SONDEOS, PETRÓLEO Y GAS TEMA 8
TEMA 8
SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTARY
8.1 – INTRODUCCIÓN AL SISTEMA ROTARY
Este sistema de perforación se emplea para hacer agujeros verticales con diámetros más grandes que los
que se emplean en la investigación minera.
Se pueden emplear coronas de diamantes, pero generalmente se emplean triconos, que son unas herra-
mientas formadas por tres conos dentados que al rodar sobre el fondo del agujero rompen la roca.
El movimiento de rotación está originado por una parte de la máquina llamada “mesa de rotación”, que
en esencia es una pieza hueca con una sección cuadrangular o hexagonal, a través de la cual se desliza
una varilla especial que recibe el nombre de “barra de arrastre” (Kelly).
La barra de arrastre es de un acero aleado con tratamiento térmico. Conviene engrasarla según va desli-
zándose a través del buje de la mesa de rotación. En este tipo de sondas el peso sobre la corona o tricono
se da por medio de una serie de barras especiales llamadas “lastrabarrenas” o barras de carga.
Las partes del tren de perforación están sometidas primeramente a compresión, para ir disminuyendo
gradualmente la carga, pasar por un punto neutro y pasar, finalmente, a trabajar a tracción, siendo la
giratoria el elemento sometido a una mayor tracción, y el tricono a una mayor compresión.
Para que el agujero salga vertical y tengamos una larga vida de las varillas, conviene que el 75% del peso
de las barras de carga pese sobre el tricono.
8.2 – PARÁMETROS DE PERFORACIÓN
PESO SOBRE LA CORONA O EL TRICONO:
El peso que podemos ejercer sobre el tricono depende fundamentalmente de cuatro factores:
1. Tipo de varilla que empleemos:
Se comprende que el esfuerzo de torsión depende del peso ejercido sobre el tricono.
2. Grado de desviación del sondeo:
Hay que distinguir si tiene importancia que el sondeo se desvíe o no.
3. Peso que puede aguantar el tricono:
Conforme se han ido desarrollando los triconos empleando mejores materiales y cojinetes más
robustos, se ha aumentado el peso sobre ellos con mayor velocidad de penetración.
4. Tipo de formación a perforar y capacidad de la bomba que tengamos:
Al aumentar la velocidad de perforación es necesario aumentar el caudal del fluido de circula-
ción para que limpie bien el fondo y suban a la superficie todos los detritus producidos.
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VELOCIDAD DE ROTACIÓN:
Para aumentar la velocidad de penetración en las rocas blandas hay que aumentar la velocidad de
rotación, y al tener una mayor velocidad de penetración hay que aumentar el caudal de la bomba.
En las rocas duras, por el contrario, hay que aumentar el peso y disminuir la velocidad de rotación.
Las velocidades periféricas bajas están comprendidas entre 0,5 y 1 m/s y las altas entre 1,5 y 3 m/s.
CAUDAL DE LA BOMBA:
La cantidad de fluido de circulación necesaria debe ser tal que sea la suficiente para refrigerar el tri-
cono y subir a la superficie los detritus producidos en la perforación.
El caudal necesario de fluido viene definido por la velocidad que debe tener el lodo en sentido ascen-
sional por el espacio anular comprendido entre las paredes del agujero y el diámetro exterior del va-
rillaje. Aproximadamente, los caudales suelen ser:
- Formaciones blandas: 50 – 65 m/min.
- Formaciones densas: 35 – 50 m/min.
El caudal de la bomba deberá ser pues:
Q: Caudal de la bomba (L/min).
π V: Velocidad ascensional (m/min).
Q= · V · (D2 – d2)
4000 D: Diámetro del agujero del sondeo (mm).
d: Diámetro exterior de la varilla (mm).
COMPOSICIÓN DEL LODO:
El lodo es un fluido de circulación compuesto fundamentalmente por agua, al cual se la han añadido
una serie de productos de modo que con su adición es posible realizar un sondeo en formaciones en
las que, perforando con agua solamente, no sería posible realizarlas.
Las funciones que debe cumplir son las siguientes:
1. Refrigerar el tricono.
2. Elevar los detritus al exterior, para lo cual es necesario que la velocidad ascendente del lodo sea
superior a la velocidad de caída de las partículas cortadas.
3. Mantener en suspensión los detritus durante las operaciones en que se interrumpe la circulación
del lodo.
4. Impedir que entren al agujero del sondeo avenidas de agua o fluidos de la formación.
5. Mantener fijas las paredes del agujero, impidiendo que se derrumben; esto se controla con unos
ensayos en los caudales el espesor de la torta (cake) obtenido en un filtro prensa no debe pasar
de 2 mm.
6. Debe dejar que se le desprendan las arenas que lleva en suspensión en las balsas en lodos.
7. El lodo debe tener propiedades lubricantes para aminorar el desgaste del tren de perforación.
TEMA 8
SISTEMA DE PERFORACIÓN ROTARY
8.1 – INTRODUCCIÓN AL SISTEMA ROTARY
Este sistema de perforación se emplea para hacer agujeros verticales con diámetros más grandes que los
que se emplean en la investigación minera.
Se pueden emplear coronas de diamantes, pero generalmente se emplean triconos, que son unas herra-
mientas formadas por tres conos dentados que al rodar sobre el fondo del agujero rompen la roca.
El movimiento de rotación está originado por una parte de la máquina llamada “mesa de rotación”, que
en esencia es una pieza hueca con una sección cuadrangular o hexagonal, a través de la cual se desliza
una varilla especial que recibe el nombre de “barra de arrastre” (Kelly).
La barra de arrastre es de un acero aleado con tratamiento térmico. Conviene engrasarla según va desli-
zándose a través del buje de la mesa de rotación. En este tipo de sondas el peso sobre la corona o tricono
se da por medio de una serie de barras especiales llamadas “lastrabarrenas” o barras de carga.
Las partes del tren de perforación están sometidas primeramente a compresión, para ir disminuyendo
gradualmente la carga, pasar por un punto neutro y pasar, finalmente, a trabajar a tracción, siendo la
giratoria el elemento sometido a una mayor tracción, y el tricono a una mayor compresión.
Para que el agujero salga vertical y tengamos una larga vida de las varillas, conviene que el 75% del peso
de las barras de carga pese sobre el tricono.
8.2 – PARÁMETROS DE PERFORACIÓN
PESO SOBRE LA CORONA O EL TRICONO:
El peso que podemos ejercer sobre el tricono depende fundamentalmente de cuatro factores:
1. Tipo de varilla que empleemos:
Se comprende que el esfuerzo de torsión depende del peso ejercido sobre el tricono.
2. Grado de desviación del sondeo:
Hay que distinguir si tiene importancia que el sondeo se desvíe o no.
3. Peso que puede aguantar el tricono:
Conforme se han ido desarrollando los triconos empleando mejores materiales y cojinetes más
robustos, se ha aumentado el peso sobre ellos con mayor velocidad de penetración.
4. Tipo de formación a perforar y capacidad de la bomba que tengamos:
Al aumentar la velocidad de perforación es necesario aumentar el caudal del fluido de circula-
ción para que limpie bien el fondo y suban a la superficie todos los detritus producidos.
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VELOCIDAD DE ROTACIÓN:
Para aumentar la velocidad de penetración en las rocas blandas hay que aumentar la velocidad de
rotación, y al tener una mayor velocidad de penetración hay que aumentar el caudal de la bomba.
En las rocas duras, por el contrario, hay que aumentar el peso y disminuir la velocidad de rotación.
Las velocidades periféricas bajas están comprendidas entre 0,5 y 1 m/s y las altas entre 1,5 y 3 m/s.
CAUDAL DE LA BOMBA:
La cantidad de fluido de circulación necesaria debe ser tal que sea la suficiente para refrigerar el tri-
cono y subir a la superficie los detritus producidos en la perforación.
El caudal necesario de fluido viene definido por la velocidad que debe tener el lodo en sentido ascen-
sional por el espacio anular comprendido entre las paredes del agujero y el diámetro exterior del va-
rillaje. Aproximadamente, los caudales suelen ser:
- Formaciones blandas: 50 – 65 m/min.
- Formaciones densas: 35 – 50 m/min.
El caudal de la bomba deberá ser pues:
Q: Caudal de la bomba (L/min).
π V: Velocidad ascensional (m/min).
Q= · V · (D2 – d2)
4000 D: Diámetro del agujero del sondeo (mm).
d: Diámetro exterior de la varilla (mm).
COMPOSICIÓN DEL LODO:
El lodo es un fluido de circulación compuesto fundamentalmente por agua, al cual se la han añadido
una serie de productos de modo que con su adición es posible realizar un sondeo en formaciones en
las que, perforando con agua solamente, no sería posible realizarlas.
Las funciones que debe cumplir son las siguientes:
1. Refrigerar el tricono.
2. Elevar los detritus al exterior, para lo cual es necesario que la velocidad ascendente del lodo sea
superior a la velocidad de caída de las partículas cortadas.
3. Mantener en suspensión los detritus durante las operaciones en que se interrumpe la circulación
del lodo.
4. Impedir que entren al agujero del sondeo avenidas de agua o fluidos de la formación.
5. Mantener fijas las paredes del agujero, impidiendo que se derrumben; esto se controla con unos
ensayos en los caudales el espesor de la torta (cake) obtenido en un filtro prensa no debe pasar
de 2 mm.
6. Debe dejar que se le desprendan las arenas que lleva en suspensión en las balsas en lodos.
7. El lodo debe tener propiedades lubricantes para aminorar el desgaste del tren de perforación.
