de desplazamiento positivo. Los la línea de descarga también contiene una válvula de alivio de presión para evitar la ruptura de la línea en caso de que se arranque la bomba contra una válvula cerrada. El tubo vertical y la manguera rotativa proporcionar una conexión flexible que permite vertical movimiento de la sarta de perforación. El giratorio contiene rodamientos de rodillos para soportar la carga giratoria de la sarta de perforación y un sello de presión giratorio que permite la circulación de fluido a través del eslabón giratorio. El kelly, que es una tubería rectangular o hexagonal en sección transversal, permite rotar la sarta de perforación. Normalmente tiene un Paso de 3 pulg. De diámetro para la circulación del fluido hacia sarta de perforación. Se requieren pozos de lodo para contener un volumen excesivo de lodo de perforación en la superficie. Este volumen de superficie deja tiempo para el asentamiento de los cortes de roca más finos y para la liberación de burbujas de gas arrastradas no separados mecánicamente ¡También si! el evento algunos el fluido de perforación se pierde en formaciones subterráneas, esto la pérdida de fluido se reemplaza por lodo de los pozos de la superficie. Los pozos de sedimentación y sedimentación a veces se cavan en el tierra con una excavadora, pero más comúnmente se hacen de acero. Se proporciona un gran pozo de reserva de tierra para fluido de perforación contaminado o desechado y para esquejes de roca. Este pozo también se usa para contener cualquier fluidos de formación producidos durante las operaciones de perforación y prueba de pozos. Los aditivos de lodo seco a menudo se almacenan en sacos, que se agregan manualmente al pozo de succión usando una tolva de mezcla de lodo. Sin embargo, en muchas plataformas modernas a granel se utiliza almacenamiento y la mezcla de lodo está en gran medida automatizada. Se pueden agregar aditivos de lodo líquido al pozo de succión de un tanque químico Chorros de lodo o motorizados los agitadores a menudo se montan en los pozos para auxiliares mezcla El equipo del sistema de circulación consta de gran número de equipos y estructuras como lo son: Las Bombas de Lodo, las cuales recogen lodo de los tanques y lo envían a través de una Línea de Descarga hasta un tubo colocado paralelo al taladro llamado Tubería Parada o Stand Pipe. De allí el lodo sube y pasa por una manguera flexible de alta resistencia llamada Manguera de Lodos la cual esta conectada a la cabeza de inyección o Unión Giratorio pasa a través de ella y se dirige al interior del cuadrante para luego seguir su recorrido a través de la tubería de perforación, los portamechas y sale por la mecha subiendo por el espacio anular y sale a la superficie a través de la línea de descarga, cayendo sobre un equipo constituido por un cedazo vibratorio o zaranda vibratoria, en la cual se separan los recortes hechos por la mecha y contenidos en el lodo. En su recorrido en los tanques de superficie, el lodo es sometido a limpieza de sólidos indeseables que, de no ser removidos del sistema, ocasionaran problemas operacionales. El sistema de circulación del lodo es un sistema cerrado ya que el lodo circula todo el tiempo, siguiendo el mismo recorrido, a excepción de cuando se presentan problemas de perdida de circulación. El área de preparación del lodo en superficie consta de una serie de equipos especiales que facilitan la mezcla y tratamiento del mismo; esta área esta conformada por: La Casa de Química que es el sitio donde se almacenan los aditivos que se utilizan en la preparación del lodo. El Embudo de Mezcla, equipo utilizado para agregar al lodo los aditivos en forma rápida. El tanque o barril químico es un equipo utilizado para agregar químicos líquidos al lodo de perforación. Los depósitos a granel permiten almacenar grandes cantidades de aditivos como la Barita y que pueden ser agregados al lodo en forma rápida y en grandes cantidades a la vez. Los tanques de lodo facilitan el manejo del lodo en superficie; de acuerdo a su posición en el área de preparación pueden ser: de asentamiento (sin agitación), en el cual los sólidos remanentes en el lodo luego de pasar a través del vibrador, son decantados por gravedad y separados del resto del sistema. Luego, seguidamente está el tanque de tratamiento y agitación, donde se realiza el tratamiento al lodo a través del embudo y el tanque de química; y por ultimo está el tanque de succión que es donde está el lodo en óptimas condiciones, listo para ser enviado al pozo, succionado por las Bombas de Lodo. Adicionalmente a estos tanques y alejados de ellos están los depósitos o tanques de agua, gasoil y ¡os tanques de reserva de lodo, útiles en el momento de ser requeridos cantidades adicionales de lodo por efecto de pérdidas de circulación en el pozo. Equipos de Circulación: Movilizan el lodo de perforación a través del sistema de circulación. Las Bombas de Lodo son los componentes primarios de cualquier sistema de circulación de fluido; funcionan con motores eléctricos conectados directamente a ellas o con energía transmitida por la central de distribución. Tiene mucha potencia y son capaces de mover grandes volúmenes de fluidos a presiones altísimas. Existen varios tipos de bombas y entre ellas están: Dúplex, Triplex y Centrifugas; la diferencia entre ellas es él numero de pistones. Las mas usadas son las Triplex, las cuales permiten altas presiones en menos tiempos. Las centrifugas son utilizadas en los agitadores para la transferencia de lodo entre tanques y tienen potencia hasta de 100 HP Otro de los equipos que permiten la circulación del lodo, lo constituyen las Líneas Líneas de Descarga de Descarga, las cuales transportan el lodo bajo presión. Las de descarga se encargan de llevar el lodo tratado a la sarta de perforación y al hoyo. Las Líneas de Retorno traen el lodo que sale del pozo conteniendo ripios y gases, desde la boca del pozo hasta los tanques de acondicionamiento El Tubo Vertical (Stand Pipe), este ubicado paralelo a una de las patas de la torre y conecta la línea de descarga de las bombas de lodo con la manguera de lodo, la cual se conecta con la unión giratoria y permite el paso del lodo a través de la misma. Tanto la manguera de lodo como la unión giratoria se pueden mover verticalmente hacia arriba o hacia abajo cuando así se requiera La Manguera Rotatoria esta fabricada con goma especial extrafuerte, reforzada y flexible que conecta al tubo vertical con la unión giratoria. Su flexibilidad se debe a que debe permitir el movimiento vertical libremente Equipos Limpiadores del Lodo: Una vez que el lodo sale del pozo, hay que proceder a separarle los ripios producto de la perforación. El vibrador o rumbera, separa estos ripios utilizando una malla o tamiz vibradora, accionado por motores eléctricos. Los Vibradores constituyen el primer y más importante dispositivo para el control mecánico de los sólidos. Utiliza mallas de diferentes tamaños que permiten remover recortes de pequeño tamaño, dependiendo del tamaño de las mallas, las cuales dependen de las condiciones que se observen en el pozo. El vibrador es la primera línea de defensa contra el aumento de sólidos en el iodo. Los Hidrocidones son recipientes en forma cónica en los cuales la energía de presión es transformada en fuerza centrífuga: El tamaño de los conos y la presión de bomba, determinan el tamaño de la partícula que se separa. ; menores presiones darán como resultado una separación más segura Los desarenadores son utilizados con el propósito de separar la arena, utilizando generalmente un cono de 6" o más de diámetro interno. Estos conos manejan grandes volúmenes de lodo, pero tienen la desventaja de seleccionar tamaños grandes de partículas, de allí que debe ser instalado adecuadamente El Limpiador de Lodo consiste en una batería de conos colocados por encima de un tamiz de malla fina y alta vibración. Este proceso remueve los sólidos perforados de tamaño de arena, aplicando primero el Hidrociclón al lodo y haciendo caer luego la descarga de los Hidrociclones sobre el tamiz vibratorio de malla fina. El lodo y los sólidos que atraviesan el tamiz, son recuperados y los sólidos retenidos sobre el tamiz se descartan; el tamaño de la malla varia entre 100 y 325 mesh Las Centrífugas de Decantación aumentan la velocidad de sedimentación de los sólidos mediante el reemplazo de la fuerza de gravedad por la fuerza centrifuga. Los aumentos de viscosidad y resistencia de gel, son los mejores indicadores de que debe emplearse una centrifuga en un sistema de lodo densificado. Además de servir para ahorrar Barita y para el control de viscosidad; las centrifugas también pueden tener otras aplicaciones. La descarga de la misma son sólidos secos. La reducción de costos del lodo sin sacrificar el control de las propiedades esenciales det mismo, es el único propósito real y la justificación para emplear una centrifuga de decantación Los Degasificadores son equipos que permiten la separación continua de pequeñas cantidades de gas presentes en el lodo. El gas al entrar en contacto con el lodo de perforación, provoca una reducción en su densidad, cuestión indeseable durante el proceso de perforación, ya que puede dar origen a una arremetida por la disminución de la presión hidrostática. Igualmente, el gas en el lodo reduce la eficiencia de las bombas de lodo; por estas razones es necesaria la presencia de degasificadores en todos los equipos de perforación.
