Se conoce como ensamblaje de fondo a todo el conjunto de herramientas que se ubican entre la broca de perforación y la tubería de perforación tipo Drill pipe. Esta funciona como proporcionador de peso para la mecha permitiendo con ello maximizar la tasa de penetración, y producir un hoyo óptimo el cual debe estar en Calibre no tener desviaciones dog leg ni ojos de llaves, De igual forma el ensamblaje de fondo debe evitar las vibraciones en la sarta y la pega de la misma.
generalmente un ensamblaje de fondo está compuesto por los siguientes accesorios: portamechas de perforación (Drill Collar), tubería pesada (Heavy
Weight), estabilizadores y otros equipos especiales.
Portamechas de perforación (Drill Collar)
Son tubulares de acero o
metal no magnético de espesores significativos, que se ubican en el fondo de la
sarta de perforación, justo después de la mecha, proporcionando rigidez y peso
suficiente para producir la carga axial necesaria para que la mecha tenga una penetración más efectiva de la formación.
Fig. 2- Tipos de barras de
perforación
Fuente: Fundamentos de la Ingeniería de Petróleo
(1994, pág. 24)
De esta forma, los portamechas tienen las siguientes funciones :
- Proporcionar peso sobre la mecha para la perforación, manteniendo peso en la sección inferior de la sarta para hacer tensión en la misma.
- Soportar y dar rigidez a la parte inferior de la sarta de perforación.
- Servir de apoyo y estabilizador de la mecha para mantener el nuevo hoyo alineado con el hoyo anterior.
Con la siguiente formula se puede calcular el peso por pie de
las barras de perforación :
PB=
2.67 * [(DE)2-(DI)2]
Donde :
PB: Peso de las barras ,
lbs/pie
DE: Diámetro externo, pulg.
DI: Diámetro interno, pulg.
Arthur Lubinsky y Henry Woods determinaron, que el factor limitante del movimiento lateral de la mecha sería el tamaño de las barras seria y que el diámetro efectivo
mínimo de las barras podrían calcularse de la siguiente manera:
DMB=
(2DCR-DM)
Donde :
DMB: Diámetro mínimo de las
barras, pulg.
DCR: Diámetro del cuello del
revestidor a correr, pulg.
DM: Diámetro de la mecha, pulg.
De igual forma se sugirió que el tamaño
de las barras de perforación debería tener el tamaño capaz para
asegurar la bajada de las conexiones del revestidor. La longitud de las barras
de perforación puede ser determinada a través de tres métodos, los cuales son:
- Método del factor de flotación,
- método de la ley de Arquímedes y
- el método de
fuerza – área.
Tubería pesada (Heavy Weight)
Este es el componente intermedio del ensamblaje de fondo, de espesor de
pared gruesa, similar a las barras de diámetro pequeño, cuya conexión posee las
mismas dimensiones que las de la tubería de perforación para facilitar su
manejo, pero es ligeramente más larga, ver figura # 3. Se conoce también con
los nombres de “Heavy Wall Drill Pipe” y “Heavy Weight Drill Pipe”.
Tienen la función de servir de zona de transición entre las barras y la tubería de
perforación, de esta forma minimizan los cambios de rigidez entre los demás componentes de la
sarta, con el objeto de reducir las fallas originadas por la concentración de
flexión cíclica en la conexión de la tubería de perforación.
Estabilizadores
Tiene como función proporcionar firmeza y seguridad a la sarta de
perforación, cuidándola del contacto con las paredes del hoyo y controlando la
desviación, tanto en hoyos verticales como direccionales. A l hacer que la dirección de la fuerza resultante sobre la mecha coincida con el eje del hoyo, influyen en aumentar la tasa de penetración.
-
Reducir la fatiga en las conexiones
de las barras al reducir el pandeo de la sarta.
-
Reducir la pega de la sarta al
mantener las barras alejadas de las paredes del hoyo.
-
Prevenir cambios bruscos de ángulo
del hoyo al aumentar la rigidez del ensamblaje de fondo.
-
Mantener las barras centradas en
el hoyo minimizando la desviación del mismo y obteniéndose hoyos mejor
alineados.
Dentro de los tipos de
estabilizadores se encuentran: Estabilizadores de camisa rotatoria, de camisa
no rotatoria y escariadores.
La
ubicación de los estabilizadores en el ensamblaje de fondo, depende del
desempeño que requiera la sarta en cuanto a trayectoria se refiere. Esta
sección tiene que ver con los tipos básicos de sartas para modificación del
curso o mantenimiento del mismo. Estas sartas son de construcción, de
mantenimiento y de caída angular; el diseño de estas sartas no tienen muchas
reglas de tipo general, ya que el comportamiento de ellas depende de la dureza
de la formación, de la tendencia desviadora del hoyo, del tamaño relativo
hoyo-ensamblaje y de la distribución de los estabilizadores en el ensamblaje de
fondo.
Accesorios
Además de los componentes básicos
del BHA, constituidos por las barras, la tubería pesada y los estabilizadores,
se emplean algunos accesorios que son fundamentales para lograr el éxito en las
operaciones de perforación, los cuales son mostrados en la siguiente tabla.1
Tabla # 1. Accesorios del BHA
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Accesorios
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Función
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Posición
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1.- Amortiguador
(SOC Absorber)
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Minimizar la
vibración de la sarta.
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Encima de
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2.- Martillo
(Drilling Jar)
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Proporcionar energía de impacto en las sartas
atascadas.
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Intercalado en la
tubería pesada en tensión.
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3.- Acelerador
(Drilling
Acelerator)
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Incrementar la energía del martillo.
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Una junta por
encima del martillo.
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4.- Motores
(Drilling Motors)
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Suministrar rotación de fondo (aplicación en
perforación direccional)
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Sobre la Mecha.
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5.- Herramientas
de Medición (MWD)
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Medir los
parámetros del fondo en tiempo real.
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Encima de
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Fuente: Fundamentos de la Ingeniería de Petróleo
(1994, pág. 30)
Referencia
INFORME Nº 1
“INGENIERÍA DE PERFORACIÓN” MSC.
Alfonso.Cruz R
