Sistema top drive para perforacion de pozos

SISTEMA TOP DRIVE PARA PERFORACION DE POZOS

En 1983 comienza el desarrollo del DDM (Derrick Drilling Machine), para reemplazar la forma convencional de rotar la sarta de perforación con Vástago y Mesa Rotaria. El primer modelo fue lanzado en 1984, este fue el DDM 650 DC, un Top Drive a corriente continua de 650 toneladas de peso y diseñado para instalaciones offshore.

Siguiendo con el desarrollo, se introduce un Top Drive hidráulico en 1987, el DDM 500/650 HY.

La demanda por el incremento de la capacidad de torque resulto en el desarrollo de 2 versiones del Top Drive, el DDM 500/650 EL y el DDM650 HY de alto torque, ambos lanzados en 1989.

En 1993, se introduce en el mercado un motor Top Drive de 2.100 Hp y 8.800 N.m. de torque de salida, con este equipo se perforo un pozo direccional de 12.000 m. Es obvio que en las últimas décadas la perforación con Top Drive ha venido a ser el método predominante de perforación en pozos offshore. Al presente hemos experimentado que operaciones críticas en pozos onshore son perforados usando sistemas de Top Drive.

La perforación de un pozo es la única forma de saber si hay depósitos de hidrocarburos en el sitio donde la geología propone que se podrían localizar.

La profundidad de un pozo es variable, dependiendo de la región y de la profundidad a la cual se encuentra la formación seleccionada con posibilidades de contener hidrocarburos comerciales. Hay pozos que van desde los 1.500 metros y otros que superan los 10.000 metros de profundidad.

Además de considerar lo anterior y factores que van desde los costos que implica el alquiler de las herramientas de perforación, el tiempo que toma en perforar cada pozo, factores de seguridad y otros; fueron los que obligaron de alguna manera la búsqueda de nuevas tecnologías para llevar a cabo la perforación.

Si bien se indica que el Sistema Top Drive es costoso, también es necesario indicar los múltiples beneficios que implica su adopción dentro las tareas de perforación.

Tanto las ventajas de este sistema como aspectos técnicos, operativos y de seguridad son los que se expondrán en el presente documento.

2. DEFINICION DEL SISTEMA TOP DRIVE

El Sistema Top Drive puede definirse como una herramienta de manera general, pero siendo más precisos podemos definirlo como un motor eléctrico o hidráulico que se suspende en cualquier tipo de mástil de un equipo de perforación. Esta herramienta se encarga de hacer rotar la sarta de perforación y el trépano.

El sistema de top drive reemplaza las funciones de una mesa rotaria, permitiendo rotar la sarta de perforación desde el tope, usando una cabeza de inyección propia, en lugar de la cabeza de inyección, vástago y mesa rotaria convencionales. Además el sistema se maneja a control remoto desde la consola del perforador.

3. BENEFICIOS DEL SISTEMA TOP DRIVE

• Se instala fácilmente en cualquier tipo de mástil o torre de perforación, con lasmínimas modificaciones y frecuentemente en un solo día.

• Sustituye a la Mesa Rotaria y al Vástago (Kelly). El Top Drive hace rotar la sarta de perforación de manera directa.

• “Mejora la seguridad en el manejo de la tubería”. Todas las operaciones se las realiza por control remoto desde la cabina del perforador; reduciendo las labores manuales y riesgos asociados que tradicionalmente acompañan a la tarea.

• Capacidad de enroscar las conexiones dándoles un torque adecuado.

• Perfora secciones de 90 pies (1 tiro), reduciendo el tiempo de conexiones, al eliminar dos tercios de las mismas.

• Realiza toma de núcleos en intervalos de 90 pies sin necesidad de tener que hacer conexiones.

• En la perforación direccional, mantiene la orientación en intervalos de 90 pies, reduciendo el tiempo de supervisión (survey time) mejorando el control direccional.

• Apto para toda operación de perforación: direccional, horizontal, bajo balance, perforación de gas o aire, control de pozo, pesca, etc.

• Reduce el riesgo de aprisionamiento de la sarta, por su habilidad de rotar y circular al mismo tiempo.

• Mejora la respuesta en operaciones de control de pozo. Durante perforaciones bajo balance con presión hidrostática por debajo de la presión de la formación, el Top Drive aumenta la seguridad del pozo al reducir el desgaste del preventor de reventones y al permitir que este y que el preventor de cabeza rotario empaquen alrededor de un tubo redondo en lugar de alrededor de un kelly, cuadrante o hexagonal.

• Se tiene para perforación en tierra (Onshore) o costa fuera (Offshore)

4. COMPONENTES DEL SISTEMA TOP DRIVE

4.1 COMPONENTES PRIMARIOS.

En primera lugar tenemos los componentes primarios, llamados así porque son parte de la herramienta que se instala en el mástil del equipo de perforación.

Estos componentes debido a la universalización y conocimiento dentro la industria petrolera se halla en el idioma inglés, junto a alguno de ellos se indica su posible traducción en español.

• Torque track (huella de torsión)

• Optional swivel (unión giratoria opcional)

• Torque bushing (cojinete de torque)

• Swivel sub (sub unión giratoria)

• Extend frame (extensión del armazón)

• Quill (pluma)

• Mainframe assembly (ordenador central)

• Load nut (tuerca de carga)

• Pipe handler assembly (arreglo del asa de la tubería)

• Tilt assembly (mecanismo de inclinación)

• Stabbing valve (valvula punzante)

• Saver sub (sub ahorrador)

• Grabber assembly (llave de contrafuerza)

• Bail assembly (arreglo del eslabón)

• Elevator (elevador)

Fig. 1. Panel de Perforaciones

4.2 COMPONENTES SECUNDARIOS

Denominamos a estos así, porque son principalmente elementos de apoyo, pero aún así cabe aclarar que sin ellos el Sistema en su totalidad no funcionaría.

Los principales componentes secundarios lo conforman: el Panel de Perforaciones (Drillers Panel), Módulo de Poder (Power Module), Bucle de Servicio (Service Loop), Elevadores Hidráulicos (Hydraulic Elevators) y la Válvula ahorradora de lodo y Actuator (Mud Saver Valve and Actuator); los cuales se describen a continuación:

Panel de perforaciones (Drillers Panel)

El Panel de Perforaciones es un tablero de acero inoxidable equipado con todos los controles o mandos, los indicadores luminosos, instrumentos de medición y conectores requeridos para operar el Top Drive desde la posición del perforador.

Todos los mandos son de 24 voltios (DC). Hay dos cables principales, compuesto a su vez por otros 37

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